能源轉(zhuǎn)型大時(shí)代中的分布式能源 ——邁入“提質(zhì)增效”新階段

未來學(xué)家里夫金為人類描繪了一幅宏大的未來能源圖景：數(shù)億人在基于可再生能源技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建的能源互聯(lián)網(wǎng)上分享綠色能源，地球上每個(gè)人、每棟建筑既成為綠色能源的消費(fèi)者同時(shí)也是生產(chǎn)者，分布式的發(fā)電站、負(fù)載和儲(chǔ)能系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)能源流和信息流的雙向流動(dòng)，就如同通過互聯(lián)網(wǎng)任意創(chuàng)建個(gè)人信息并分享一樣簡(jiǎn)單。

當(dāng)里夫金在2011年的著作中提出這樣一幅場(chǎng)景的時(shí)候，大家或許會(huì)感到驚嘆，但引起的共鳴僅僅是“未來的能源系統(tǒng)將朝著可再生能源發(fā)展”的泛泛之論而已。短短數(shù)年時(shí)間，技術(shù)進(jìn)步、政策完善、商業(yè)模式建立以及業(yè)界對(duì)分布式能源認(rèn)知的提升使得夢(mèng)想不僅照進(jìn)了現(xiàn)實(shí)，且愈發(fā)豐滿起來。能源互聯(lián)網(wǎng)、分布式、微網(wǎng)、多能互補(bǔ)不再是遙遠(yuǎn)而陌生的概念，而是當(dāng)下切切實(shí)實(shí)發(fā)生著的、觸手可及的事物。

如果說2013年以來中國(guó)風(fēng)電光伏等可再生能源的大規(guī)模集中式應(yīng)用標(biāo)志著能源轉(zhuǎn)型剛剛拉開大幕的話，2016年之后，分布式光伏、分布式地?zé)?、分布式天然氣和分布?a href="http://msthinker.com/news/list/7/" target="_blank">生物質(zhì)能等分布式清潔能源多能互補(bǔ)系統(tǒng)的崛起標(biāo)志著能源轉(zhuǎn)型告別“野蠻生長(zhǎng)”階段，正式邁進(jìn)以“提質(zhì)增效”為核心的第二階段。

認(rèn)識(shí)到當(dāng)前國(guó)際國(guó)內(nèi)不可阻擋的能源轉(zhuǎn)型時(shí)代背景以及分布式能源在未來能源體系中扮演的越來越重要的角色，第一財(cái)經(jīng)研究院重磅推出《能源轉(zhuǎn)型大時(shí)代中的分布式能源》研究簡(jiǎn)報(bào)專題。此篇為開卷篇，一財(cái)研究院將在接下來的三篇文章中繼續(xù)從“分布式能源的技術(shù)創(chuàng)新”、“分布式能源在微電網(wǎng)中的應(yīng)用”以及“融資和商業(yè)模式創(chuàng)新”等多個(gè)方面全面分析和呈現(xiàn)分布式能源發(fā)展的最新趨勢(shì)和動(dòng)向、。希望以此拋磚引玉，力促行業(yè)同仁為中國(guó)能源轉(zhuǎn)型和分布式能源發(fā)展貢獻(xiàn)真知灼見。

不斷變革的能源時(shí)代

能源資源及使用方式的根本性變化推動(dòng)著人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在原始的“能源V0”時(shí)代，薪柴是人類賴以生存的主要能源;“能源1.0”時(shí)代，煤炭對(duì)于薪柴而言是“新能源”，煤驅(qū)動(dòng)的蒸汽機(jī)大大提升了勞動(dòng)效率;在“能源2.0”時(shí)代，石油成為了主角，石油驅(qū)動(dòng)的汽車使人類的運(yùn)輸和出行效率成倍上升;進(jìn)入“能源3.0”時(shí)代，傳統(tǒng)的高碳、高污染的化石能源逐漸被清潔、低碳的可再生能源替代。但這仍舊不是終章，若干年超高速的可再生能源發(fā)展也相當(dāng)程度地暴露出了大規(guī)模集中式發(fā)展方式的短板，“棄風(fēng)棄光”、上網(wǎng)難、售電難等問題成了發(fā)展的瓶頸。整合信息技術(shù)與可再生能源技術(shù)的分布式能源正在構(gòu)建全新的“能源4.0”，以實(shí)現(xiàn)能源的清潔、高效、穩(wěn)定利用。當(dāng)然，代際之間的交替是循序漸進(jìn)的，并沒有絕對(duì)的界限，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)多種能源利用形式將齊頭并進(jìn)共同存在。

