国外分布式发电发展情况分析及启示

电力18讯：    0  引言
　　分布式发电是将发电系统以小规模、分散式的方式布置在用户附近，可独立地输出电、热或冷能的系统。与传统的大型电站相比，分布式发电更靠近用户，不需要高压输电系统，从而可减少基础设施的投资，且建设快、运行费用低，与电网联合运行可提高系统的经济性、安全性和灵活性，可满足能源可持续发展的要求，减少对环境的破坏[1-5]。
　　常见的分布式发电能源类型包括天然气、沼气等发电、太阳能发电、生物质能发电、氢能发电、风能发电、小水电等，分布式发电在国外应用较为广泛。本文介绍了国外部分国家分布式发电的发展情况，结合我国能源情况，提出了在我国适度发展分布式发电的建议。
　　1  国外分布式发电发展情况
　　1.1  分布式发电在美国的发展情况
　　美国是世界上较早发展分布式发电的国家之一，2006年，美国有6000多座分布式能源站，仅大学校园就有200多个采用了分布式能源站供能。分布式发电之所以在美国得以发展，其原因有以下几点：
　　（1）美国能源资源的分布有利于分布式发电的发展。美国能源资源布局相对合理，电力需求的地理分布与能源资源分布具有对应性。中部以煤电为主、太平洋西部以水电为主、南部滨海以天然气发电为主。由于油气发电的CO2排放量较少，可减轻环境污染，而美国的油气资源丰富，油气管道分布较广，因此，美国分布式发电装置主要以利用油气资源为主，而利用可再生能源的分布式发电站数量较少。美国能源资源的优越条件和较为发达的油气管道，为美国电源分散布局、就地平衡创造了条件，有利于分布式发电的发展。
　　（2）美国电力供需格局有利于分布式发电的发展。美国电力供需以小范围内平衡为主，且趋向于利用当地电量。由于历史发展原因和出于自身利益的考虑，美国各电力公司负责本地区的电力供应，本地发电和用电一般自我平衡，区域间联网只是为了相互备用、事故支援和调节余缺。美国电力市场开放以后，出于经济利益考虑，各电力公司相互买卖电力，但跨区电力交换比较少，电力输送距离较短。用户也偏向于利用当地电力，以减少中间输送环节的损耗[6-7]。能源和负荷的这种格局有利于分布式发电的发展。
　　（3）美国的电网政策有利于分布式发电的发展。2001年，美国颁布了IEEE―P1547/D08“关于分布式发电与电力系统互联的标准草案”，允许分布式发电系统并网运行和向电网售电。美国有半数以上的分布式发电系统与电网连接，部分分布式发电系统在电网供电中断时形成备用。在2003年年底，美国分布式发电容量约为234GW[8]，且每个分布式发电站的规模规定在600MW以下，然而这些容量的81%是由小型和中型的往复式发电机给终端用户作为首要的备用供电，只有13%（30GW）的分布式发电站连接到输电系统和配电系统中作为电网的可用发电容量。
　　（4）美国政府相关政策推动了分布式发电的发展。美国政府在电力行业引入竞争机制，在保障电网稳定运行的同时，积极鼓励用户采用分布式发电形式作为备用电源，积极扶持分布式发电的发展。近几年，受全球气候变化和国际温室气体减排的压力，美国政府更加支持以可再生能源为主的分布式发电，各州为保证并延续传统管理模式下由电力公司管理或资助的公益计划，确立了支持可再生能源项目的方法，一些州还确立了包括补助方案、竞争性招标程序和面向消费者的融资方案等可再生能源分布式发电政策。目前由于可再生能源发电站的经济效益较差，在相当一段时间内，美国的分布式发电站仍以常规能源为主。
　　（5）美国先进的发电技术有利于分布式发电的发展。美国分布式发电技术的基础较好，多项先进技术可用于分布式发电。分布式发电的涡轮技术、燃料电池和涡轮的混合装置等技术具有很大的发展前景。光伏发电、冷热电联产等技术已逐步在居民和商业建筑等领域应用，并可成为新的分布式发电方式。
　　1.2  分布式发电在日本的发展情况
　　日本是高度发达的工业化国家，能源需求量很大，但日本又是资源匮乏型国家，发电所需的能源基本上都依赖于从国外进口。日本是较早采用分布式发电的国家，并且为了减轻对能源进口的依赖，日本大力发展可再生能源分布式发电。
