一、分布式能源技術(shù)

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

　　分布式能源技術(shù)是中國可持續(xù)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能源安全的嚴(yán)重制約，而且也使世界的發(fā)展面臨一系列新的問題和矛盾。中國必須立足于現(xiàn)有能源資源，全力提高資源利用效率，擴(kuò)大資源的綜合利用范圍，而分布式能源無疑是解決問題的關(guān)鍵技術(shù)。

　　近年，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，深刻說明傳統(tǒng)能源供應(yīng)形式存在著嚴(yán)重的技術(shù)缺陷，隨著時(shí)代的發(fā)展，特別是信息社會的發(fā)展，已經(jīng)不可能繼續(xù)支撐人類文明的發(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(dá)國家重新回歸同一起跑線創(chuàng)造了一個(gè)新機(jī)遇，如同手機(jī)和家電一樣，它有可能使中國依據(jù)市場優(yōu)勢迅速占據(jù)世界領(lǐng)先地位。

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

　　1、動力與能源轉(zhuǎn)換設(shè)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(tǒng)優(yōu)化技術(shù)

　　5、資源深度利用技術(shù)。

　　動力與能源轉(zhuǎn)換設(shè)備：主要是指一些基于傳統(tǒng)技術(shù)的完善和新技術(shù)的發(fā)展。

　　(1)小型燃?xì)廨啓C(jī)——在小型航空渦輪發(fā)動機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)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)可以開發(fā)相應(yīng)產(chǎn)品，主要的問題是需要提高設(shè)備的能源轉(zhuǎn)換效率，提高可靠性，延長設(shè)備檢修周期，提高設(shè)備的自動智能控制水平；

　　(2)微型燃?xì)廨啓C(jī)——這是基于汽車發(fā)動機(jī)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(jié)金屬陶瓷轉(zhuǎn)子，空氣或磁懸浮軸承，高效回?zé)崂眉夹g(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(xiàng)目已經(jīng)有專家在研究，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?xì)鈨?nèi)燃機(jī)——內(nèi)燃機(jī)技術(shù)對于中國已經(jīng)非常成熟，但是燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的制造水平與國際先進(jìn)設(shè)備還存在比較大的差距，主要是轉(zhuǎn)換效率、排放控制、電子控制和設(shè)備大修周期等，此外，國外正在發(fā)展的預(yù)燃、回?zé)?、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)動機(jī)——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(shè)備可靠性和發(fā)電效率，以及自動化控制水平；

　　(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(yīng)用極為廣泛，污染極小，而且可以同燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)整合，發(fā)電效率將可能達(dá)到80%，是未來最具有發(fā)展價(jià)值的技術(shù)；

　　(6)微型蒸汽輪機(jī)——蒸汽輪機(jī)是非常傳統(tǒng)的技術(shù)，但是利用一部噪音小、振動小、運(yùn)行方便可靠的小型蒸汽輪機(jī)代替熱交換器，將其中一部分能量轉(zhuǎn)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(jī)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(jī)和微型抽水蓄能電站——小型、微型水輪機(jī)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(xiàng)目上。利用自來水管網(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(jī)組將何以采用電子變頻控制技術(shù)，調(diào)整電能品質(zhì)；

　　(8)太陽能發(fā)電和太陽熱發(fā)電——利用太陽能量的發(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(dǎo)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)場大量利用大型風(fēng)機(jī)發(fā)電將何以代替現(xiàn)有的火力發(fā)電系統(tǒng)，但是對于居住分散的用戶小型高效的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)更加具有普及意義，小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要需要解決的是成本、可靠性和蓄能問題；

　　(10)余熱制冷系統(tǒng)——利用動力機(jī)產(chǎn)生的余熱供熱制冷是分布式熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，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——動力轉(zhuǎn)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(tǒng)的集成和提高效率，以及降低造價(jià)等問題；

　　(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(qiáng)于其他能源利用技術(shù)的整合能力；

　　(12)能量回收系統(tǒng)——諸如將建筑物內(nèi)電梯下行、汽車制動、自來水減壓等能量回收的技術(shù)以及應(yīng)用設(shè)備的研發(fā)。

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

　　(1)天然氣系統(tǒng)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(jié)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)不僅可以挽救無數(shù)礦工的生命，還能有效減少溫室氣體排放，緩解全球變暖問題；