需要意識(shí)到的是，能源轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)雖然是全球共通的，但無論從時(shí)間還是空間尺度來看，能源轉(zhuǎn)型并不存在一個(gè)完美的模式去套用于全球所有國(guó)家。從能源轉(zhuǎn)型的歷史看，能源變革是通過漫長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)積累過程從而實(shí)現(xiàn)從量變到質(zhì)變的跨越的。在這一過程中，無疑有的國(guó)家步伐較快，而有的國(guó)家步伐緩慢。例如，發(fā)達(dá)國(guó)家自從工業(yè)革命開始大規(guī)模利用煤炭已經(jīng)一百多年，經(jīng)歷了能源轉(zhuǎn)型的各個(gè)階段，北歐等國(guó)的清潔能源甚至已經(jīng)逐漸取代化石能源成為主體能源，而在尼泊爾等南亞國(guó)家，煤炭尚未成為“過氣”能源，大部分居民仍舊以薪柴作為日常的主要能源來源。從能源轉(zhuǎn)型的的地理分布來看，分布不均衡是另外一重制約能源轉(zhuǎn)型的重要因素。全球尚存在大量的無電、缺能人口。在非洲撒哈拉以南、亞太等廣大地區(qū)，很多民眾連基本的用能需求都無法滿足，談何能源轉(zhuǎn)型?因此，能源轉(zhuǎn)型注定是一個(gè)循序漸進(jìn)、量力而為的過程，不可一概而論、強(qiáng)行攤派。

基于對(duì)能源轉(zhuǎn)型的上述理解，全球能源變革正在凝聚共識(shí)，并形成全球參與的新動(dòng)力。德國(guó)制定了2050能源轉(zhuǎn)型目標(biāo);法國(guó)頒布了《能源轉(zhuǎn)型法》;中國(guó)也正在制定2050年能源轉(zhuǎn)型路線圖。針對(duì)能源轉(zhuǎn)型這一共同的愿景，國(guó)際社會(huì)在第二屆國(guó)際能源變革論壇上達(dá)成了“蘇州共識(shí)”，強(qiáng)調(diào)推動(dòng)能源變革是化解全球能源資源和環(huán)境約束、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的根本途徑，需要國(guó)際社會(huì)的共同行動(dòng)并將最終惠及全球。雖然各國(guó)國(guó)情有所不同，所處的發(fā)展階段和能源利用方式也不盡相同，但基于自愿減排原則的《巴黎協(xié)定》前所未有地將全球196個(gè)國(guó)家通過綠色低碳能源應(yīng)對(duì)氣候變化的努力聯(lián)結(jié)在一起，盡管美國(guó)聯(lián)邦政府宣布退出《巴黎協(xié)定》，但中國(guó)和歐盟作為領(lǐng)導(dǎo)者繼續(xù)推進(jìn)應(yīng)對(duì)氣候變化努力的共同表態(tài)足夠振奮人心。美國(guó)民間、州、市層面自發(fā)形成的氣候聯(lián)盟也將決定退出《巴黎協(xié)定》的特朗普置于了“孤家寡人”的尷尬境地。在剛剛召開的G20領(lǐng)導(dǎo)人峰會(huì)上，除美國(guó)以外的所有19個(gè)國(guó)家在氣候變化議題上達(dá)成了共識(shí)，標(biāo)志著美國(guó)退出《巴黎協(xié)定》后國(guó)際社會(huì)應(yīng)對(duì)氣候變化新秩序、新格局基本確立。

