分布式能源系统分布式能源系统
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20
中国回收利用废弃甲烷气体
可形成7,521万kW发电容量，10,744万kW供热容量
主要可燃性 气体
单位 焦化煤气 煤层气 矿井瓦斯
沼气 石油伴生气
合计
总量
亿M3 800 200 100 400 100
平均热值
折天然 气量
发电量
可形成发 电装机容量
可形成供 热装机容量
大卡/ M3
亿M3
亿kWh
万kW
分布式能源冷热电
传统燃机
先进燃机
蒸汽离心制冷 蒸汽离心制冷
1
1
32%
38%
0.32
0.38
0%
0%
0.32
0.38
5
5
1.60
1.90
53%
47%
0.53
0.47
离心式
离心式
1.75
1.75
0.93
0.82
2.53
2.72
253%
272% 27
分布式能源是解决问题的关键
传统方式
优化方式
制
热
冷
水
系 主统 供 电 系 统
1996年美国电力研究院（EPRI）首次出版了一部《分布式发电 （Distributed Generation）》，其中一篇文章指出：由于放松管 制，给电力工业格局带来了新的变化，分析家预测到2002年，在新增 的电力供应中，分布式发电可能将占据支配地位。
尽管这一预言未能在全世界得到印证，但是在那些已经或正在实现可 持续发展的国家，例如：丹麦、芬兰和意大利，已经不再建设大型发 电设施。
小型水轮机 热烟气轮机 斯特林发动机 燃料电池 温差发电机 风力发电机 太阳光伏电池 太阳热发电 ··· ··· ··· ···
30
5
美国能源部典型分布式能源系统连接
Power
generating
equipments发电设备
Exhaust heat recovery equipment余热 回收设备
甲烷减排量 700
1417.5 218.75
1260 708.75 4,305
丹麦的经验值得借鉴
丹麦是世界上能源利用效率最高的国家，作为 一个高寒地区国家，人均GDP超过3万美元，而 一次能源消耗仅仅3.4吨，为美国的38.8%
丹麦全国没有一个发电厂不供热，没有一个工 业供热锅炉房不发电，热电联产成为能源系统 的核心技术，能源综合利用效率超过60％
5
1994年上海的积极尝试——爱能岛
实际上，在上海的积极尝试和研究可以进一步追溯到1994年，以原机 械工业部上海发电设备成套研究所所长、上海市经委副总工程师赵之 一为核心的多位专家就致力于将分布式热电联产系统引入城市的建筑
他们给这一技术一个中国特色的命名——“爱能岛（Island of Energy）”
Han, Xiaoping CIO
1
2
一个没有统一的称呼的新能源系统
欧洲和世界分布式能源联盟--- Decentralized Energy Systems 美国---Distributed Energy Systems 或者Distributed Generators
3
1996年首次在世界上被正式提出
分布式能源采用先进的能源转换技术，尽力减少污染排放，并使排放分散化， 易于周边植被的吸收。同时，分布式能源利用其排放量小，排放密度低的优 势，可以实现排放资源化再利用，例如提供植物大棚的气体肥料。
分布式能源依赖于先进的信息技术，采用智能化、网络化控制和远程遥控技 术，可实现现场无人职守。同时，也依靠于能源服务公司体系的社会化能源技 术服务体系，实现投资、建设、运行和管理的专业化运作，以保障各能源系统 的安全可靠运行。
美国、日本和西欧国家也表示除非特殊需要，原则上不必再建设大型 发电设施。
4
1998年作为一个独立概念被正式引入中国
1998年中国电力部国际合作司谢绍雄司长第一次将国际上“分布式”的 电力供应的完整理念引入中国
1999年中国电机工程学会热电专业委员会秘书长王振铭教授接受国家 发展和计划委员会基础产业司委托，在组织起草《关于发展热电联产 的规定》，及：急计基础[2000] 1268号文件中，打破各种阻力，一 再坚持将这一理念列入到国家“积极支持”的范围
适应分布式作战的美军斯瑞克旅的 斯瑞克模块化装甲车
能源工业面临的问题
如何提高资源利用效率 如何减少二氧化碳排放 如何扩大“自组织”范围 如何建立市场交易机制
•提高能源综合转换效率 •扩大能源梯级利用范围 •减少中间输送环节损失 •实现能源按需精确供应
13
14
世界发电设施装机规模的趋势