　　（1）日本的资源状况决定了日本分布式发电的发展。日本能源资源匮乏，本国能源供应不足，主要一次能源基本需要进口。因此，日本对可再生能源的重视程度高于其他国家。为了减少对能源进口的依赖，日本大力开发热电联产分布式发电和可再生能源发电。1980年，日本政府将可再生能源作为本国能源发展重点，1994年，日本政府根据本国的自然资源情况制定了“新能源计划”，积极发展可再生能源。日本在开发推广分布式发电系统时十分重视其与大电网的关系，制定了“分布式电源并网技术导则”，以促进分布式发电与电网的协调发展[9]。
　　（2）日本的分布式发电形式多样，太阳能发电技术处于领先地位。日本分布式发电有单一的燃油发电形式，也有内燃机和燃气轮机的热电联产形式等。日本的天然气价格很高，燃气发电很不经济，因此研制了各种先进的燃料电池，并大量生产太阳能光伏电池。日本将太阳能的研究开发重点放在低成本大规模生产技术方面，以促进太阳能发电的实用化进程，其研究重点主要为大面积薄膜非晶硅、CdTe电池、CIS电池的制造技术、多晶硅低成本精炼技术、Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体高效光电池、非晶硅及结晶硅混合型薄膜光电池生产技术等。2004年全世界太阳能电池组件产量方1200MW，其中日本就生产了610MW，占全世界太阳能电池组产量的50%以上。
　　（3）日本政府的政策促进了分布式发电的发展。日本的高电价使得很大一部分工业企业自己发电，制造业30%以上的用电是由当地企业发电厂供给的，这些大型企业的发电厂都以煤作燃料，其中约有16.7%的电力都以热电联产的形式供应。日本的热电联产发展得益于该国实施的高折旧和初始低税贷款政策，日本发展银行为热电联产项目提供低息贷款，给地方主要供热和制冷项目以投资成本15%的补助，而其他发电形式并没有这类补助，优惠的财税政策刺激了投资动机。尽管分布式发电系统用户需要支付大量的备用容量费，但仍然比采用常规发电系统费用低。日本2003年的电力工业体制改革框架指出，在条件允许的情况下，鼓励发展分布式电源，增加用户选择范围[9-11]，这些政策大大促进了日本分布式发电的发展。
　　1.3  分布式发电在欧洲典型国家的发展情况
　　欧洲电力的发展与美国和日本有所不同，更加强调对环境的保护和可再生能源发电的发展，欧洲发电装机的增量或存量调整主要依赖新能源或可再生能源，其能源发展的终期目标是分布式发电而不是强调电网规模的扩大。欧盟各国特别注意采用以可再生能源为主的分布式发电技术，自1973年能源危机之后，欧洲电力市场的巨大动力推动着分布式发电技术的发展与应用[12-14]。
　　下面将以丹麦、荷兰和英国为例，介绍欧洲分布式发电的发展情况。
　　1.3.1  丹麦分布式发电的应用情况
　　（1）丹麦的分布式发电形式以热电联产和可再生能源为主。1990年以来，丹麦的大型凝气发电厂装机容量没有增加，新增的电力装机容量主要是安装在用户侧（特别是工业用户）和小型区域化的分布式能源电站、可再生能源发电项目。丹麦的分布式发电系统一般直供本地负荷，其依靠在能源消费地区附近安装太阳能电池板或燃气轮机等小型发电设备来有效补充或取代集中供电系统。消费者不仅可以从电网购电，而且可以向电网销售电力。2005年，丹麦分布式发电系统的发电量约占全国发电总量的一半。
　　（2）丹麦政府鼓励发展分布式发电，并制定了一系列行之有效的法律、政策和税制。丹麦是世界上能源利用效率最高的国家，为了鼓励发展分布式发电，丹麦政府先后制定了《供热法》、《电力供应法》、《全国天然气供应法》，明确了支持分布式发电发展的相关法律的条款和细则。其《电力供应法》规定，电网公司必须优先购买热电联产生产的电量，而消费者有义务优先使用热电联产生产的电量。1990年，丹麦议会决议规定：10MW以上燃煤燃油供热锅炉强制改造成以天然气或垃圾为燃料的分布式能源项目（热电站），对此类工程的建设给予财政补贴并辅以银行信贷优惠。
　　1.3.2  荷兰分布式发电的应用情况
　　荷兰政府大力扶持分布式发电的发展。1988年，荷兰启动了热电联产激励计划，制定了重点鼓励发展小型热电机组的优惠政策，给予达17.5%的政府投资津贴（截止到1995年）并规定发电公司有义务以新型集中式发电设备的发电量成本购买其剩余电力（截止到1995年）。从1987年到1998年，荷兰的热电联产装机容量由2700MW猛增到7000MW，其发电量占总发电量的48.2%。荷兰大多数分布式发电厂都是配电方与工业企业联合投资的，其分布式发电为电力增长做出了巨大的贡献。荷兰的热电联产分布式电厂可连接到电网，电力部门必须接受此类项目的电力。