分布式能源崛起的邏輯

“分布式”能源顧名思義，是相較于傳統(tǒng)的“集中式”能源利用方式而言的，是指建立在用戶負(fù)荷中心附近而非遠(yuǎn)距離傳輸?shù)哪茉淳C合利用系統(tǒng)，涵蓋發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)、儲(chǔ)能和能源管理系統(tǒng)等多種形式，比如家用太陽能發(fā)電系統(tǒng)或戶用壁掛式燃?xì)夤┡到y(tǒng)都是常見的分布式能源。早期的分布式能源是在熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)(CHP)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，隨后分布式能源系統(tǒng)逐漸擴(kuò)展到用戶側(cè)的多種能源類型的冷、熱、電、蒸汽多聯(lián)供(CCHP)系統(tǒng)以及可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，其中又以天然氣為燃料的分布式能源系統(tǒng)為主流，其次是分布式光伏、地?zé)岷蜕镔|(zhì)能等。Arup和西門子聯(lián)合發(fā)布的《分布式能源》白皮書提到，在不斷變革的能源時(shí)代背景下，未來的能源系統(tǒng)面臨化石能源價(jià)格不穩(wěn)定、能源供應(yīng)安全風(fēng)險(xiǎn)增大、導(dǎo)致災(zāi)難性氣候變化等迫切問題，為此構(gòu)建成本穩(wěn)定、可靠性好、恢復(fù)力強(qiáng)、清潔低碳的能源利用方式將是未來經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。

相對(duì)于大規(guī)模集中式的發(fā)電或供熱項(xiàng)目，分布式能源系統(tǒng)的諸多優(yōu)勢(shì)已被廣泛接受，如一次能源效率高、能源自足、可靠性高、環(huán)境污染小、就近消納、投資少收益高等。通過多能互補(bǔ)和能源梯級(jí)利用的方式，分布式能源系統(tǒng)的整體能源效率和經(jīng)濟(jì)性都能得到顯著。通過規(guī)模部署，分布式能源還可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一，降低電網(wǎng)成本，減少溫室氣體排放，延伸電力供應(yīng)。正因?yàn)樯鲜鲈?，分布式能源已在德?guó)、美國(guó)、英國(guó)、丹麥、荷蘭、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家得到廣泛應(yīng)用。以德國(guó)為例，德國(guó)雖然不是世界上最早開始推廣分布式能源的國(guó)家，卻是分布式能源應(yīng)用最廣范也最成功的國(guó)家之一。德國(guó)分布式能源約占總裝機(jī)容量的比例高達(dá)一半左右，絕大部分可再生能源發(fā)電屬于分布式能源，天然氣發(fā)電中大部分熱電聯(lián)產(chǎn)和一部分小型發(fā)電站也以分布式形式利用。同時(shí)德國(guó)也涌現(xiàn)了如西門子公司等全球卓越的分布式能源技術(shù)領(lǐng)跑者。

從中國(guó)的視角來看，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入“新常態(tài)”，中國(guó)能源行業(yè)發(fā)展的根本目標(biāo)已是天壤之別。過去，中國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)的高速增長(zhǎng)導(dǎo)致能源供應(yīng)短缺，那時(shí)的時(shí)代主線是擴(kuò)大能源生產(chǎn)以保障供應(yīng);如今，經(jīng)濟(jì)發(fā)展放緩，能源供給能力已遠(yuǎn)超需求，反而是技術(shù)、環(huán)境、價(jià)格、效率等問題制約了進(jìn)一步發(fā)展，中國(guó)能源發(fā)展的問題從數(shù)量問題逐漸轉(zhuǎn)為質(zhì)量問題。短短五年間，中國(guó)見證了可再生能源在裝機(jī)容量方面的爆發(fā)式增長(zhǎng)。然而，嚴(yán)重的“棄風(fēng)棄光”問題成為了限制可再生能源進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。分布式能源的特征符合中國(guó)下一階段能源發(fā)展“提質(zhì)增效”的目標(biāo)，因此分布式能源在中國(guó)也顯現(xiàn)了迅猛崛起的勢(shì)頭。分布式光伏累計(jì)裝機(jī)從2012年時(shí)的2.3GW快速上升至2016年底的10.3GW(如圖)，年均增長(zhǎng)率高達(dá)46%;分布式天然氣項(xiàng)目數(shù)(包括建成、在建、規(guī)劃)從2014年時(shí)的160個(gè)增長(zhǎng)至2015年底時(shí)的288個(gè)。

