分布式供能與區域能源的異與同
二者不同發展歷史和共同點 1、 區域能源具有悠久的歷史 區域能源(District Energy)概念是在20世紀初、第一次工業革命中期工業由“小而分散”向“大而集中”時代發展起來的,其旨在高效滿足區域內所有用能需求 。“區域”可以是一個城市、一個工業區或大型住區,也可以是一個小區或建筑群,涵蓋從熱電聯產,到集中供暖、區域供冷、供電等各種技術措施,100多年來其內涵在不斷進化。紐約市最近提出“能源區塊鏈”的概念,以實時和公開記錄的能源交易大數據為基礎,實現鄰近區域內各種能源終端利用的優化耦合,這是區域能源概念的新進展。 區域能源包括政策、商業模式、市場成熟度、技術積累和本地資源。服務商包括設備廠商、運營商、能源服務公司、電力企業以及相關機構,尤其是能源站運營管理服務商作用很大。重點從前期的單純規劃向建設、后期運營偏重。 國際區域能源協會成立于20世紀初。100多年來隨著工業化進程推進,美國建立了大批百兆瓦級的工業或社區區域能源系統。 50年前日本完成第二次工業革命時興建了許多多種終端用能總體優化匹配的工業園區,能效大幅度提高。以丹麥和瑞典為代表的較小國家也發展了另一類區域能源模式。中國近30年才開始經濟騰飛,第一次工業革命所標志的工業化和城鎮化還在進行中,是其區域能源發展較晚的歷史原因。 2、分布式供能的由來 分布式供能譯自英文Distributed Energy System(下稱DES)。最早按字面直譯為“分布式能源系統”,其實質是一種先進的供能系統。DES產生于第二次工業革命中后期、工業和建筑物燃料用一次能源由煤和石油向天然氣轉換的歷史階段,在美國是1970年代,其他國家稍晚。 DES由兩個不同角度催生:其一是電力生產的集中和分散。100多年來,盡可能提高效率、降低成本的目標促使電力生產越來越集中和大型化,電站規模達到幾個吉瓦。大電網覆蓋上百萬平方公里范圍。 但因上世紀末以來發生了多起大面積停電事故,而促使人們重新考慮分散式供電。 2003年北美大停電后紐約、墨西哥各自在負荷中心新建了數個幾十兆瓦級的較小型天然氣發電設施。除了保障供電和協助大電網黑啟動之外,就地直供也能節省絕大部分輸變電費用; 其二是提高能效。按照熱力學第二定律,化學能轉換為電力的效率不可能為100%,必定有一部分以較低溫位的熱量形式排放到環境。按“高熱高用、低熱低用”的高效用能原理,這些原來排棄的低品位能量在分散式供電下可以通過冷、暖、熱水、蒸汽等形式供給用戶,可使能效達到70%以上。但對集中的吉瓦級大電廠并不經濟。 迄今為止,國際上并沒有給DES下“定義”。國際分布式能源聯盟的解釋是:“設在負荷中心,向用戶就地聯供冷熱電蒸汽終端用能的高效系統”,即DES/CCHP。“就地、高效”實際上已經界定了其最大規模:即冷熱電蒸汽供應都在經濟輸送距離內。蒸汽和采暖熱水的經濟輸送距離原來認為是8-10 km,近年來由于隔熱和降低輸送功耗技術突破,已經可達20km以上。10kV電力經濟輸送距離1-2 km, 110kV以上遠得多。在我國,住建部規范的區域供冷系統(DCS)的5-12°C冷水輸送距離在1.5km之內。但在一個能源站DES可帶動幾個DCS的情況下,多個DCS可覆蓋的范圍就是幾十平方千米了。通常被稱作區域型DES/CCHP。例如,2011年規劃建設的珠海橫琴新區冷熱電聯供能源站就是有2臺9F機組的一個能源站、11個區域供冷站,以及多個熱水供應站組成。 為什么發達國家90%以上的DES 項目都是小的“用戶型”甚至“樓宇型”呢?回顧歷史便知,在DES發展的1970年代左右,發達國家第二次工業革命都已完成,城鎮建設更已定型。在已建成和定型的城市中建設區域型DES受到三方面的限制: 一是既有建筑物和市政設施使供、熱、蒸汽管道的敷設或不可能(特別是在土地私有的國家),或者投資倍增; 二是各個用戶原來已經投資自建了供應冷、熱、蒸汽的設施,如果沒有達到經濟壽命,會使新規劃的CCHP系統投資大大增加; 三是商業運作比新建區大,合作投資建設受眾多用戶觀念各異制約。外部的投資主體面臨說服所有用戶、協調利益關系等問題。所以既有城區的大部分項目只能因地制宜在有限空間內建設小型的,才能夠取得經濟效益。 |
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