浅析“能源系统与规划”

浅析“能源系统与规划”摘要：当今世界各国能源发展面临着结构、效率、安全和环境四大问题，在我国能源发展过程中存在一定的风险；以能源资源储量、能源生产效率、可再生能源开发、政治能源外交等为主的能源供给角度；以经济增长方式、能源利用效串等为主的能源利用角度；以能源环境污染、清洁替代能源等为主的环境保护角度。

在此基础上，讨论了分布式能源系统可能是一个有效的解决途径。

结合我国实际情况，提出了我国能源系统规划，包括优化能源结构、提高能源效率、大力发展新能源以及推广循环经济发展模式。

关键词：能源系统、分布式能源系统、能源系统规划、多联产系统、预警系统一、能源系统概述（一）世界能源概况1、能源是人类社会赖以生存和发展的重要自然资源，是社会生产的重要物质基础，此外能源还会影响到诸如经济、环境、政治、国际关系等社会问题。

从十九世纪英国的工业革命开发利用煤炭资源开始，人类社会开始大规模的开发利用能源资源。

此后随着工业文明的迅速发展，人类对于能源资源的使用也飞速增长，这种增长不仅体现在能源消费总量上，同时还体现在能源品种和质量上。

在一次能源质量方面，自19世纪70年代的工业革命以来，化石燃料的消费量急剧增长。

初期主要是以煤炭为主。

进入20世纪以后，特别是第二次世界大战以来，石油和天然气由于效率高、污染小而越来越受到各国的青睐，其生产与消费持续上升。

石油于20世纪60年代首次超过煤炭，跃居一次能源的主导地位，虽然20世纪70年代世界经历了两次石油危机，但世界石油消费量却没有丝毫减少的趋势。

此后，石油、煤炭所占比例缓慢下降，天然气的比例上升。

同时，核能、风能、水力、地热等其它形式的新能源逐渐被开发和利用，形成了目前以化石燃料为主和可再生能源、新能源并存的能源结构格局。

2、世界能源面临的危机针对能源紧缺问题，在未来的几十年里，三个严峻的事实将可能引发全球能源系统的动荡。

（1）能源需求的增长在加快。

由于未来40多年世界人口将从60亿膨胀到90亿，2050年的能源消耗量可能是今天的两倍，甚至更多。

尤其是中国和印度正进入能源密集型的发展阶段，需要更多的能源。

（2）相对容易开采的、被称作“易采油”的常规石油和天然气的供给将难以满足快速增长的需求。

（3）越来越多地使用煤炭将导致二氧化碳排放量超出可接受的限度。

国际能源署预计将来20年煤炭的使用将增长约60%。

各国青睐煤是出于能源安全的考虑。

为减少对石油和天然气的进口依赖，中国和印度将继续利用各自国内的煤炭储备。

（二）我国能源概况1、能源总体水平我国幅员辽阔、地大物博，各种自然资源十分丰富，其中多种能源资源储量位居世界前列，据《2006年中国能源发展报告》研究显示，中国一次能源总资源量超过8．23×105Mt标准煤，探明剩余可开采总储量为1．392×105Mt标准煤，约占世界总量的10．1％。

从几种广泛利用的常规能源来看，储量都比较大，其中煤炭地质储量约占世界煤炭地质总储量的12％，排第3位；水力资源占世界总量的30％，排第1位，水力理论蕴藏量为6．76 X 108kW；石油和天然气资源丰富，经普查勘探表明，石油的地质储量估计要比探明储量大得多，分别为石油居第6位，天然气居第16位。

从煤炭、石油、天然气、水力等常规能源的资源总量来看，中国可列入世界能源资源丰富的国家之一。

我国虽然能源资源总量丰富，但由于人口基数大，人均能源占有量却远低于世界平均水平。

在能源消费结构上，中国仍然是一个以煤炭为主要能源消费品的国家，我国能源消费长期以来以煤炭为主，煤炭所占比重一直在70％左右；石油、天然气资源在能源消费中所占的比重分别在20％和2．5％左右上下浮动；水电、核电、风电所占比重为7．2％。

