国外分布式能源发展状况

国外分布式能源发展状况一、分布式发电概况分布式发电 是指位于用户所在地附近的，所生产的电力除由用户自用和就近利用外，多余电力送入当地配电网的发电设施、 发电系统或有电力输出的多联供系统。 分布式发电形式多种多样， 因资源条件和用能需求而异，发电方式包括三大类： 1、天然气分布式能源，主要是热电联产和冷热电多联供等； 2、可再生能源分布式发电：主要包括小型水能、太阳能、风能、生物质能、地热能等； 3、废弃资源综合利用，涵盖工业余压、余热、废弃可燃性气体发电和城市垃圾、污泥发电等。由于发达国家的热电联产主要采用天然气在用户端或靠近用户区域发电供热，故均被纳入分布式能源。 “ 国际热电联产联盟 ” 已将其名字更改为 “ 国际分布式能源联盟 ” WADE（ World Alliance Decentralized Energy ），Decentralized 在英文中强调了分散化或非集中化的含义，是受到 “ 互联网革命 ” 去中心化的影响，而 Energy 强调并非单一供电，能源就地供应的种类可以是多样性的。但该组织更加侧重天然气为燃料的分布式能源，兼顾了燃煤的热电联产，未覆盖中小水电等可再生能源发电。据统计，世界主要国家及地区的热电联产（ CHP ） 2006 年装机容量已达到 32,920 万千瓦（表 -1）。美国将分布式能源称为（ Distributed Energy ）或 DER （ Distributed Energy Resources ）， Distributed 虽然也是指 “ 分布式 ” ，但是更多地应用于互联网式的分布信息处理分散化的扁平式解决方案，显示了能源行业受到互联网革命的启迪，暗喻了这些分布在用户端或资源现场的系统是相互联系或相互连接的，更向一个网络化的能源系统。 加入 Resources 一词， 反应了人们将阳光普照的可再生能源和分散化的废弃资源视为一种资源， 充分涵盖的可再生能源和废弃能源资源的分散化利用。 全球分布式风电 2008 年装机容量达到 0.4 万千瓦 （表 -2） 。 2010年底，全球光伏发电装机总量高达 3,950 万千瓦（表 -3），其中日本、欧洲等地分布式光伏发电位居世界前列。国外分布式能源的发展主要是通过支持市场化的独立发电商（ IPP ）和能源服务商（ ESCO ）为用户提供了专业化的能源服务与节能服务，因地制宜、因需而异、因势利导，建设个性化的能源梯级利用设施，转变了传统低效的所谓 “ 集约化 ” 、 “ 规模化 ” 的能源生产供应模式， 直接对社会分工进行了重构， 为未来不断提高能源利用效率和大量利用可再生能源，吸引更多企业和个人参与清洁能源供应和提高能效，推动信息技术与能源系统的整合优化进行了制度设计和法律保障。美国、欧洲和日本在先进的分布式发电基础上推动智能电网建设，为各种分布式能源提供自由接入的动态平台；为节能和需求侧管理提供智能化控制管理平台；为高效利用天然气冷热电联供梯级利用；为因地制宜地利用小水电资源、生物质资源及可再生能源；为清洁回收利用各种废弃的资源能源来增加电力和其他能量供应提供支撑。美国和西欧目前基本不再建设大型电源及大型能源设施，正是这些依附于用户终端市场的能源梯级利用系统、 可再生能源系统和资源综合利用系统， 将他们的能源利用效率不断提高， 排放不断减少， 能源结构不断优化。美国分布式发电方式包括天然气多联供、中小水能、太阳能、风能、生物质能、垃圾发电等等。2000 年美国商业、公共建筑热电联产 980 座，总装机 490 万千瓦；工业热电联产 1,016 座，总装机 4,550万千瓦， 合计超过 5,000 万千瓦。 到 2003 年， 热电联产总装机 5,600 万千瓦， 占全美电力装机 7% ， 发电量占 9％。2010 年这一类的分布式总装机容量约为 9,200 万千瓦，占全国发电量 14 ％。