分布式能源技術(shù)是未來(lái)世界能源技術(shù)的重要發(fā)展方向，它具有能源利用效率高，環(huán)境負面影響小，提高能源供應可靠性和經(jīng)濟效益好的特點(diǎn)。

    分布式能源技術(shù)是中國可持續發(fā)展的必須選擇。中國人口眾多，自身資源有限，按照目前的能源利用方式，依靠自己的能源是絕對不可能支撐13億人的“全面小康”，使用國際能源不僅存在著(zhù)能源安全的嚴重制約，而且也使世界的發(fā)展面臨一系列新的問(wèn)題和矛盾。中國必須立足于現有能源資源，全力提高資源利用效率，擴大資源的綜合利用范圍，而分布式能源無(wú)疑是解決問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)。

    今年以來(lái)，美國和加拿大、英國、澳大利亞、丹麥和瑞典、意大利等國的相繼發(fā)生的大停電事故，深刻說(shuō)明傳統能源供應形式存在著(zhù)嚴重的技術(shù)缺陷，隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展，特別是信息社會(huì )的發(fā)展，已經(jīng)不可能繼續支撐人類(lèi)文明的發(fā)展進(jìn)程，必須加快信息時(shí)代的新型能源體系的建立，分布式能源是該體系的核心技術(shù)。

    分布式能源技術(shù)的發(fā)展，為中國與世界發(fā)達國家重新回歸同一起跑線(xiàn)創(chuàng )造了一個(gè)新機遇，如同手機和家電一樣，它有可能使中國依據市場(chǎng)優(yōu)勢迅速占據世界領(lǐng)先地位。

    所謂“分布式能源”是指分布在用戶(hù)端的能源綜合利用系統。一次能源以氣體燃料為主，可再生能源為輔，利用一切可以利用的資源；二次能源以分布在用戶(hù)端的熱電冷（植）聯(lián)產(chǎn)為主，其他中央能源供應系統為輔，實(shí)現以直接滿(mǎn)足用戶(hù)多種需求的能源梯級利用，并通過(guò)中央能源供應系統提供支持和補充；在環(huán)境保護上，將部分污染分散化、資源化，爭取實(shí)現適度排放的目標；在管理體系上，依托智能信息化技術(shù)實(shí)現現場(chǎng)無(wú)人職守，通過(guò)社會(huì )化服務(wù)體系提供設計、安裝、運行、維修一體化保障；各系統在低壓電網(wǎng)和冷、熱水管道上進(jìn)行就近支援，互保能源供應的可靠。分布式能源實(shí)現多系統優(yōu)化，將電力、熱力、制冷與蓄能技術(shù)結合，實(shí)現多系統能源容錯，將每一系統的冗余限制在最低狀態(tài)，利用效率發(fā)壞發(fā)揮到最大狀態(tài)，以達到節約資金的目的。

    分布式能源技術(shù)的基礎科學(xué)主要在以下幾個(gè)方面：

    1、動(dòng)力與能源轉換設備；

    2、一次和二次能源相關(guān)技術(shù)；

    3、智能控制與群控優(yōu)化技術(shù)；

    4、綜合系統優(yōu)化技術(shù)；

    5、資源深度利用技術(shù)。

    動(dòng)力與能源轉換設備：

    主要是指一些基于傳統技術(shù)的完善和新技術(shù)的發(fā)展。

    （1）小型燃氣輪機——在小型航空渦輪發(fā)動(dòng)機技術(shù)的基礎上，實(shí)現地面發(fā)電和供熱的聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。目前中國在這一技術(shù)上已經(jīng)可以開(kāi)發(fā)相應產(chǎn)品，主要的問(wèn)題是需要提高設備的能源轉換效率，提高可靠性，延長(cháng)設備檢修周期，提高設備的自動(dòng)智能控制水平；

    （2）微型燃氣輪機——這是基于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機增壓渦輪技術(shù)的延伸，關(guān)鍵技術(shù)在于精密鑄造和燒結金屬陶瓷轉子，空氣或磁懸浮軸承，高效回熱利用技術(shù)，永磁發(fā)電技術(shù)，可控硅變頻控制技術(shù)等。由于技術(shù)層次并不高，其中許多項目已經(jīng)有專(zhuān)家在研究，只要國家真正重視，中國完全可以趕超世界先進(jìn)水平；

