河南省周口市分布式能源系统应用发展调查

荆艳艳 杨宇 梁盼

摘 要：为了进一步探讨分布式能源的利用现状，本文阐述了分布式能源系统国内外发展现状，并对周口市分布式能源技术应用情况展开了调查研究。调查结果表明，周口市的主要分布式能源利用形式为太阳能、天然气和沼气，其中，市区太阳能占主体，约占分布式能源利用量的37.28%，村镇以天然气分布式能源系统为主，占58.05%;在分布式发电系统利用中，光伏发电占39.58%，天然气冷热电联产占35.42%，即该地区分布式能源的发展主要集中在太阳能利用和天然气冷热电联供系统。

关键词：分布式能源;冷热电联供系统;太阳能;天然气;沼气

Abstract： In order to further discuss the current status of distributed energy utilization， this paper expounds the development status of distributed energy systems at home and abroad， and investigates the application of distributed energy technology in Zhoukou City. The survey results indicate that the main forms of distributed energy utilization in Zhoukou City are solar energy， natural gas and biogas， among them， urban solar energy accounts for the majority， accounting for 37.28% of the distributed energy utilization， and villages and towns are dominated by natural gas distributed energy systems， accounting for 58.05%; in the utilization of distributed power generation systems， photovoltaic power generation accounts for 39.58%， and natural gas combined heat and power accounts for 35.42%， that is， the development of distributed energy in the region is mainly concentrated on solar energy utilization and natural gas combined heat and power systems.

Keywords： distributed energy system;cogeneration system;solar energy;natural gas;biogas

随着社会经济的快速发展，常规能源的需求大幅度增加，导致社会经济发展、能源供应、环境污染之间的矛盾日益突出[1-2]。为解决这一问题，2016年12月20日，国务院印发了《“十三五”节能减排综合工作方案》的通知，提出推动能源结构优化，鼓励利用可再生能源、天然气、电力等优质能源代替燃煤，因地制宜发展海岛太阳能、海上风能、潮汐能、波浪能等可再生能源，协调推进风电开发，推动太阳能大规模发展和多元化利用，增加清洁低碳电力供应[3]，达到提高能源利用效率、保护环境、发展新能源、实现能源可持续发展的目的。因此，寻求一种清洁、绿色、高效、环保的能源系统已成为我国当前必须解决的问题。

分布式能源系统的概念最早由美国提出，其目的是通过用户的发电装置，保证供电的安全可靠，利用应急发电机并网供电，以保持电网安全的多元化[4]。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》指出，分布式供能系统是为终端用户提供灵活、节能型的综合能源服务的重要途径[5]。分布式能源系统以天然气为主要燃料，太阳能、风能、氢气等可再生能源为辅助能源，通过内燃机或燃气轮机燃烧释放的高温热量进行发电，中低溫热量用来制热、制冷，实现“温度对口，梯级利用”，能源利用率达90%，污染物的排放得到有效降低，生态环保压力得到减轻[6-7]。

分布式能源系统具有较强的适应性[8]，推广发展天然气、生物质能、太阳能等分布式能源具有一定的优势，但受技术发展、经济条件、政策和市场机制影响[9]，分布式能源系统的推广应用还需要考虑当地可获得的能源数量、品质和成本等诸多因素。本文以河南省周口市为例，对分布式能源系统在周口市的利用现状展开调查分析，以期得到分布式能源系统在河南省的应用和发展情况，探索分布式能源系统在河南省发展的限制因素，为其在河南省更大范围的推广应用提供参考依据和技术支持。

1 分布式能源系统发展现状

分布式能源系统主要是通过中小型设备向用户直接供应热、冷、电的联产能源体系，能源利用率较高，与传统供能系统相比，可直接满足不同用户的多种需求，并实现阶梯式使用[10]。作为一种新型的能源系统，分布式能源系统是集中式供能系统的有利增补，具有灵活方便、高效利用、成本低廉、节能环保等优势[11-12]。

2010年，荷兰分布式能源发电量已占国家总发电量的40%左右，丹麦更是高达50%。截至2011年，美国已建成天然气和生物质能冷热电联供系统、太阳能光伏发电系统、风力发电系统等6 000多座分布式能源站，装机容量超过90 GW，预计2035年分布式能源发电系统装机容量将增长至98 GW。日本的分布式发电以热电联产与太阳能光伏发电系统为主，2012年总装机容量约为36 GW，占全国发电总装机容量的13.4%[13]，2030年之前，分布式能源系统发电量将占国家总电能供应的20%左右。