中关村商城项目将使用2套人马座50燃气轮机
37
38
分布式能源——动力发电系统 燃气内燃机
•点火式、压爆式、对置活塞式 •高速机、中速机和低速机组 •技术成熟 •发电效率高达 •设备造价低 •可选择的容量机组范围大 •适应环境要求低 •使用各种用户
过去20年，GDP实现翻一番，一次能源消耗没 有增加，二次能源供应大幅度增加，污染排放 降低20％
23
24
4
丹麦 Ringkøbing 热电站
安装1 台瓦锡兰（ Wärtsilä） 20V34SG燃气内燃机组 发电：8 MWe (43.77%) 供热：9.6 MWth(52.53%) 燃料消耗18.3MW
项目 发电量 发电煤耗 发电供热效率
煤耗
单位 亿kWh g/kWh
亿吨
电力 3760 351 35% 1.32
供热 5372 205 60% 1.10
22
减排二氧化碳减排10.55亿吨，可销售近150亿欧元
主要可燃性气体 焦化煤气 煤层气 矿井瓦斯 沼气
石油伴生气 总量
甲烷含量平均值 25% 90% 50% 60% 90%
织的核心要素
苏格兰出生的英国工程热物理学家麦克斯韦发现，信息的流入可能使一个 开放系统出现熵的减少，因为分子在接受信息之后存在着某种自组织能力， 能够实现局部的、阶段性的负熵，这就是著名的“麦克斯韦妖”。所谓“妖”就 是某种具有智能化的因素
12
2
分布式成为信息时代的趋势
技术发展方向——信息化、小型化、智能化 信息技术的指向——互联网 军事发展的新理念——分布式作战 污水处理——分布式处理 电网安全——分布式电网 钢铁工业——分散化钢材生产 燃气工业——分散化供气体系 供热系统——分散化蓄能和分布式热网
10
信息时代的新法则
沟通的革命----以需定产 整合的力量----多行业、多产品取长补短的优化 用户的主权----因人而宜、因地制宜的选择 文明的理念----可持续发展 全新的法则----效益规模
效益规模——需求、资源、环境、资金效益最优化确定规模
11
为什么是分布式能源系统？
人类与动物的分水岭——火（驾驭能源） 能源技术的发展成为人类文明的座标 整个宇宙就是一个能源的过程 熵定律成为人类新的世界观 信息时代的能源座标是什么？ 关于“麦科斯韦妖”和“自组织”因素 完善自组织是实现可持续发展的关键，而分布式能源系统是建立自组
1999年，他们又进一步建议将多元化的分布式能源系统整合联网，组 建“爱能列岛（Islands of Energy）”
6
1
中国分布式能源总量接近1亿千瓦
什么是分布式能源系统？
5000万kW燃煤热电联产 4000万kW小型水电（50MW以下） 近1000万kW可再生能源和资源综合利用电站
2. 节约能源——降低终端能耗，降低能流需求密度 3. 资源综合利用——利用一切可以利用的废弃资源和能量 4. 发展核能——在控制排放条的件下，保持能源供应的“能流强度”，
“先核后绿”是各工业化国家的规律 5. 发展可再生能源——在经济可承受的条件下，积极实现“无碳增
长”，重点是大陆架海域的海上风电
中国能源的新目标
17
18
3
世界能源消费年增长
百万吨油当量/年
500 400 300 200 100
0 -100 -200
1980
1984
世界（不包括中国） 中国
1988
1992
1996
2000
2004
19
中国能源可持续发展“路线图”
1. 提高能源转换效率——大力发展热电联产和分布式能源系统，实现 能源梯级利用，在目前能源利用效率33％的基础上，提高到65％
分布式能源——分布在需求侧的能源梯级利用，以及资源综合利用和可再生能 源设施。在需求和资源现场根据用户对各种能源的不同需求，实现温度对口梯 级供能，将输送环节的损耗降至最低，从而实现能源利用效能的最优化。
分布式能源是以资源、环境和经济效益最优化确定机组配置和容量规模的系 统，追求终端能源利用效率最大化，满足用户多种能源需求，以及对资源配置 进行供需优化整合，采用需求应对式设计和模块化组合配置的新型能源系统。
能源新浪潮
提要
分布式能源系统
Decentralized Energy Systems
1. 分布式能源概念的由来 2. 什么是分布式能源系统 3. 为什么是分布式能源系统 4. 分布式能源系统包括什么 5. 分布式能源系统如何组成 6. 谁来实施分布式能源系统 7. 分布式能源的政策环境
中国能源网 信息总监 韩晓平
万kW
4000
400
1367
2735
