国内外分布式电源对比分析

国内外分布式电源对比分析

2014-04-29能源情报

文/李琼慧国网能源研究院

引言

分布式电源是促进风电、太阳能等分散式可再生能源的开发利用、提高清洁能源利用效率、解决偏远农村地区电力供应问题的重要途径。在当今能源和环境压力日益增加的背景下，推动分布式电源发展已成为世界各国促进节能减排、应对气候变化的重要措施之一。分布式电源作为我国电力系统的有机组成部分，是大电源的重要补充，与大电源、大电网有机统一、缺一不可。

20世纪八十年代，随着适合分散利用的光伏发电、风电和微小型天然气发电技术的逐步成熟，出现了分布式电源的概念。分布式电源通常指分散式可再生能源发电、工业余热余压余气等资源综合利用发电以及冷热电多联供系统，主要是为了利用分散资源和满足本地用户的能源需求，通常规模小、接入电压等级低。我国和其他国家一样，早有应用，如我国分布式利用的小水电装机容量和发电量均居世界首位。

由于各国资源条件、产业基础和激励政策的不同，分布式电源的定义也不尽相同，发展现况各具特点。因此，在对我国分布式电源的定义和发展现况进行研究时，必须从我国国情出发，立足于我国的资源条件、产业基础和激励政策。

本文在系统研究各国分布式电源定义的基础上，结合我国国情和电网特点，提出我国分布式电源的一般定义，并对比分析国内外资源分布、激励政策、产业基础和发展现状。

1分布式电源定义

目前关于分布式电源的最大容量、接入方式、电压等级、电源性质等相关界定标准方面，国际上还没有通用权威定义。不仅不同国家和组织，甚至是同一国家的不同地区对分布式电源的理解和定义都不尽相同。作者整理了世界18个国家或组织提出的分布式电源定义。

IEA对分布式电源的定义为服务于当地用户或当地电网的发电站，包括内燃机、小型或微型燃气轮机、燃料电池和光伏发电系统以及能够进行能量控制及需求侧管理的能源综合利用系统。美国电气和电子工程师协会（IEEE）对分布式电源的定义为接入当地配电网的发电设备或储能装置。德国对分布式电源的定义为位于用户附近，接入中低压配电网的电源，主要为光伏发电和风电。归纳18个典型国家（组织）关于分布式电源的界定标准，具有如下四个基本特征。

（1）直接向用户供电，电流一般不穿越上一级变压器。这是分布式电源的最本质特征，适应分散式能源资源的就近利用，实现电能就地消纳，各国定义均提及该特征。

（2）装机规模小，一般为10MW及以下。18个典型国家（组织）中，13个为10 MW及以下，3个为数十MW级，2个为100 MW级。美国、法国、丹麦、比利时等国家均将分布式电源的接入容量限制为10MW左右，瑞典的接入容量限制为1.5 MW，新西兰为5MW。由于英国允许分布式电源的接入电压等级较高，相应的允许接入容量也较大，可达100 MW，但从实际并网情况来看，接入66 kV电压等级的大容量分布式电源所占比例很少。

（3）通常接入中低压配电网。由于各国中低压配电网的定义存在差异，因此具体的接入电压等级也略有不同，一般为10（35）kV及以下。18个典型国家（组织）中，8个为10 kV及以下，7个为35 kV级，3个为110（66）KV 级。德国、法国、澳大利亚等国家均将分布式电源接入电压等级限制在中低压配电网，国外的中低压配电网上限一般不超过30 kV。英国允许分布式电源接入66 kV电压等级，这是由于66 kV在英国仍属于中压配电网范畴。

（4）发电类型主要为可再生能源发电、资源综合利用发电、高能效天然气多联供（能效一般达到70%以上）。

综合国际上典型国家及组织界定标准和我国电网特点，分布式电源一般可定义为：利用分散式资源，装机规模小，位于用户附近，通过10（35）kV及以下

电压等级接入的可再生能源、资源综合利用和能量梯级利用多联供发电设施。主要包括风能、太阳能、生物质能、水能、潮汐能、海洋能等可再生能源发电，以及余热、余压和废气利用发电和小型天然气冷热电多联供等。

2国内外发展基础和现况对比分析

分布式电源的发展由其资源条件、政策激励和产业基础等决定。资源条件决定了分布式电源发展的规模，激励政策决定了分布式电源发展的速度，而产业基础则决定了分布式电源发展的成本。下面从上述三个方面对比分析典型国家和我国的分布式电源发展基础以及发展现况。

2.1资源条件

就风电而言，欧洲大陆风电资源较分散，适宜发展分布式风电，但现在已近饱和。目前，欧洲风电开发已由陆上转向海上，集中式开发、高电压远距离输送是未来风电开发主导模式。就光伏发电而言，欧美发达国家建筑以中低层的独立住宅为主，非常适宜发展屋顶光伏。就天然气而言，欧美各国油气占能源消费比重高，管网发达。美国天然气产量世界第一，天然气消费占一次能源消费比重达到25%，天然气多联供发展条件较好。

我国80%风能资源分布于三北和东南近海，适宜于集中开发；20%分布于中东

部地区，其中大部分仍以集中开发为主，少量适宜分布式发电。和风能资源类似，太阳能资源富集在西北和华北荒漠地区，适宜集中式开发。我国城市以高层建筑为主，发展条件不及欧美。在天然气方面，虽然随着中亚、中缅、中俄和海上通道的逐步建立，天然气供应已经基本能够满足需求，但是管网设施的全面铺开仍需时日，加上气价的不确定性，当前存在开发热情高，但落实较少的情况，大规模发展天然气多联供存在不确定性。我国小水电资源丰富，可开发资源达1.28