根据美国能源部规划， 2010-2020年将再新增 9,500 万千瓦装机容量， 占全国发电装机容量 29％。 美国的分布式发电以天然气热电联供为主 （图 -1） ，年发电量 1,600 亿千瓦时，占总发电量的 4.1 ％。美国能源部积极促进天然气为燃料的分布式能源系统，利用这些系统为基础发展微电网，再将微电网连接发展成为智能电网。图 1— 美国可再生能源电力构成（不含水电）来源： EIA-annual energy outlook 2011 with projections to 2035 EIA 《美国 2011 能源展望》指出， 2011 年到 2035 年，美国居民以及商业用于购买分布式能源设备、发电系统和建筑节能方面将新增 110 亿美元的投资。分布式能源的应用包括采暖、通风、空调、水、暖气、照明、烹饪、制冷等，分布式能源平均增长率约 0.6% 。与 2009 年相比，能源消耗增长了 1.5% ，主要是用电和办公室设备耗能（图 -2）。美国商业分布式能源系统装机容量将从 2009 年的 190 万千瓦增加到 2035 年的 680 万千瓦。 在分布式能源系统中微燃机以每年 16% 的速度增长。在税收优惠的政策激励下，风电增长速到达到 11% ，预计 2035 年，可再生能源占分布式能源供应的 50% 。图 2- 商业用分布式能源情景预测来源： EIA-annual energy outlook 2011 with projections to 2035 根据《美国 2011 能源展望》分析，从 2009 年到 2035 年，制造业企业的能源消耗将从 65% 增长到 71% ，但农业、矿业和建筑业等非制造业企业的能源消耗比例将减少 2% 。另外，化工产业的能源消耗比例将下降 4%（图 -3）。图 3— 2009-2035 年美国工业能源消耗（万亿英热单位）来源： EIA-annual energy outlook 2011 with projections to 2035 美国热电联产技术以内燃机、蒸汽轮机、燃气轮机为主，约 46% 的热电联产项目采用小型内燃机，燃气 -蒸汽联合循环占项目数量的 8% ，占分布式发电总装机容量 53% （图 -5）。图 4-美国分布式发电的燃料特点来源： EEA,Inc. 分布式能源建设数据库图 5-美国分布式发电的技术特点来源： EEA,Inc. 分布式能源建设数据库（ 1）热电联产据美国能源部数据统计，从 1998 年到 2006 年，美国分布式热电联产规模翻了一番，装机容量从 4600 万千瓦增加到 8500 万千瓦 （图 -6） ， 占全国总装机容量的 7.8％， 分布式发电站数量达到 6000 多座， 年发电量 1600亿千瓦时， 占总发电量的 4.1 ％。 其中， 以天然气为原料的热电联产装机容量达到 6180 万千瓦， 占热电联产总装机容量的 73% ；天然气项目占热电联产总数量的 69% 。美国各州的热电联产装机容量分布差异较大， 目前主要分布在德克萨斯州、 加利福尼亚州、 路易斯安那州、纽约州，这四个州的热电联产装机容量均超过 500 万千瓦（表 -4）。图 6-美国热电联产累计装机容量变化来源 :EEA/ICF International 表 4-2010 年美国热电联产装机前十名的州来源： Energy and Environmental Analysis Inc./ICF 网站统计（ 2）分布式风力发电装机容量 100 千瓦以下的风电机组称为小型风电 ，主要用于居民用电。美国 2008 年小型风电新增装机容量为 1.73 万千瓦，小型风机装机总量达到 8 万千瓦（图 -7）。美国的分布式风力发电主要用于家庭、农场、小企业、工厂、公共设施和学校。