我国分布式能源系统起步较晚，2010年太阳能光伏发电装机总容量为500 MW，天然气冷热电联供系统装机总容量为600万kW，主要涉及工业产业园区和经济技术开发区。2011年后，我国相继颁布并实施了《关于发展天然气分布式能源的指导意见》《分布式发电管理办法和并网管理办法》《关于印发大力发展分布式发电若干意见的通知》等，建成了北京南站、北京鸟巢体育场、深圳园林花卉博览园等分布式能源站，其中，广州大学城分布式能源站是我国目前最大的分布式能源站，主要利用高效的燃氣-蒸汽联合循环发电，装机容量达156 MW。河南省周口市也已建成20 MW屋顶分布式太阳能光伏发电项目与30 MW分离发电项目，但由于对地方和村镇分布式能源系统推广应用的支持力度不足，分布式能源系统的发展依然面临诸多难题。

2 分布式能源系统的应用情况

2.1 分布式能源系统利用形式及发电系统

通过调查分析，周口市分布式能源系统利用形式如图1所示。市区居民37.28%使用太阳能分布式能源系统，主要包括太阳能光伏发电与太阳能光热转换系统，33.77%的居民使用天然气分布式能源系统，而开发区、商业区等经济技术高新区主要应用风光互补路灯、工业区小型发电项目，所占比重为11.84%。相比之下，村镇主要采用天然气分布式能源系统，占比为58.05%，此外多为太阳能、沼气、生物质能等可再生能源的应用，用能形式多为煮饭、取暖、照明等，其中太阳能分布式能源系统所占比重较大，为28.16%。

周口市分布式能源系统主要利用的是太阳能、天然气、沼气等，系统产能主要用于生活、生产以及养殖等。如图2所示，周口市区分布式能源发电系统主要是光伏发电和冷热电联产，其中光伏发电所占比重最大，约为39.58%，其次是冷热电联产，所占比重为35.42%，而沼气养殖、发电系统所占比例较小，为11.81%。但周口市乡镇范围的分布式能源系统利用趋势与市区有所不同，35.55%的乡镇居民更倾向于热电联供能源站，32.22%的居民倾向于建设分布式风光互补发电系统，16.11%的居民倾向于建设沼气发电站。

2.2 太阳能分布式能源利用及存在问题

周口市太阳能分布式能源系统主要是太阳能光热转换系统，如图3所示。太阳能热水器在太阳能分布式能源系统中占70.30%，占比最大;其次是太阳能光伏发电系统，如太阳能路灯、广告牌等，所占比重为22.77%;少数为太阳能房、太阳能温室大棚等小型示范项目，所占比重为4.19%。太阳能分布式能源系统的建设和利用主要集中在光热转化，对于其他利用形式较差的原因，12.70%的居民认为主要在于建设成本较高，67.46%的居民认为太阳能分布式能源系统可靠性弱，运行不稳定，另外17.46%的居民认为主要是由于其转化效率较低。因此，提高转换效率、提升运行可靠性和稳定性，是太阳能分布式能源系统进一步推广利用的关键。

2.3 天然气分布式能源利用方式及优势

相比于其他分布式能源系统，天然气分布式能源系统利用如图4所示，主要应用在燃气灶具、热水利用或供热两个方面，所占比重分别为63.91%和26.04%。通过调研分析，41.62%的居民认为天然气分布式能源系统节能环保，26.01%的居民认为其运行安全可靠，24.86%的居民认为在运行过程中节省输配电费用。目前，尽管天然气是主要的分布式能源利用形式之一，受到广大群众的青睐，但其能源利用品级较低。

3 结论

河南省周口市分布式能源系统具有广大的发展空间和潜力，在分布式能源的推广应用中，主要利用形式为太阳能、天然气和沼气，其中，市区太阳能占主体，约占分布式能源利用量的37.28%，村镇以天然气分布式能源系统为主，占58.05%，而分布式发电系统利用中，光伏发电占39.58%，天然气冷热电联产占35.42%，即该地区分布式能源的发展主要集中在太阳能利用和天然气冷热电联供系统。

太阳能、天然气和沼气分布式能源推广和应用，提高了能源利用率，保障了用户生活用能需求，促进了能源经济的可持续发展，但各自存在相应的问题。建议定向培养能经营、懂技术的新型农民，以确保分布式能源系统的灵活性、安全性，保证高效率供能。其次，加快实施村镇分布式能源项目建设，采取优惠政策进行支持，推进新型农村建设，更有效地服务于“三农”。最后，加大推广应用力度，调动各方积极因素，推动新能源企业合作，提升技术竞争力，加快能源利用技术转型和创新。

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