3907
9000
225
769
1538
2198
5000
ห้องสมุดไป่ตู้
62.5
214
427
610
6000
300
1026
2051
2930
9000
112.5 385
769
1099
1,100 3,760
7,521
10,744
21
中国回收利用废弃甲烷
可节约2.42亿吨标煤，折合3.1亿吨原煤
32
热电联产示意图
水星50新型燃机 （效率38.5％）
33
DCHP 美国普林斯顿大学 区域热电冷联产系统 蒸汽——离心制冷
BCHP 美国康州哈特福德市屋顶
楼宇热电冷联产系统 蒸汽——离心制冷
35
34
36
6
上海浦东机场 区域热电冷联产 蒸汽——吸收制冷
北京中关村软件园 楼宇热电冷联产
烟气——吸收制冷
辅 助 供 电 系 统
供 热 系 统
燃 气 系 统
系 统
主 供 制 供热 燃 电 冷 热水 气
辅 助
分布能源系统
供
电
系
燃气系统
统
28
分布式能源包括什么？如何组成？
1. 动力发电系统 2. 换热制冷系统 3. 蓄能系统 4. 信息控制系统 5. 辅助系统（燃
料、消费等）
29
分布式能源——动力发电系统
小型燃气轮机 微型燃气轮机 内燃机 锅炉—蒸汽轮机
1000 MW
发展趋势
原因
• 技术日趋完善 • 资源在不断减少 • 排放标准更加严格 • 用电安全要求再提高 • 可持续发展意识逐渐增强
规模
起源于 分布式
回归于 分布式
15
1900
时间
2000
16
信息时代能源系统出现的外因
燃料气体化趋势——天然气的大量使用 可再生能源系统不适应规模化生产 小型微型高效能源转换技术的成熟 环境保护标准的不断提高 能源安全的新要求 模块化技术的成熟 信息技术的发展 能源市场化
热电综合效率：96.3%
比GE STAG 109FA热电分产节能43.82%
25
26
DE与联合循环发电厂冷效率对比
方式
机组类型
单位燃料量 发电效率 转换电量
升输变电损失率 终端电能量 电制冷COP 电能转换冷量 余热回收效率 余热转换热能 余热制冷方式 余热制冷COP 余热制冷量 总制冷量 制冷效率
中央供能
大型燃机 发电 ISO
大型燃机 发电（实际）
1
1
55%
52%
0.55
0.52
10%
10%
0.495
0.468
5
5
2.48
2.34
0%
0%
0 2.48 248%
0 2.34 234%
传统燃机 吸收制冷
1 32% 0.32 0% 0.32
5 1.60 48% 0.48 吸收式 1.3 0.62 2.22 222%
至今没有一个世界共同 认可的定义
目前还不应过早的下达 定义
从“互联网”看分布式能 源系统
共同特征：
1. 分散于用能或资源现场 2. 自下而上的供能体现 3. 更高的能源综合利用效率 4. 用户自主的能源系统
5. 信息化的能源系统
7
8
传统能源系统与分布式能源系统整合
+_
中心电力系统
9
中国能源网定义
Gas turbine 燃气轮机
Gas engine 燃气内燃机
北京恩耐特分布能源技术有限公司
Micro turbine 微燃机
Exhaust heat directly fired Absorb Chiller 余热直燃吸收式制冷机
31
分布式能源——动力发电系统 小型燃气轮机
•工业燃气轮机和航空燃气发动机 •小型燃机热电联产设备坚固可靠 ，大修周期 3-4万小时 •余热品质高，便于利用，适合工业和大用户 •可与直燃机联合循环，简化系统，降低投资 •效费比低，运行费用低 •采用回热技术效率高
中国回收利用废弃甲烷气体
可形成7,521万kW发电容量，10,744万kW供热容量
主要可燃性 气体
单位 焦化煤气 煤层气 矿井瓦斯
沼气 石油伴生气
合计
总量
亿M3 800 200 100 400 100
平均热值
折天然 气量
发电量
可形成发 电装机容量
可形成供 热装机容量
大卡/ M3
亿M3
亿kWh
万kW
分布式能源冷热电
传统燃机
先进燃机
蒸汽离心制冷 蒸汽离心制冷
1
1
32%
38%
0.32
0.38
0%
0%
0.32
0.38
5
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1.60
1.90
53%
47%
0.53
0.47
离心式
离心式
1.75
1.75
0.93
0.82
2.53
2.72
253%
272% 27