    （3）燃氣內燃機——內燃機技術(shù)對于中國已經(jīng)非常成熟，但是燃氣內燃機的制造水平與國際先進(jìn)設備還存在比較大的差距，主要是轉換效率、排放控制、電子控制和設備大修周期等，此外，國外正在發(fā)展的預燃、回熱、增壓渦輪技術(shù)，以及電子變頻等技術(shù)，都是發(fā)展的重要方向；

    （4）斯特林發(fā)動(dòng)機——外燃式斯特林技術(shù)中國已經(jīng)有了比較大的突破，上海711所已經(jīng)可以生產(chǎn)該技術(shù)的產(chǎn)品，目前主要是提高設備可靠性和發(fā)電效率，以及自動(dòng)化控制水平；

    （5）燃料電池——該技術(shù)有質(zhì)子交換膜、固體氧化物、熔融硅酸鹽和氫氧重整等多種技術(shù)方式，該技術(shù)應用極為廣泛，污染極小，而且可以同燃氣輪機技術(shù)整合，發(fā)電效率將可能達到80%，是未來(lái)最具有發(fā)展價(jià)值的技術(shù)；

    （6）微型蒸汽輪機——蒸汽輪機是非常傳統的技術(shù)，但是利用一部噪音小、振動(dòng)小、運行方便可靠的小型蒸汽輪機代替熱交換器，將其中一部分能量轉換為價(jià)值較高的電能，或者利用蒸汽管網(wǎng)中較低品位的蒸汽為制冰機組提供低溫冷能，可以更好地利用蒸汽中的能量；

    （7）微型水輪機和微型抽水蓄能電站——小型、微型水輪機組不僅可以在任何有水位落差的地方使用，而且可以廣泛利用在分布式能源項目上。利用自來(lái)水管網(wǎng)的水能壓力，或者建筑物可能產(chǎn)生的落差進(jìn)行發(fā)電，并在用電低谷進(jìn)行抽水蓄能，新型的微型水輪發(fā)電機組將何以采用電子變頻控制技術(shù)，調整電能品質(zhì)；

    （8）太陽(yáng)能發(fā)電和太陽(yáng)熱發(fā)電——利用太陽(yáng)能量的發(fā)電技術(shù)，關(guān)鍵是降低成本，同時(shí)需要研究與其他能源利用方式和載體進(jìn)行整合，將太陽(yáng)熱發(fā)電與沼氣利用整合，將光伏電池與建筑材料整合，利用光導纖維與照明技術(shù)整合等等；

    （9）風(fēng)能——風(fēng)力發(fā)電是世界能源發(fā)展的一個(gè)重要方向，在大型風(fēng)場(chǎng)大量利用大型風(fēng)機發(fā)電將何以代替現有的火力發(fā)電系統，但是對于居住分散的用戶(hù)小型高效的風(fēng)力發(fā)電系統更加具有普及意義，小型風(fēng)力發(fā)電系統主要需要解決的是成本、可靠性和蓄能問(wèn)題；

    （10）余熱制冷系統——利用動(dòng)力機產(chǎn)生的余熱供熱制冷是分布式熱電冷三聯(lián)供系統的重要環(huán)節，尤其是制冷，可以采用吸收式制冷，也可以采用吸附式，以及余熱——動(dòng)力轉換——低溫制冷等技術(shù)，這些技術(shù)均比較成熟，關(guān)鍵是系統的集成和提高效率，以及降低造價(jià)等問(wèn)題；

    （11）熱泵——利用地源、水源和其他溫差資源的能源利用技術(shù)，重點(diǎn)在于提高效率和增強于其他能源利用技術(shù)的整合能力；

    （12）能量回收系統——諸如將建筑物內電梯下行、汽車(chē)制動(dòng)、自來(lái)水減壓等能量回收的技術(shù)以及應用設備的研發(fā)。

    與分布式能源系統相關(guān)的一次和二次能源相關(guān)技術(shù)：

    （1）天然氣系統的優(yōu)化利用，以及管道輸送技術(shù)；

    （2）液化天然氣的生產(chǎn)和利用——分散化的液化天然氣生產(chǎn)技術(shù)可以充分利用石油開(kāi)采中的伴生氣資源，減少溫室氣體排放，提高資源的綜合利用率，液化天然氣利用中對于冷能的有效利用可以有效節能等等，在液化天然氣利用中，將產(chǎn)生大量的新課題；