分布式清潔能源未來已來

技術(shù)的成熟、政策的鋪墊、商業(yè)模式等領(lǐng)域的創(chuàng)新，使得屬于分布式能源的未來已經(jīng)越來越快地到來，分布式清潔能源多能互補(bǔ)將是未來主要的綠色低碳能源利用方式。不久前的6月17日至23日，青海電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)7天的清潔能源持續(xù)供電，其間實(shí)現(xiàn)“零排放”。國(guó)際上，葡萄牙電網(wǎng)曾于2016年5月7日至11日共107小時(shí)實(shí)現(xiàn)全清潔能源供電，主要以風(fēng)電為主，抽水蓄能電站參與調(diào)峰，且包含了部分燃?xì)怆娬景l(fā)電。而青海僅依靠光伏、風(fēng)電和水電實(shí)現(xiàn)連續(xù)7天清潔能源供電，為真正100%清潔能源供電，意義更為重大。雖然青海的100%清潔能源供電并非完全由分布式能源完成，但這釋放了一個(gè)信號(hào)——即備受業(yè)界質(zhì)疑的分布式可再生能源由于波動(dòng)性大導(dǎo)致電網(wǎng)不穩(wěn)定的問題在多能互補(bǔ)、智能調(diào)度技術(shù)的支持下有望解決。

分布式能源扶持政策的密集下發(fā)說明分布式能源發(fā)展已經(jīng)從之前的小范圍試點(diǎn)向大規(guī)模市場(chǎng)化鋪開。隨著電力體制改革放開競(jìng)爭(zhēng)性電力市場(chǎng)，“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源示范項(xiàng)目、多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程效果逐漸顯現(xiàn)，分布式能源發(fā)展的障礙逐漸被掃除，正在走上發(fā)展快車道。2017年3月，國(guó)家能源局下發(fā)了《關(guān)于開展分布式發(fā)電市場(chǎng)化交易試點(diǎn)的通知》，為分布式能源下一步的市場(chǎng)化交易做好了政策準(zhǔn)備。2017年6月，國(guó)網(wǎng)總公司下發(fā)《國(guó)家電網(wǎng)關(guān)于促進(jìn)分布式電源并網(wǎng)管理工作的意見》，矛頭直指分布式能源長(zhǎng)久以來面臨的“并網(wǎng)難”頑疾。

分布式能源項(xiàng)目政策及市場(chǎng)環(huán)境向好，但中國(guó)分布式能源裝備方面基礎(chǔ)較為薄弱，與擁有先進(jìn)分布式能源技術(shù)的國(guó)外企業(yè)開展國(guó)際合作顯得十分必要。國(guó)內(nèi)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的功率主要集中在200-800kW，市場(chǎng)800kW和1000kW以上的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)幾乎全部依賴進(jìn)口，且相關(guān)技術(shù)都被國(guó)外歐美國(guó)家壟斷。2017年6月，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布的《依托能源工程推進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》，為推進(jìn)天然氣分布式能源的基礎(chǔ)裝備支撐制定了政策依據(jù)。中國(guó)國(guó)家能源局局長(zhǎng)努爾?白克力在德國(guó)出席柏林能源轉(zhuǎn)型對(duì)話期間會(huì)見了西門子股份公司管理委員會(huì)成員，負(fù)責(zé)能源業(yè)務(wù)的戴儷思女士，雙方就進(jìn)一步加強(qiáng)先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)等關(guān)鍵技術(shù)合作進(jìn)行了交流。此前，西門子、杭汽輪、協(xié)鑫集團(tuán)三方已經(jīng)簽訂合作諒解備忘錄，共同加強(qiáng)天然氣分布式能源的開發(fā)利用，支持快速發(fā)展的中國(guó)分布式能源市場(chǎng)。