2、我国能源系统存在的问题①人口众多、人均能源占有量有限，②内能源供应紧缺，供需矛盾突出，③能源消费以煤为主，石油的进口依存度较高，④能源利用效率偏低，⑤环境污染严重。

3、能源发展的风险影响因素影响能源发展的风险因素较多，概况起来可以分为3类：能源供给风险影响因素、能源利用风险影响因素、环境保护风险影响因素。

由于国内能源供给不足，还有一部分需要国外供给，所以能源供给又可以分为国内能源供给和国外能源供给。

概括为图表1所示：二、分布式能源系统：一种缓解能源资源短缺的途径（一）所谓“分布式能源系统”（Distributed Energy System，简称DES）是一种新型的能源综合利用系统。

它以清洁燃料作为能源（包括可再生能源），以分布在用户端的发展热电冷联产为主，其他中央能源供应系统为辅，实现以直接满足用户多种需求的能源梯级利用，并通过中央能源供应系统提供支持和补充。

1、其用能方式是利用高品位能量发电、低品位能量继续发电和供热（供冷），实现了优质能源的梯级合理综合利用，整个系统能源综合利用效率可达75%至90%，远高于常规燃煤机组的能源利用率。

2、在环境保护上，将部分污染分散化、资源化，争取实现适度排放的目标，目前的分布式能源二氧化硫和固体废弃物排放几乎为零，二氧化碳减少60%以上，氮氧化物减少80%，占地面积与耗水量减少60%以上。

3、在管理体系上，分布式能源系统依托智能化技术实现现场无人职守，通过社会化服务体系提供设计、安装、运行、维修一体化保障；各系统在低压电网和冷、热水管道上进行就近支援，互保能源供应的可靠。

4、分布式能源系统更加有利于清洁能源和可再生能源的推广。

分布式能源系统有能源多样化特点，以天然气、煤层气或沼气为燃料的燃气轮机、内燃机、微型汽轮机发电、太阳能光伏发电，以天然气、氢气为燃料的燃料电池发电、生物质能发电、小型风力发电等都可以在分布式能源系统中推广利用，利用效率发挥到最大状态，以达到节约资金的最终目标。

（二）在中国，以建设资源节约型、环境友好型社会为目标的今天，分布式能源系统也越来越受到人们的重视。

分布式能源技术是中国可持续发展的必须选择。

中国人口众多，自身资源有限，按照目前的能源利用方式，依靠自己的能源是绝对不可能支撑13亿人的“全面小康”，使用国际能源不仅存在着能源安全的严重制约，而且也使世界的发展面临一系列新的问题和矛盾。

中国必须立足于现有能源资源，全力提高资源利用效率，扩大资源的综合利用范围，而分布式能源无疑是解决问题的关键技术。

分布式能源技术的发展，为中国与世界发达国家重新回归同一起跑线创造了一个新机遇，如同手机和家电一样，它有可能使中国依据市场优势迅速占据世界领先地位。

分布式能源是最能体现节能、减排、安全、灵活多重优点的能源发展方式，是实现节能减排目标的重要途径。

在国家发展改革委《能源发展“十一五”规划》中，电力工业发展重点包括推进热电联产、热电冷联产和热电煤气多联供。

《国家中长期科学和技术发展规划纲（2006-2020年）》将分布式供能技术作为与氢能、核能等并列的4项能源领域前沿技术，“十一五”期间部署了分布式供能专题进行重点研究。

