分布式光伏降本增效获显著进展分布式能源迎来“技术奇点”

2017-12-12 15:39:04 来源:中能智库　点击量：评论 (0)

近年来，得益于电力技术、信息技术、控制技术和储能技术的快速发展，全球分布式能源项目呈现井喷式的发展。可再生能源发电和小型燃气轮机技术的成熟使得平准化能源成本(LCOE)快速下降，分布式能源项目的经济性从

近年来，得益于电力技术、信息技术、控制技术和储能技术的快速发展，全球分布式能源项目呈现“井喷式”的发展。可再生能源发电和小型燃气轮机技术的成熟使得平准化能源成本(LCOE)快速下降，分布式能源项目的经济性从过去的发展障碍一跃成为了驱动力;储能技术为分布式能源带来了更大的灵活性，可再生能源利用可以不受制于其间歇性的特征，多余的电力和热力也可以得到储存;信息和通信技术在电网中的应用极大地提高了对能源实时数据访问的能力，物联网作为通信基础设施的发展推动分布式能源系统从单纯的机械设备向智能化、数字化演进。在技术创新的引领下，分布式能源系统相比于传统集中式“发电—输电—用电”模式的诸多优势得到了强化：更高的综合能源利用效率、更少的污染物和温室气体排放、强化的系统稳定性和供能安全，以及更低的用能成本。分布式能源技术所倚赖的电力、通信、储能技术全面进入成熟阶段，已经非常临近打破传统能源技术成本壁垒的平衡点。时至今日，我们即将迎来分布式能源发展的“技术奇点”。

分布式供能技术

分布式供能技术是分布式能源系统的核心，其中包括各种发电技术及热电联产技术等。例如，分布式光伏发电系统的基本模块是进行光电转换的光伏阵列，分布式天然气热电联产(CHP)系统的核心是燃气轮机或者内燃机(也可以使用其他燃料或者技术，比如生物质能和燃料电池)。技术创新使得光伏组件和天然气燃气轮机等分布式供能设备能够适应各种用能需求，同时成本也大幅下降，为分布式能源的普及创造了客观条件。

天然气分布式能源技术以燃气轮机或燃气内燃机等设备为核心，在发电的同时，利用燃机产生的余热为用户供热和制冷。采用能源梯级利用的模式，天然气冷、热、电三联供(CCHP)机组的综合能源利用效率远高于独立的发电和供热系统，如西门子SGT-300型燃气轮机机组其冷热电三联供项目的燃料利用效率通常可达到80%以上，同时用能成本可降低约40%。另一方面，更高的效率也意味着更少的排放。相比于传统的燃煤发电和燃煤锅炉，天然气分布式能源在氮氧化物、二氧化硫和烟尘的排放上具有先天优势，燃气发电的二氧化碳排放量也仅为燃煤发电的一半。此外，燃气轮机独具的燃料灵活性也使其非常适用于分布式能源领域。近期，中电(成都)综合能源有限公司位于四川省成都高新科技产业开发区西部园区的分布式能源站项目就采用了此种设备。由于四川有得天独厚的天然气资源，该公司计划利用两台西门子SGT-800型燃气轮机燃料灵活性的特点，进一步降低能源成本。

世界范围内，发达国家在燃气轮机、燃气内燃机等核心动力设备的设计、试验和制造上仍占据主导地位，同时在关键零部件的制造过程中不断引入新技术。其中，3D打印(又称“增材制造”)已经成为燃机制造企业的下一个技术突破口。利用3D打印技术，西门子等企业完成了叶片等零部件的试制和满负荷试验，并有望将3D打印应用于其余燃机部件的设计和批量生产中。3D打印技术可以大幅缩短设备的研发周期，改善零部件的性能，提高设备的运行效率，充分发挥技术创新的潜能。

分布式光伏发电领域，在技术创新的推进下，“降本”和“增效”两个光伏系统发展根本目标都取得了积极的进展。得益于传统的晶硅材料不断研发以及碲化镉、铜铟镓硒、钙钛矿等新型材料技术的突破，光伏组件能量转换效率不断提高，抗老化、抗紫外、导热、阻燃等性能也大幅提升。金刚线切割、钝化发射区背面电池(PERC)技术等成为行业热词，得到市场的逐渐认可;与此同时，之前甚少企业介入的全背接触式电池(IBC)、异质结电池(HIT)以及金属缠绕背接触电池(MWT)等高效电池技术也受到了越来越多企业的关注和投入。“十三五”光伏技术创新规划提出，2020年前将晶硅太阳能电池效率提高到23%以上的目标，实现HIT、IBC等电池国产化等。从成本来看，同样3KW规模的分布式户用屋顶光伏电站成本已经降低至3万元人民币以内，较十年前成本下降了50%，分布式光伏“平价上网”的时代已经越来越近。

值得一提的是，分布式天然气和分布式可再生能源的多能互补具有协同效益，将成为分布式供能技术未来发展的重要方向。以天然气CCHP机组协同分布式光伏项目为例，可再生能源的加入使系统的综合能源利用效率以及减排效益得到进一步提升;多能互补的系统不受单一能源品种的限制，天然气与太阳能互为补充，增强了系统供能的安全性;在配备了储能设施的系统中，光伏的波动性得以抑制，燃气机组也可以在适当范围内进行灵活调度，保证供能区域和电网的稳定运行。

储能技术

储能是分布式能源系统中至关重要的一环，储能单元的存在使得原本只能“即发即用”的电、热能的灵活应用成为可能。目前，储能的应用场景主要分为热能储存(蓄冷和蓄热)和电能储存两部分。蓄冷和蓄热设施可以优化天然气分布式系统的运行并提高项目的经济效益，而电能储存则可以弥补分布式可再生能源波动性和间歇性的不足，保证系统的稳定输出。从储能介质来看，可以分为电池、氢、罐热、地热、冰热等。