分布式能源是解决问题的关键
传统方式
优化方式
制
热
冷
水
系 主统 供 电 系 统
1996年美国电力研究院（EPRI）首次出版了一部《分布式发电 （Distributed Generation）》，其中一篇文章指出：由于放松管 制，给电力工业格局带来了新的变化，分析家预测到2002年，在新增 的电力供应中，分布式发电可能将占据支配地位。
尽管这一预言未能在全世界得到印证，但是在那些已经或正在实现可 持续发展的国家，例如：丹麦、芬兰和意大利，已经不再建设大型发 电设施。
小型水轮机 热烟气轮机 斯特林发动机 燃料电池 温差发电机 风力发电机 太阳光伏电池 太阳热发电 ··· ··· ··· ···
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5
美国能源部典型分布式能源系统连接
Power
generating
equipments发电设备
Exhaust heat recovery equipment余热 回收设备
甲烷减排量 700
1417.5 218.75
1260 708.75 4,305
丹麦的经验值得借鉴
丹麦是世界上能源利用效率最高的国家，作为 一个高寒地区国家，人均GDP超过3万美元，而 一次能源消耗仅仅3.4吨，为美国的38.8%
丹麦全国没有一个发电厂不供热，没有一个工 业供热锅炉房不发电，热电联产成为能源系统 的核心技术，能源综合利用效率超过60％
5
1994年上海的积极尝试——爱能岛
实际上，在上海的积极尝试和研究可以进一步追溯到1994年，以原机 械工业部上海发电设备成套研究所所长、上海市经委副总工程师赵之 一为核心的多位专家就致力于将分布式热电联产系统引入城市的建筑
他们给这一技术一个中国特色的命名——“爱能岛（Island of Energy）”
Han, Xiaoping CIO
1
2
一个没有统一的称呼的新能源系统
欧洲和世界分布式能源联盟--- Decentralized Energy Systems 美国---Distributed Energy Systems 或者Distributed Generators
3
1996年首次在世界上被正式提出
分布式能源采用先进的能源转换技术，尽力减少污染排放，并使排放分散化， 易于周边植被的吸收。同时，分布式能源利用其排放量小，排放密度低的优 势，可以实现排放资源化再利用，例如提供植物大棚的气体肥料。
分布式能源依赖于先进的信息技术，采用智能化、网络化控制和远程遥控技 术，可实现现场无人职守。同时，也依靠于能源服务公司体系的社会化能源技 术服务体系，实现投资、建设、运行和管理的专业化运作，以保障各能源系统 的安全可靠运行。
美国、日本和西欧国家也表示除非特殊需要，原则上不必再建设大型 发电设施。
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1998年作为一个独立概念被正式引入中国
1998年中国电力部国际合作司谢绍雄司长第一次将国际上“分布式”的 电力供应的完整理念引入中国
1999年中国电机工程学会热电专业委员会秘书长王振铭教授接受国家 发展和计划委员会基础产业司委托，在组织起草《关于发展热电联产 的规定》，及：急计基础[2000] 1268号文件中，打破各种阻力，一 再坚持将这一理念列入到国家“积极支持”的范围
适应分布式作战的美军斯瑞克旅的 斯瑞克模块化装甲车
能源工业面临的问题
如何提高资源利用效率 如何减少二氧化碳排放 如何扩大“自组织”范围 如何建立市场交易机制
•提高能源综合转换效率 •扩大能源梯级利用范围 •减少中间输送环节损失 •实现能源按需精确供应
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世界发电设施装机规模的趋势
中关村商城项目将使用2套人马座50燃气轮机
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分布式能源——动力发电系统 燃气内燃机
•点火式、压爆式、对置活塞式 •高速机、中速机和低速机组 •技术成熟 •发电效率高达 •设备造价低 •可选择的容量机组范围大 •适应环境要求低 •使用各种用户
过去20年，GDP实现翻一番，一次能源消耗没 有增加，二次能源供应大幅度增加，污染排放 降低20％
