中國儲能網(wǎng)訊：在這篇文章中，筆者將就如何普及分布式能源系統(tǒng)進行評析，其中重點剖析十年前分布式能源為何未能在日本充分普及，以期對相關產(chǎn)業(yè)及企業(yè)有一些啟發(fā)。
(1)構(gòu)建“供需互通”的新一代能源系統(tǒng)
在未來相當長的時間里，可再生能源是否可以為人類提供足夠的電力需求?
對于上述問題，一個共識性的答案是：這在很大程度上取決于需求側(cè)的用電意識培養(yǎng)及執(zhí)行。換言之，用電意識不同，其結(jié)果也會有很大的差異。
就筆者了解，日本的電力公司現(xiàn)行的供給責任體系基于兩個前提條件：一是，在經(jīng)濟高度成長時期，按照需求側(cè)的需求量進行供給;二是，能源消費的主體以大規(guī)模產(chǎn)業(yè)為主——也就是說，這種供給責任體系是從發(fā)展經(jīng)濟、將需求側(cè)的需求作為至高無上的目標——這樣一種思考模式出發(fā)的。
然而，我們無法否認更無法回避的一個事實是：隨著化石燃料埋藏量逐年減少，現(xiàn)行的能源供給責任的模式終究會在未來某一天無法持續(xù)。到那個時候，人們?nèi)缫３窒蠼裉煲粯拥纳顮顟B(tài)，必然需要付出巨大的代價。因此，我們的當務之急便是要改變對能源價值觀的理解。
筆者所說的“能源價值觀的轉(zhuǎn)變”，指的是在現(xiàn)行能源供給責任體系無法繼續(xù)的情景下，從現(xiàn)在的需求側(cè)與供給側(cè)分頭而治的能源系統(tǒng)中脫離出來。這個觀點的提出，是基于這樣的考量——以可再生能源為基干的能源系統(tǒng)，其實質(zhì)是需求側(cè)要兼?zhèn)鋵┙o側(cè)各種變化的靈活性。舉例來說，智能電表的普及，顯著提高大電網(wǎng)送電網(wǎng)絡的智能化，同時，這種智能化又讓“需求側(cè)了解供給側(cè)-供給側(cè)理解需求側(cè)”這種理想化的供需互相溝通變?yōu)楝F(xiàn)實。通過這樣的實踐，可以將一般用戶的視點引入至今為止以供給側(cè)和大規(guī)模用戶的互動關系為基礎的“大電網(wǎng)系統(tǒng)”價值觀之中。
(2)2000年初期日本緣何未能普及分散型能源系統(tǒng)
2000年初期，日本也曾積極推動建立分布式能源系統(tǒng)。其背景主要有兩個。一是，日本自1995年實施電力自由化以來，經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展，分布式能源這一新的商機被市場看好并接納;二是，隨著1997年《京都議定書》的簽訂，人們對利用可再生能源的期待大大提高。不過，在其后的日子里，由于在推行電力自由化和可再生能源普及措施方面有些滯后，市場對發(fā)展分布式能源系統(tǒng)的期待也隨之降溫。分布式能源系統(tǒng)在日本未能真正普及起來。
顯然，分布式能源系統(tǒng)未能在日本風生水起，說到底還是因為這個新鮮事物本身在當時的條件下還有諸多“缺陷”。與其他積極主張發(fā)展分布式能源系統(tǒng)的擁護者一樣，筆者認為日本當時未能普及分布式能源系統(tǒng)至少有以下幾個重要理由。
其一，分布式能源系統(tǒng)的技術發(fā)展未成熟。舉例來說，如今太陽能光伏發(fā)電效率已經(jīng)超過了15%，而在2000年初期，發(fā)電效率只有10%多一點。從太陽能光伏的發(fā)電成本看，十幾年前是80日元/kWh，而現(xiàn)在只有40日元/kWh(僅為當年的一半)。再例如，十幾年前，聚合物電解質(zhì)型燃料電池(PEFC)的售價是現(xiàn)今價格的幾倍，而發(fā)電效率卻比現(xiàn)在還要低10%。還有，三聯(lián)供技術最近幾年也有顯著提高，這是因為最近燃氣內(nèi)燃機的發(fā)電效率一直在提升。而在十幾年前，利用三聯(lián)供分布式能源系統(tǒng)的項目，只有在熱能可以充分利用的情況下才有經(jīng)濟效益。