图 7-美国小型风电装机情况来源： American Wind Energy Association （ 3）分布式光伏发电自 2005 年能源政策法提出屋顶光伏发电项目减免 30% 的初装费后，美国光伏发电市场发展迅速（图 -8）。目前，分布式光伏发电和风力发电都享有为期 8 年的 30% 联邦投资税收优惠政策。图 8-美国屋顶光伏装机情况来源： American Wind Energy Association （ 4）生物质发电目前，美国生物质发电主要用于现存配电系统的基本发电量。 2003 年美国生物质发电装机容量约为 970 万千瓦，占可再生能源发电装机容量的 10% ，发电量约占全国总发电量的 1% 。 2008 年美国有 350 座生物质发电站， 生物质发电的总装机容量已超过 1,000 万千瓦， 单机容量达 1-2.5 万千瓦， 占美国可再生能源发电装机的 40%以上。 据美国能源部生物质发电计划的目标是到 2020 年实现生物质发电的装机容量为 4,500 万千瓦， 年发电 2,250亿 -3,000 亿度。2、美国支持分布式发电的相关政策美国支持分布式发电的优惠政策如下：（ 1）减免分布式发电项目部分投资税；（ 2）缩短分布式发电项目资产的折旧年限；（ 3）简化分布式发电项目经营许可证审批程序。3、美国分布式能源的发展前景按照 “ 分布式发电 2020 年纲领 ” 目标，到 2020 年，在美国分布式发电将成为商用建筑高效使用矿物能源的典范， 通过能源系统的调整， 将极大地推动经济增长和提高居民生活质量， 同时最大限度地降低污染物的排放量。根据 EIA《美国 2011 能源展望》 的分析： 在基准政策情景中， 商业用分布式发电装机容量从 2009 年的 190万千瓦增长到 2035 年的 680 万千瓦。在强化政策情况中， 2035 年分布式发电装机容量将增长至 980 万千瓦。基准政策情景中，微型涡轮机是分布式发电技术中增长最快的，年平均增长速度为 16% 。在强化政策情景中，受税收减免政策影响，商业部分风电装机每年增长 11% ，比参考情况年增长的 2 倍还多（图 -2）。在 2035 年，强化政策情景中可再生能源占所有商业分布式发电的 50% ，而基准政策情景中可再生能源占比小于 35% 。预计可再生能源发电的装机容量从 2009 年的 4,700 万千瓦增加到 2035 年 10,000 万千瓦，其中增长幅度最大的时风电装机容量，风电装机容量于 2012 年将达到 1,820 万千瓦，但 2012-2035 年增速放缓，新增风电装机容量仅为 690 万千瓦。 太阳能发电装机容量占可再生能源发电装机的比例将从 2009 的 2% 增至 2035 年的 5%，发电量将从 2009 年 23 亿千瓦时提高到 2035 年 168 亿千瓦时。 生物质发电的装机容量将从 2009 年 700 万千瓦增加到 2035 年的 2,020 万千瓦，在可再生能源电力中的占比从 15% 提高到 20% （图 -9）。图 9-2009-2035 年可再生能源电源结构来源： EIA-annual energy outlook 2011 with projections to 2035 目前，美国能源部认为美国分布式发展的潜力还有 11,000-15,000 万千瓦，其中工业领域 CHP 潜力为7,000-9,000 万千瓦，商业及民用领域 CHP 潜力为 4,000-6,000 万千瓦。同时，美国还制定了大力推广热电冷联供技术（ CCHP ）应用的战略目标。1、日本分布式发电现状日本的分布式发电以热电联产和太阳能光伏发电为主，总装机容量约 3,600 万千瓦 ，占全国发电总装机容量 13.4％。其中商业分布式发电项目 6,319 个，主要用于医院、饭店、公共休闲娱乐设施等；工业分布式发电项目 7,473 个，主要用于化工、制造业、电力、钢铁等行业（图 -10 ）。