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丹麦 Ringkøbing 热电站
安装1 台瓦锡兰（ Wärtsilä） 20V34SG燃气内燃机组 发电：8 MWe (43.77%) 供热：9.6 MWth(52.53%) 燃料消耗18.3MW
项目 发电量 发电煤耗 发电供热效率
煤耗
单位 亿kWh g/kWh
亿吨
电力 3760 351 35% 1.32
供热 5372 205 60% 1.10
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减排二氧化碳减排10.55亿吨，可销售近150亿欧元
主要可燃性气体 焦化煤气 煤层气 矿井瓦斯 沼气
石油伴生气 总量
甲烷含量平均值 25% 90% 50% 60% 90%
织的核心要素
苏格兰出生的英国工程热物理学家麦克斯韦发现，信息的流入可能使一个 开放系统出现熵的减少，因为分子在接受信息之后存在着某种自组织能力， 能够实现局部的、阶段性的负熵，这就是著名的“麦克斯韦妖”。所谓“妖”就 是某种具有智能化的因素
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分布式成为信息时代的趋势
技术发展方向——信息化、小型化、智能化 信息技术的指向——互联网 军事发展的新理念——分布式作战 污水处理——分布式处理 电网安全——分布式电网 钢铁工业——分散化钢材生产 燃气工业——分散化供气体系 供热系统——分散化蓄能和分布式热网
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信息时代的新法则
沟通的革命----以需定产 整合的力量----多行业、多产品取长补短的优化 用户的主权----因人而宜、因地制宜的选择 文明的理念----可持续发展 全新的法则----效益规模
效益规模——需求、资源、环境、资金效益最优化确定规模
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为什么是分布式能源系统？
人类与动物的分水岭——火（驾驭能源） 能源技术的发展成为人类文明的座标 整个宇宙就是一个能源的过程 熵定律成为人类新的世界观 信息时代的能源座标是什么？ 关于“麦科斯韦妖”和“自组织”因素 完善自组织是实现可持续发展的关键，而分布式能源系统是建立自组
1999年，他们又进一步建议将多元化的分布式能源系统整合联网，组 建“爱能列岛（Islands of Energy）”
6
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中国分布式能源总量接近1亿千瓦
什么是分布式能源系统？
5000万kW燃煤热电联产 4000万kW小型水电（50MW以下） 近1000万kW可再生能源和资源综合利用电站
2. 节约能源——降低终端能耗，降低能流需求密度 3. 资源综合利用——利用一切可以利用的废弃资源和能量 4. 发展核能——在控制排放条的件下，保持能源供应的“能流强度”，
“先核后绿”是各工业化国家的规律 5. 发展可再生能源——在经济可承受的条件下，积极实现“无碳增
长”，重点是大陆架海域的海上风电
中国能源的新目标
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世界能源消费年增长
百万吨油当量/年
500 400 300 200 100
0 -100 -200
1980
1984
世界（不包括中国） 中国
1988
1992
1996
2000
2004
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中国能源可持续发展“路线图”
1. 提高能源转换效率——大力发展热电联产和分布式能源系统，实现 能源梯级利用，在目前能源利用效率33％的基础上，提高到65％
分布式能源——分布在需求侧的能源梯级利用，以及资源综合利用和可再生能 源设施。在需求和资源现场根据用户对各种能源的不同需求，实现温度对口梯 级供能，将输送环节的损耗降至最低，从而实现能源利用效能的最优化。
分布式能源是以资源、环境和经济效益最优化确定机组配置和容量规模的系 统，追求终端能源利用效率最大化，满足用户多种能源需求，以及对资源配置 进行供需优化整合，采用需求应对式设计和模块化组合配置的新型能源系统。