2006年7月国家发展和改革委等八部委联合发布《关于印发“十一五”十大重点节能工程实施意见的通知》（发改环资[2006]1457号），在“区域热电联产工程”中明确“建设分布式热电联产和冷热电联供”，在配套措施内明确“研究并完善有关天然气分布式热电联产的标准和政策”，据2008年颁布的国家《可再生能源发展“十一五”规划》，将在我国建成50个绿色能源示范县，意在利用不同县不同的能源资源特点，利用电网延伸、风力发电、小水电、太阳能、沼气、生物质能源发电等，达到一个县的能源自给，不与工业争电。

这也是分布式供能系统的利用方向，相关技术工程热物理所都已掌握。

现在，分布式能源在中国已经由理论探讨进入工程开发阶段，发展方兴未艾。

我们应该看到，分布式能源系统不仅是一种技术、一种能源利用方式，更是一项新兴的战略产业和经济发展重要的着力点。

以热电冷联产为特色的分布式能源系统（DES）是实现低碳发展的重要途径之一，是中国继续和完成工业化、城市化的能源供应保障，也是促进天然气产业链上、中、下游均衡、快速、健康发展，推动中国加速一次能源结构转型的动力。

在现有情况下，我国发展分布式能源应该试点先行，选择天然气供应稳定、电价承受能力强的地区优先发展，通过示范性项目，政府和企业共同在产业模式和合作机制上大胆探索。

同时，健全法律法规及实施细则，逐步完善行业标准规范，积极推进技术研发，为分布式能源发展创造良好环境，积极鼓励、支持为分布式能源系统投资、规划、设计、建设、运行、维护等服务的能源投资、咨询和服务公司，培育一个具有国际竞争力的新兴产业，为分布式能源系统的发展提供坚实的保证。

（三）分布式能源系统的优势分布式能源可使用天然气、煤层气等清洁燃料，也可利用沼气、焦炉煤气等废弃资源，甚至利用风能、太阳能、水能等可再生能源作为其能源资源。

给出了我国及全球可再生能源的储量对比。

数据显示，我国可再生能源储量巨大，其中太阳能、水能及风能等在全球资源中均占有较大的比例，因此分布式能源有着广阔的应用前景。

发展分布式能源一方面可减少电力工业燃煤等带来的严重环境污染，另一方面可以更大程度地利用可再生能源。

推广和扩大分布式能源技术的研发和应用，将有效缓解我国化石能源紧张的局面，促使我国能源使用朝着清洁化、绿色化的方向发展。

分布式能源系统运行特点是将发电系统以小规模及分散方式布置在用户附近，满足特定用户需求，并与大电网配合，提高供电配电网的经济运行效果和可靠性，弥补大电网在安全稳定性方面的缺陷，缓解用电高峰时的电力负荷，减轻配电网的压力，具有投资节省、提高能效、提高电力系统的安全性和灵活性等特征。

分布式能源系统可将建筑物的供电、制冷、采暖、生活卫生用水及其它形式的热能集于一体，为能源的综合梯级利用提供保障，能独立地向用户端输出电力、热能和冷能，克服生产和生活所需的冷、热能无法远距离传输的难题，从而实现能源多系统优化，使能源的综合利用效率发挥到最佳状态，达到节约能源、节约资金的目的。

分布式能源系统依托智能信息化技术的发展可以实现现场无人职守，使管理更加科学和便捷。

对于我国电网覆盖率不高的西部地区或分散用户、对供电安全稳定性要求较高的用户以及能源需求较为多样化的用户等，可采用能满足这些特殊场所需求的分布式能源系统。

我国幅员辽阔，可再生资源丰富，分布式能源技术可因地制宜地充分利用当地能源资源，如在我国广大的西部地区，拥有丰富的太阳能、风能等；而在农村地区可采用沼气、秸秆等生物质能。

因此，大力推广分布式能源的应用，在一定程度上可以提高这些地区居民的生活水平，推动当地经济的发展，加快农村的城市化进程，促进整个社会和谐发展。

三、我国能源系统规划（一）多联产系统1、多联产系统概述由于能源问题面临资源与环境的双重压力，全世界都在寻求解决问题的有效途径。