（ 1）热电联产近年来，日本分布式能源发展较快，其中热电联产装机容量超过过去 20 年的总和。 2006 年，日本热电联产装机容量达到 870 万千瓦， 占日本电力装机 4% 。 其中， 以天然气为原料的热电联产装机容量达到 450 万千瓦，占热电联产总装机容量的 51.2% （图 -11 ）。（ 2）分布式光伏发电日本光伏分布式发电应用广泛，不仅用于公园、学校、医院、展览馆等公用设施，还开展了居民住宅屋顶光电的应用示范工程。 2006 年底，日本光伏发电累计装机容量达到 201.7 万千瓦，其中户用光伏系统安装量 36万户，累计装机容量达到 125.4 万千瓦，位居全球第一。截至 2009 年底，日本光伏发电装机总量达到 297.7 万千瓦，其中户用光伏系统装机容量占比约 80% （表 -6）。2、日本支持分布式发电的相关政策日本制定了相关的法令和优惠政策保证该项事业的发展， 有条件、 有限度的允许这些分布式发电系统上网，通过优惠的环保资金支持分布式发电系统的建设。优惠政策包括以下几点：（ 1）对城市分布式发电单位进行减税或免税。建成分布式发电的项目第一年可享受 30% 安装成本折旧率或 7% 免税；总投资的 40% 至 70% 部分可享受低息贷款（每年利率 2.3% ）；免除供热设施占地的特别土地保有税和设施有关的事业所税；区域供热工程费用、供热的固定资产税、区域供热用折旧资产税等给予优惠。（ 2）鼓励银行、财团对分布式发电系统出资、融资。针对区域供热系统需要大规模投资，日本有关金融机构长期施行通融资金、低利息等制度。（ 3）修订《电力事业法》在内的一系列放宽管制的办法出台，允许非公共事业类的供应商对需求大的用户售电，而在以前，该项售电业务通常被电力公司所垄断。并规定新建和改建 30,000m2 以上的建筑物必须纳入到城市分布式能源系统中。3、日本分布式能源的发展前景日本政府在 2003 年出台的《能源总体规划设计》中就系统阐述了发展、普及使用分布式能源燃料电池、热电联产、太阳能发电、风力、生物质能和垃圾发电的目标。其中热电联产的目标是到 2010 年实现装机 1,000万千瓦。2008 年 3 月， 日本经济贸易产业省 （ METI ） 预计到 2030 年日本热电联产装机容量将可能达到 1,630万千瓦，接近 2006 年的 2 倍。据国际分布式能源联盟（ WADE ）对日本能源供需前景的预测，到 2030 年日本分布式发电比重将达到总发电量的 20% 。欧盟国家的分布式发电以太阳能光伏（表 -7）、风能（表 -8）和热电联产为主 (图 -12) 。欧洲风电的发展侧重于分散接入，在正常情况下风电基本在本地或者区域电网范围内就可以消纳。欧盟对节约能源高度重视。在欧盟委员会发布的能源效率行动计划中，提出到 2020 年减少一次能源消费20% 的节能目标， 并减少温室气体排放 20% ， 对此， 欧洲有关机构对分布式发电的节能潜力进行评估， 结果表明：仅分布式热电联产就能完成 1/3 的欧盟节能目标，每年可减少 CO2 排放 1 亿吨。1 、丹麦分布式发电现状、政策和前景丹麦是世界上能源利用效率最高的国家，在过去 20 年中， GDP 翻了一番，能源消耗却没有增加，污染排放反而大幅度下降。 其主要的措施就是大力发展分布式能源， 丹麦 80％以上的区域供热能源采用热电联产方式产生（图 -13 ） 。 丹麦分布式发电量超过全部发电量的 50％， 分散接入低电压配电网的风电总装机容量有 300 万千瓦。（ 1）热电联产自 1990 年以来，丹麦大型凝气发电厂容量没有增加，新增电力主要依靠安装在用户侧的，特别是工业用户和小型区域化的分布式能源电站（热电站）和可再生能源项目提供的，热电联产发电量占总发电量的 61.6％。