　　(4)可燃冰——存在于海底和高寒地區(qū)的天然氣水化合物是人類未來的主要能源，它是為分布式能源系統(tǒng)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發(fā)過程中被遺棄在地下，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?zé)?amp;mdash;—利用和開發(fā)地?zé)豳Y源，將地下低品位熱能轉(zhuǎn)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題，并降低城市熱島效應(yīng)；

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

　　(9)沼氣——利用城市垃圾、農(nóng)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的未來，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，作為汽車和其他動力設(shè)備，以及分布式能源的動力源，主要解決高增壓比壓縮技術(shù)、設(shè)備小型化、材料和效率等問題。

　　智能控制與群控優(yōu)化技術(shù)：

　　(1)分布式能源機(jī)組和系統(tǒng)自身的智能化控制——解決設(shè)備“無人職守”問題，能夠根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，自動跟蹤電、熱、冷負(fù)荷；

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

　　(3)分布式能源機(jī)組的聯(lián)合控制——分布式能源采用模塊化組合設(shè)計(jì)，需要對模塊組合聯(lián)合控制，根據(jù)需求變化進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，決定每一模塊的運(yùn)行狀態(tài)和模塊之間的調(diào)節(jié)優(yōu)化關(guān)系；

　　(4)遠(yuǎn)程遙控——通過電話線、因特網(wǎng)、無線網(wǎng)絡(luò)和電源線對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視控制，需要解決安全和協(xié)議統(tǒng)一等問題；

　　(5)群控優(yōu)化——根據(jù)一個(gè)區(qū)域內(nèi)各種用戶對于電力、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)用戶的分布式能源系統(tǒng)，以及公共能源系統(tǒng)，進(jìn)行多系統(tǒng)容錯(cuò)優(yōu)化，減少冗余，提高各系統(tǒng)的安全性和需求適應(yīng)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(tǒng)，對于電網(wǎng)特別式近用戶低壓供電電網(wǎng)的信息化控制，流量平衡控制、網(wǎng)內(nèi)分布式能源智能管制系統(tǒng)、智能保護(hù)系統(tǒng)等；

　　(7)信息化計(jì)量與結(jié)算系統(tǒng)——建立網(wǎng)絡(luò)化能源系統(tǒng)的各種能源產(chǎn)品和各個(gè)用戶與分布式能源設(shè)施擁有者之間、各時(shí)段間根據(jù)預(yù)約定價(jià)進(jìn)行計(jì)量和結(jié)算的智能系統(tǒng)；

　　(8)自動信息發(fā)布系統(tǒng)——對于用戶與臨近用戶能源使用狀態(tài)、用戶與臨近用戶的分布式能源系統(tǒng)伺服狀態(tài)、以及燃料系統(tǒng)和公共能源供應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信息進(jìn)行發(fā)布，以便智能化建筑、用戶能源管理系統(tǒng)、分布式能源設(shè)施、儲能設(shè)施、設(shè)備運(yùn)行服務(wù)機(jī)構(gòu)、以及燃料供應(yīng)者和公共電網(wǎng)能夠根據(jù)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(diào)整，實(shí)現(xiàn)資源共享。

　　綜合系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)：

　　(1)多種能源系統(tǒng)整合優(yōu)化——將各種不同的能源系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化，例如：將分布式能源與傳統(tǒng)能源系統(tǒng)整合后，進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化；或者，將分布式能源系統(tǒng)與冰蓄冷系統(tǒng)整合并進(jìn)行聯(lián)合再優(yōu)化，將微型燃?xì)廨啓C(jī)與熱泵系統(tǒng)整合優(yōu)化，以及太陽能與分布式系統(tǒng)的優(yōu)化整合等等，達(dá)到取長補(bǔ)短的目的，充分發(fā)揮各個(gè)系統(tǒng)的綜合優(yōu)勢；

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

　　(3)分布式能源系統(tǒng)電網(wǎng)接入研究——解決分布式能源與現(xiàn)有電網(wǎng)設(shè)施的兼容、整合和安全運(yùn)行等問題；

　　(4)儲能技術(shù)——通過蓄能技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，解決能源的延時(shí)性調(diào)節(jié)問題，提高能源系統(tǒng)的容錯(cuò)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、氣能儲熱包括項(xiàng)變儲熱、熱水、熱油和蒸汽等多種形式。儲冷：冰和水。儲能包括物理蓄能：機(jī)械儲能、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(jié)性調(diào)節(jié)使用，結(jié)合熱泵技術(shù)進(jìn)行直接利用，減少城市熱島效應(yīng)；