    （3）煤層氣和礦井瓦斯利用，世界上可能有60%以上的礦工是死在中國的礦井里，而瓦斯爆炸是元兇之一，減少礦工死亡和提高煤層氣和礦井瓦斯資源的利用有著(zhù)密切關(guān)聯(lián)，利用煤層氣和礦井瓦斯發(fā)電等技術(shù)不僅可以挽救無(wú)數礦工的生命，還能有效減少溫室氣體排放，緩解全球變暖問(wèn)題；

    （4）可燃冰——存在于海底和高寒地區的天然氣水化合物是人類(lèi)未來(lái)的主要能源，它是為分布式能源系統提供燃料的重要途徑；

    （5）煤地下氣化——中國目前有100億噸以上的煤炭資源在開(kāi)發(fā)過(guò)程中被遺棄在地下，如何利用可控地下氣化技術(shù)將其變?yōu)闅怏w燃料回收利用是中國煤炭工業(yè)的重要課題；

    （6）地熱——利用和開(kāi)發(fā)地熱資源，將地下低品位熱能轉換為高品位的電能或冷能是技術(shù)的關(guān)鍵；

    （7）深層海水冷能——利用沿海深層海水的低溫資源，解決沿海城市的制冷問(wèn)題，并降低城市熱島效應；

    （8）水能——利用水利資源，特別是小型水電設施解決農村以水代柴，保護植被；

    （9）沼氣——利用城市垃圾、農村廢棄物資源等進(jìn)行發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn)，減少溫室氣體排放，提高資源綜合利用水平；

    （10）甲醇——利用煤等礦物資源生產(chǎn)甲醇，以代替石油。甲醇可以滿(mǎn)足燃料電池對氫的需要；

    （11）乙醇——利用植物資源生產(chǎn)乙醇，以代替石油和其他礦物燃料，乙醇可以作為燃料直接使用，也可以作為燃料電池的氫分離的原料；

    （12）氫——對于氫的利用將決定人類(lèi)的未來(lái)，如何從水中低成本地重整氫氣將是技術(shù)的關(guān)鍵；

    （13）壓縮空氣——利用低估電力或其他能源生產(chǎn)高壓空氣，作為汽車(chē)和其他動(dòng)力設備，以及分布式能源的動(dòng)力源，主要解決高增壓比壓縮技術(shù)、設備小型化、材料和效率等問(wèn)題。

    智能控制與群控優(yōu)化技術(shù)：

    （1）分布式能源機組和系統自身的智能化控制——解決設備“無(wú)人職守”問(wèn)題，能夠根據需求進(jìn)行調節，自動(dòng)跟蹤電、熱、冷負荷；

    （2）分布式能源與載體的信息互動(dòng)——解決分布式能源系統成為智能化建筑的一個(gè)組成部分，與建筑系統的需求進(jìn)行優(yōu)化整合，提高建筑的能源可靠性和節能性；

    （3）分布式能源機組的聯(lián)合控制——分布式能源采用模塊化組合設計，需要對模塊組合聯(lián)合控制，根據需求變化進(jìn)行智能調節，決定每一模塊的運行狀態(tài)和模塊之間的調節優(yōu)化關(guān)系；

    （4）遠程遙控——通過(guò)電話(huà)線(xiàn)、因特網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和電源線(xiàn)對設備進(jìn)行遠程監視控制，需要解決安全和協(xié)議統一等問(wèn)題；

    （5）群控優(yōu)化——根據一個(gè)區域內各種用戶(hù)對于電力、熱力、制冷等需求的變化，以及燃料、氣溫變化趨勢、蓄能量庫存等等因素，優(yōu)化控制各個(gè)用戶(hù)的分布式能源系統，以及公共能源系統，進(jìn)行多系統容錯優(yōu)化，減少冗余，提高各系統的安全性和需求適應性，降低造價(jià)，提高效率；

    （6）智能電網(wǎng)技術(shù)——必須建立電網(wǎng)信息化管理系統，對于電網(wǎng)特別式近用戶(hù)低壓供電電網(wǎng)的信息化控制，流量平衡控制、網(wǎng)內分布式能源智能管制系統、智能保護系統等；

    （7）信息化計量與結算系統——建立網(wǎng)絡(luò )化能源系統的各種能源產(chǎn)品和各個(gè)用戶(hù)與分布式能源設施擁有者之間、各時(shí)段間根據預約定價(jià)進(jìn)行計量和結算的智能系統；