　　1.3.3  英国分布式发电的应用情况
　　（1）英国分布式发电政策的制定主要着眼于环保和温室气体减排。英国的碳减排目标是以1990年为基准，到2020年减排26%-32%，到2050年减排60%，发展分布式能源是英国中短期内减少碳排放的重要途径之一。所以，英国制定了相关政策，鼓励每个家庭都拥有小型的发电设备。英国新建的电网项目多采用交互式供电，可将家用剩余电能反送到电网中[15]。
　　（2）英国为促进热电联产和可再生能源分布式发电的发展，提出了一系列扶持政策。英国政府提出：到2010年将热电联产式分布式发电的装机容量增加至10GW，对其所用燃料免收气候变化税；免收热电联产电厂的商业税；对安装了热电联产装置的工业部门只征收80%的气候变化税；鼓励配电网运行部门降低分布式发电电力入网费用，要求对从分布式发电处输入和向分布式发电输出的电力实行分开计量[15-16]。
　　2  国外分布式发电对我国电力工业发展的启示
　　分布式发电在国外一些国家已广泛应用，在各国的相关政策扶持下，分布式发电拥有了广阔的发展空间。国外分布式发电的发展对我国发展分布式发电有如下启示：
　　（1）适度发展分布式发电可以提高电网供电可靠性。我国幅员辽阔，且我国电力工业发展的格局为大力发展大能源基地、大电网、大规模集中供电形式，这种供电形式在某种程度上可以大规模开发利用能源，提高能源综合利用效率，但却难以保障电网故障时的电能供应。国外一些国家和地区在发展集中式发电的同时，采用分布式发电系统作为备用电源，一旦电网发生故障，可及时为用户提供能源。我国在发展集中式供电的同时也应适度发展分布式发电，作为集中供电的备用电源，与集中供电形成互补，以提高我国电网供电的可靠性。
　　（2）发展可再生能源的分布式发电可实现我国电力工业的可持续发展。现在人类生存环境的恶化和全球气候变暖问题越来越严重，由气候变化和环境问题而引起的各种灾难频发，促使人类追求更清洁的能源和更高效的能源利用方式，寻找替代化石燃料和可就地实施能源梯级利用的、小规模的发电系统。日本由于本国能源供应能力低而采用多种可再生能源的分布式发电，以达到减少化石燃料的消耗和减排的目的。作为节能、环保的综合用能方式，可再生能源的分布式发电也将是我国改变能源利用方式的重要选择，是落实“节能减排”、促进我国电力工业可持续发展的重要举措。
　　（3）发展分布式发电可提高能源安全。分布式发电可采用不同种类的能源发电，这将有利于确保能源供应的安全可靠。美国、欧洲等国分别采用不同种类的分布式发电形式，如：燃油、燃气、风电、光伏发电、燃料电池、生物质能发电等，这些分布式发电形式一定程度上提高了这些国家的能源安全。我国应充分发挥分布式发电种类繁多、布局分散、有利于就地使用的优势，适度发展分布式发电，以保障我国能源供应的安全。
　　（4）发展分布式发电需因地制宜，适应本国资源分布的特点。在世界能源紧缺的情况下，世界各国都根据本国的资源分布特点，因地制宜地发展分布式电源，提高能源效率，使分布式发电系统成为全球电力行业和能源产业的重要发展热点。发展分布式发电需因地制宜，如：美国利用其油气资源丰富的特点，大力发展以油气燃料为主的分布式发电；丹麦根据本国风力资源丰富的特点，大力发展风力发电的分布式发电；日本由于本国资源匮乏，其分布式发电则主要以太阳能、风能等可再生能源为主。我国西部、西北部地区资源丰富，煤、天然气等化石能源与风能、太阳能等可再生能源并存，能源发展潜力大。应考虑在我国西部、西北部地区，因地制宜地发展分布式发电。
　　（5）发展分布式发电需坚强智能电网做依托。发展分布式发电的同时，需要提高我国电网的坚强性、智能性，才能接纳分布式发电剩余的电力。目前，我国已经开展了坚强智能电网的建设工作，通过建设智能电网，可将当地消纳后多余的分布式发电电量传输给缺电和急需用电的地区，因此建设坚强的、智能的大电网系统作为发展我国分布式发电的支撑，是非常必要的。
　　3  结语
　　在我国现有的电力系统条件下，可适度发展分布式发电，以提高我国电力系统的可靠性和灵活性，促进我国可再生能源的开发与利用，实现节能减排和电力可持续发展的目标。