其二，當時人們對系統(tǒng)化以及控制功能的重要性缺乏理解。最近的分布式能源系統(tǒng)，大多是將多種技術進行組合，通過電腦系統(tǒng)來完成控制。這個系統(tǒng)除了兼?zhèn)涮峁┕?jié)能服務的“可視化”功能以及設備管理功能之外，還可將能源•管理•系統(tǒng)形成一體進行整備，供需一體的能源系統(tǒng)正在逐步成為現(xiàn)實。而在2000年初期，互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)在人們的日常生活和生產(chǎn)活動中也僅僅5年左右的時間，與今天相比，當時對于網(wǎng)絡控制的理解以及技術水平還顯得非常稚嫩。
其三，對于可再生能源的合理使用方法缺乏理解。首先，就太陽能光伏發(fā)電來說，在住宅或工廠的屋頂上安裝光伏發(fā)電裝置不需要占用土地，更便于推廣。大概早于日本十年，德國通過固定價格收購制度大規(guī)模地普及了太陽能光伏發(fā)電。在德國，太陽能光伏發(fā)電更多采用的是被稱為“屋頂太陽能”的方式，即將光伏板等裝置安裝于建筑物的屋頂上，而并非采取占用土地建設太陽能光伏電站的方式。由于太陽能光伏發(fā)電發(fā)出的是低壓電，與其將其接入高壓并入大電網(wǎng)，不如將其供給住宅或工廠使用—這個方式更為合理。
在擁有廣袤農(nóng)田的巴西及美國等國家，可以利用甘蔗或者玉米等農(nóng)作物來制造生物質(zhì)能源。而在日本，由于沒有多余的土地種植這些農(nóng)作物，將農(nóng)作物轉(zhuǎn)化成能源這一做法不可行。因此，在日本更多的是利用生活垃圾，家畜排泄物，污水處理廠污泥及廢棄的一些材料來制造生物質(zhì)能源。而這些循環(huán)性資源的處理大多由地方政府掌控，因此，在日本要想做生物質(zhì)能源項目，必須建立起一個與地方自治體合作的項目模式。
最近三年，筆者參與了中新天津生態(tài)城可再生能源專項計劃的制定工作，并后續(xù)為一些可再生能源項目落地提供技術支持。中新天津生態(tài)城是正在建設中的具有先進理念的低碳城市。在制定可再生能源專項計劃時，我們曾提議利用三聯(lián)供技術構(gòu)筑分布式能源系統(tǒng)。以區(qū)域內(nèi)的下水污泥和廢紙等為原料加工制成沼氣，同時調(diào)配天然氣以作為沼氣的補充，提供三聯(lián)供系統(tǒng)所需的燃料。根據(jù)我們當時的測算，生物質(zhì)所產(chǎn)生的能源可以滿足生態(tài)城內(nèi)35萬人口所需能源的4-5%。
風力發(fā)電是目前世界范圍內(nèi)最為普及的可再生能源。在丹麥，有20%的電力需求依靠風力發(fā)電提供，風電成為整個能源供給體系的主干。從整個世界發(fā)展趨勢看，大型風電場已邁入10萬kW級時代。中國也正在建設設備容量達100萬kW的集中型風力發(fā)電場。但是，考慮到生活在大型風車附近的壓抑感，低周波噪音等問題，風電場只能建立在遠離居民區(qū)的偏遠的地方。另外，風力發(fā)電的發(fā)電規(guī)模和輸出電量的變動較大，不適合以自發(fā)自用的方式利用。出于以上原因，風力發(fā)電更適合通過傳統(tǒng)的輸配電網(wǎng)，與核電、火力發(fā)電形成一體提供電力供應。
最近，地熱發(fā)電在日本的關注度越來越高，地熱發(fā)電在規(guī)模上雖然不及風力發(fā)電，但是也應屬于較大型發(fā)電系統(tǒng)，同時建設地多遠離于城市集落，與風力發(fā)電同樣，應以利用輸配電網(wǎng)為基礎進行發(fā)展。
如果不考慮各種可再生能源資源發(fā)電方式的特性，盲目地將所有發(fā)電都利用輸配電網(wǎng)進行輸送的話，便無法發(fā)揮各種資源本身所具有的優(yōu)勢。其結(jié)果，勢必會引發(fā)諸如“對可再生能源的投入是一種經(jīng)濟上的負擔”之類的論調(diào)。
利用可再生能源發(fā)電與至今為止的電力供給不同之處首先體現(xiàn)在：我們必須要先想明白“如何對其進行利用”這一點。在經(jīng)過十幾年的實踐以后，分布式能源系統(tǒng)中的個別技術和控制系統(tǒng)技術已有了大幅改善，加之我們對可再生能源的利用方法的理解也變得根更加全面。可以說，充分利用分布式能源的優(yōu)勢，解決能源供給的各種問題的時代已經(jīng)到來。