    （8）自動(dòng)信息發(fā)布系統——對于用戶(hù)與臨近用戶(hù)能源使用狀態(tài)、用戶(hù)與臨近用戶(hù)的分布式能源系統伺服狀態(tài)、以及燃料系統和公共能源供應系統的運行狀態(tài)信息進(jìn)行發(fā)布，以便智能化建筑、用戶(hù)能源管理系統、分布式能源設施、儲能設施、設備運行服務(wù)機構、以及燃料供應者和公共電網(wǎng)能夠根據每一信息源所發(fā)布的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行狀態(tài)優(yōu)化調整，實(shí)現資源共享。

    綜合系統優(yōu)化技術(shù)：

    （1）多種能源系統整合優(yōu)化——將各種不同的能源系統進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化，例如：將分布式能源與傳統能源系統整合后，進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化；或者，將分布式能源系統與冰蓄冷系統整合并進(jìn)行聯(lián)合再優(yōu)化，將微型燃氣輪機與熱泵系統整合優(yōu)化，以及太陽(yáng)能與分布式系統的優(yōu)化整合等等，達到取長(cháng)補短的目的，充分發(fā)揮各個(gè)系統的綜合優(yōu)勢；

    （2）將分布式能源與交通系統整合優(yōu)化——利用低谷電力為電動(dòng)汽車(chē)蓄電或燃料電池汽車(chē)儲氫等，將燃料電池和混合動(dòng)力汽車(chē)作為電源形成隨著(zhù)人流移動(dòng)的電源和供水系統。實(shí)現節約投資經(jīng)費，降低高技術(shù)產(chǎn)品使用成本等目的；

    （3）分布式能源系統電網(wǎng)接入研究——解決分布式能源與現有電網(wǎng)設施的兼容、整合和安全運行等問(wèn)題；

    （4）蓄能技術(shù)——通過(guò)蓄能技術(shù)的開(kāi)發(fā)應用，解決能源的延時(shí)性調節問(wèn)題，提高能源系統的容錯能力，其中包括蓄電、蓄熱、蓄冷和蓄能四個(gè)技術(shù)方向。蓄電包括化學(xué)蓄電：電池；物理蓄電：飛輪和水能、氣能。蓄熱包括項變蓄熱、熱水、熱油和蒸汽等多種形式。蓄冷：冰和水。蓄能包括物理蓄能：機械蓄能、水蓄能、以及記憶金屬蓄能等多種方式；

    （5）地源蓄能技術(shù)——利用地下水和土壤將冬季的冷和夏季的熱蓄能儲存，進(jìn)行季節性調節使用，結合熱泵技術(shù)進(jìn)行直接利用，減少城市熱島效應；

    （6）網(wǎng)絡(luò )式能源系統——互聯(lián)網(wǎng)式的分布式能源梯級利用系統是未來(lái)能源工業(yè)的重要形態(tài)，它是由燃氣管網(wǎng)、低壓電網(wǎng)、冷熱水網(wǎng)絡(luò )和信息共同組成的用戶(hù)就近互聯(lián)系統，復合網(wǎng)絡(luò )的智能化運行、結算、冗余調整和系統容錯優(yōu)化；

    資源深度利用技術(shù)：

    （1）天然氣凝結水技術(shù)——利用天然氣燃燒后的化學(xué)反應結果回收水，解決部分城市水資源緊缺問(wèn)題；

    （2）將分布式能源與大棚結合的技術(shù)——將分布式能源系統發(fā)電設備排除的余熱、二氧化碳和水蒸汽注入大棚，作為氣體肥料和熱源，解決城市綠化和蔬果供應，同時(shí)減少溫室氣體和其他污染物排放問(wèn)題；

    （3）利用發(fā)電制冷的冷卻水生產(chǎn)生活熱水的技術(shù)——利用熱泵的技術(shù)，將低品位熱源轉換為較高品位的生活熱水，減少能源消耗；

    （4）空調系統廢熱回收技術(shù)——發(fā)展全新風(fēng)空調系統中有效利用回風(fēng)中的余熱和余冷，減少能耗；

    （5）污水水源熱泵系統——利用生活污水中的熱量；

    （6）小型生物質(zhì)沼氣生產(chǎn)技術(shù)——利用民用設施污水、垃圾和大棚廢棄生物質(zhì)就地生產(chǎn)沼氣的技術(shù)。

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