　　(6)網(wǎng)絡(luò)式能源系統(tǒng)——互聯(lián)網(wǎng)式的分布式能源梯級利用系統(tǒng)是未來能源工業(yè)的重要形態(tài)，它是由燃?xì)夤芫W(wǎng)、低壓電網(wǎng)、冷熱水網(wǎng)絡(luò)和信息共同組成的用戶就近互聯(lián)系統(tǒng)，復(fù)合網(wǎng)絡(luò)的智能化運(yùn)行、結(jié)算、冗余調(diào)整和系統(tǒng)容錯(cuò)優(yōu)化；

　　資源深度利用技術(shù)：

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

　　(2)將分布式能源與大棚結(jié)合的技術(shù)——將分布式能源系統(tǒng)發(fā)電設(shè)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(yīng)，同時(shí)減少溫室氣體和其他污染物排放問題；

　　(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(zhuǎn)換為較高品位的生活熱水，減少能源消耗；

　　(4)空調(diào)系統(tǒng)廢熱回收技術(shù)——發(fā)展全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)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(tǒng)——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(shè)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)。

　　二、能源互聯(lián)網(wǎng)包括6大板塊

　　能源互聯(lián)網(wǎng)包括6大板塊：智能發(fā)電，智能電網(wǎng)，智能儲能，智能用電，智能能源交易，智能管理和服務(wù)，這6個(gè)板塊無法割裂，渾然一體，構(gòu)成了完整的能源互聯(lián)網(wǎng)。建立這樣涵蓋6大板塊的能源互聯(lián)網(wǎng)并非一蹴而就，我們先看看德國人怎么干的。

　　德國有6大能源互聯(lián)網(wǎng)示范地區(qū)，每個(gè)地區(qū)都有不同試驗(yàn)主題。

　　庫克斯港eTelligence項(xiàng)目 庫克斯港風(fēng)資源豐富，風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)規(guī)模龐大，區(qū)域內(nèi)能源以風(fēng)電等可再生能源為主。此項(xiàng)目就是建立一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)的區(qū)域性能源市場。

　　萊茵魯爾地區(qū) E-DeMa項(xiàng)目 該項(xiàng)目是建立一個(gè)智能互聯(lián)的分布式能源社區(qū)，在這樣的社區(qū)內(nèi)，不存在單純的消費(fèi)者，家庭在消費(fèi)能源的同時(shí)，也在利用自家的微型分布式能源電站生產(chǎn)電力，并在社區(qū)內(nèi)銷售。

　　卡爾斯魯厄和斯圖加特地區(qū) Meregio項(xiàng)目 該項(xiàng)目通過為區(qū)域內(nèi)的用戶安裝智能電表，以收集用電信息和發(fā)布即時(shí)電價(jià)，并以電價(jià)波動帶來的經(jīng)濟(jì)利益，鼓勵居民錯(cuò)峰用電，以此來增加電源的利用效率，減少傳統(tǒng)化石能源的溫室氣體排放。

　　“曼海姆示范城市”項(xiàng)目該項(xiàng)目的特點(diǎn)在于其將分布式能源和其他公用設(shè)施(自來水，供熱，燃?xì)?有機(jī)的融入了城市原有的配電網(wǎng)和基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，曼海姆居民所使用的電力、自來水、供熱、燃?xì)舛紒碜陨磉呑罱姆植际侥茉粗行?，盡可能減少傳輸損耗。

　　哈茨地區(qū) RegMod項(xiàng)目 該項(xiàng)目包含了很多能源互聯(lián)網(wǎng)元素，包括電動汽車，分布式可再生能源，智能用電器，儲能設(shè)施等等，是能源互聯(lián)網(wǎng)的雛形。如果能將RegMod項(xiàng)目放大到負(fù)荷更大的能源體系中，將更具參考意義。

　　亞琛 Smart Watts項(xiàng)目 該項(xiàng)目通過建立智能電力交易平臺來實(shí)現(xiàn)所覆蓋區(qū)域的分布式能源交易，消費(fèi)者通過智能電表來獲知實(shí)時(shí)變化的電價(jià)，根據(jù)電價(jià)高低來調(diào)整家庭用電方案和電動車充電方案。