丹麦新的目标是在 2008 年到 2012 年阶段，将二氧化碳的排放量从 1990 年的水平降低 21％。丹麦从 1980 年开始大力发展电热联供项目。 自 1994 年起， 70％以上的区域集中供热热源来自热电联供厂。1986 年， 丹麦政府建设了一批总发电容量为 4.5 万千瓦的小型热电联产厂。 丹麦目前热电联产技术的发展方向一是规模化，二是将地区性的区域供热厂的燃料由煤改为天然气、垃圾以及生物质能等。此外，积极支持有实力的企业和边远地区新建自己的区域供热电联产项目。全丹麦共有 8 个互联的热电联产大区，目前的技术水平可达到煤 /电转化效率超过 50％；连同供热考虑，总效率高达 90％以上。现在，越来越多的人口密集地区的热电联产厂使用天然气作为燃料，其热电效率指标还略高于燃煤技术。热电联供厂每千瓦容量的建设成本约为 1,200-1,600欧元。（ 2）分布式风力发电从 20 世纪 80 年代开始， 丹麦风电装机容量迅速增加（图 -14 ），截至 2010 年丹麦风电新累计装机容量达到375.2 万千瓦，风力发电接入电网的比率高达 20% （见表 -8）。（ 3）分布式发电政策丹麦在分布式发电方面实行的是有计划的市场经济方式。以下两点对分布式发电产业的推广极为重要：建立合理的热电联产 -电力定价规则， 与燃料成本挂钩， 确保联合生产与分别生产相比具有经济优势； 参考污染物 （ NOx 、CO2 ）排放 -税收 /补贴条例安排能源税收 ,投资补贴用于分布式发电项目的支持。2、英国分布式发电现状、政策和前景英国只有 5,000 多万人口， 但在过去 20 年中， 已超过 1,000 个小型成套的分布式能源 CHP 设备被安装在遍布饭店、购物商城、休闲中心、医院、学校、机场、写字楼等公共场所提高能源利用效率。（ 1）热电联产热电联产的总功率已由 1990 年的 200 万千瓦提高到 1999 年末的 420 万千瓦，占英国能源供应的 10% 。主要集中在建筑物领域，即楼宇热电冷联产（ BCHP ）。（ 2）分布式风力发电在英国，超过 10% 的家庭安装了小型风力发电机 ,其成本价和传统电网的价格持平。 2005 年至 2008 年，英国安装了一万多台小型风力发电机组，装机容量约 2 万千瓦。 2008 年，英国小型风力发电机组新增装机容量为 0.72万千瓦。在数量上， 1.5-50KW 的机组仅占五分之一，但就装机容量而言，小型风力发电机组占了总装机容量的61％（图 -11 ）。（ 3）分布式发电政策英国政府在 2001 年采取了一系列的措施，包括：免除气候变化税；免除商务税；高质量的热电联产项目还有资格申请政府对采用节约能源技术项目的补贴金。英国政府还颁布了一套指南，规定所有发电项目开发商在项目上报之前都要认真考虑使用热电联产技术的可能性。英政府为分布式发电创造了必需的市场和政策条件，这些条件包括合适的能源价格（用电和燃气的比价），使用合适的燃料，认识局部供电的价值，当局的政策规定，发展新的财务管理方式等。3、德国分布式发电现状、政策和前景德国分布式发电装机容量约 2084 万千瓦，占总装机容量的 19.8 ％ 。 2010 年新增光伏发电装机容量 740.8万千瓦（表 -7），其中 80％以上为住宅用小型太阳能发电系统。德国还有 300 多个 1 万千瓦以下的沼气和其他生物质能发电站。德国政府鼓励发展小型热电联产系统，尤其是在其东部地区。 2002 年 1 月 25 日，德国新的热电法获通过。该部法律中的具体激励措施包括：某些类型的热电企业享有并网权；热电联产电厂在正常售电价格之上还可以按售电量获得补贴；热电近距离输电方式所节约的电网建设和输送成本返还分布式发电厂。这部新法律对已有分布式发电厂，不限规模给予鼓励；对未来 0.2 万千瓦以下新建电厂和利用燃料电池技术的分布式发电厂亦给予长期的补贴，补贴资金通过小幅调高电网使用费来平衡。