亿kW，比欧洲条件好。

总体来看，我国风能、太阳能资源主要富集在“三北”地区，主要以大规模发展为主，分布式开发条件不及欧美；天然气多联供发展存在不确定性；小水电资源丰富，优于欧美。

2.2政策激励

德国对可再生能源采用固定上网电价机制，其中允许小于500 kW的光伏发电采用自发自用模式，由电网企业负责上、下网电量和自用电量的计量，由政府进行电价补贴。美国主要采用投资税抵免、投资补贴、配额制等政策，天然气多联供根据系统效率确定补贴幅度。日本光伏发电采取初始投资补贴和固定上网电价政策相结合的激励政策。

我国小水电实行成本核算电价机制。风电、生物质发电采用标杆上网电价政策。光伏发电主要实行投资补贴政策和标杆上网电价，但并不完善。天然气多联供电价机制仍然空白。

总体来看，我国小水电、风电、生物质发电以及资源综合利用发电政策已较完备。光伏发电、天然气多联供政策尚有欠缺。

2.3产业基础

从经济发展来看，西方发达国家经过二战后的高速增长，增速逐渐减缓，电力需求增长也随之放缓，不存在解决大规模用电需求增长问题。电力消费结构以第三产业和居民生活用电为主，比重超过70%，负荷较为分散，同时电力工业发展水平较高，电网网架成熟，适宜通过发展分布式电源满足负荷增长需求。从电源产业基础来看，发达国家光伏发电、风电、天然气多联供产业发展起步较早，具备核心设备的自主研发、生产制造能力，相关产品在世界上占有较大市场份额。

在电力系统基础方面，我国处于工业化、城镇化发展阶段，经济高速增长，能源供应紧张，用电量年均增长率高达11.7%，电力供需矛盾突出。我国人均用电量仅为发达国家的1/5，增长空间巨大，而且我国工业用电比重超过70%，必须通过集中发电和大规模远距离输电满足现在和将来的用电需求。同时，我国配电网比较薄弱，对分布式电源的接纳能力有限。当分布式电源大量接入时，配电网从无源网变成有源网，大规模改造需要人力、财力、物力投入，需要时间较长。在电源产业基础方面，我国光伏组件年产能超过3000万kW，约占世界的3/4，产能过剩近半，价格跌幅超过50%。逆变器、控制及成套设计等核心技术仍与国外存在一定差距。风电设备制造能力逐步提升，年产能超过1500万kW，但机组设计、关键控制部件等核心技术还有待突破。天然气内燃机发电技术已经基本掌握，但是微燃机机组均为进口。2012年1月，国家“863计划”微型燃气轮机重点项目取得重大突破，国内首台100 kW微型燃气轮机在哈尔滨研制成功并稳定运行，我国初步掌握微型燃气轮机的自主研发能力。

总体来看，我国电力系统基础相对薄弱，风电、光伏发电产业基础与国外相当，燃机产业基础与国外尚有差距。

2.4发展现状

由于各国数据发布的时间和口径存在差异，作者按相同口径，统计了截至2010年底分布式电源发展较快国家的分布式电源装机规模，如表1所示。

从表中可以看出，截至2010年底，中国、德国、美国、日本分布式电源装机规模分别为3384、3346、2592和1555万kW，占全国总装机比重分别为3.5%、22.8%、2.5%和5.5%，均未成为电力供应的主导方式。

总体来看，我国分布式电源的发展规模并不落后。但是受到资源条件、激励政策和产业基础的影响，存在明显的技术类型差异。目前我国分布式电源以小水电为主，总规模为2266万kW，装机规模和发电量均居世界第一；近年来余热、余压、余气等资源综合利用和生物质发电增长迅速，总规模为821万kW，居世界前列；但分布式光伏、风电、天然气多联供还处于发展初期，规模相对较小。

截至2012年6月底，国家电网公司经营区域内接入35 kV及以下电压等级的分布式电源总数约为1.56万个，总装机容量达到3436万kW，总发电量1033亿kWh，平均年利用小时数为3006 h。其中，分布式利用的小水电最多，总装机容量达到2376万kW，占统计总容量的69.2%；其次是余热余压余气资源综合利用发电装机容量为730万kW，占统计总容量的21.2%；农林生物质发电装机容量为45万kW，占统计总容量的1.3%；垃圾发电装机容量为96万kW，占统计总容量的2.8%；分布式光伏发电、风电和天然气发电仍处于起步阶段，装机容量相对较少，分别为103、48和38万kW，各占统计总容量的3.0%、1.4%和1.1%。

此外，国家电网公司经营区域内核准在建的分布式电源装机容量为485万kW，处于前期工作的分布式电源装机容量为341万kW。其中，分布式光伏发电和天然气多联供的核准在建和前期工作的装机规模最大，总规模超过300万kW，将成为未来分布式电源增长的主力。

3结论

分布式电源的界定应强调电能就地消纳和清洁高效的核心特征，才能达到分布式电源发展的本质目标，有效促进新能源开发利用，提高能源综合利用效率。

受到资源条件、激励政策和产业基础的影响，我国分布式电源发展存在明显的技术类型差异。小水电的装机规模和发电量均居世界第一，但光伏发电和天然气多联供发电成本仍然较高，不具备市场竞争力，政策法规和管理机制仍不完善，发展处于起步阶段。相对国外来说，资源条件和产业基础也相对较差，装机规模仍有差距，但预期增速较快。总体来看，当前在进一步做好小水电、资源综合利用工作的同时，应重点推动建筑光伏发电和天然气多联供系统等分布式电源发展。