能源新浪潮
提要
分布式能源系统
Decentralized Energy Systems
1. 分布式能源概念的由来 2. 什么是分布式能源系统 3. 为什么是分布式能源系统 4. 分布式能源系统包括什么 5. 分布式能源系统如何组成 6. 谁来实施分布式能源系统 7. 分布式能源的政策环境
中国能源网 信息总监 韩晓平
万kW
4000
400
1367
2735
3907
9000
225
769
1538
2198
5000
ห้องสมุดไป่ตู้
62.5
214
427
610
6000
300
1026
2051
2930
9000
112.5 385
769
1099
1,100 3,760
7,521
10,744
21
中国回收利用废弃甲烷
可节约2.42亿吨标煤，折合3.1亿吨原煤
32
热电联产示意图
水星50新型燃机 （效率38.5％）
33
DCHP 美国普林斯顿大学 区域热电冷联产系统 蒸汽——离心制冷
BCHP 美国康州哈特福德市屋顶
楼宇热电冷联产系统 蒸汽——离心制冷
35
34
36
6
上海浦东机场 区域热电冷联产 蒸汽——吸收制冷
北京中关村软件园 楼宇热电冷联产
烟气——吸收制冷
辅 助 供 电 系 统
供 热 系 统
燃 气 系 统
系 统
主 供 制 供热 燃 电 冷 热水 气
辅 助
分布能源系统
供
电
系
燃气系统
统
28
分布式能源包括什么？如何组成？
1. 动力发电系统 2. 换热制冷系统 3. 蓄能系统 4. 信息控制系统 5. 辅助系统（燃
料、消费等）
29
分布式能源——动力发电系统
小型燃气轮机 微型燃气轮机 内燃机 锅炉—蒸汽轮机
1000 MW
发展趋势
原因
• 技术日趋完善 • 资源在不断减少 • 排放标准更加严格 • 用电安全要求再提高 • 可持续发展意识逐渐增强
规模
起源于 分布式
回归于 分布式
15
1900
时间
2000
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信息时代能源系统出现的外因
燃料气体化趋势——天然气的大量使用 可再生能源系统不适应规模化生产 小型微型高效能源转换技术的成熟 环境保护标准的不断提高 能源安全的新要求 模块化技术的成熟 信息技术的发展 能源市场化
热电综合效率：96.3%
比GE STAG 109FA热电分产节能43.82%
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DE与联合循环发电厂冷效率对比
方式
机组类型
单位燃料量 发电效率 转换电量
升输变电损失率 终端电能量 电制冷COP 电能转换冷量 余热回收效率 余热转换热能 余热制冷方式 余热制冷COP 余热制冷量 总制冷量 制冷效率
中央供能
大型燃机 发电 ISO
大型燃机 发电（实际）
1
1
55%
52%
0.55
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10%
0.495
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2.34
0%
0%
0 2.48 248%
0 2.34 234%
传统燃机 吸收制冷
1 32% 0.32 0% 0.32
5 1.60 48% 0.48 吸收式 1.3 0.62 2.22 222%
至今没有一个世界共同 认可的定义
目前还不应过早的下达 定义
从“互联网”看分布式能 源系统
共同特征：
1. 分散于用能或资源现场 2. 自下而上的供能体现 3. 更高的能源综合利用效率 4. 用户自主的能源系统
5. 信息化的能源系统
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传统能源系统与分布式能源系统整合
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中心电力系统
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中国能源网定义
Gas turbine 燃气轮机
Gas engine 燃气内燃机
北京恩耐特分布能源技术有限公司
Micro turbine 微燃机
Exhaust heat directly fired Absorb Chiller 余热直燃吸收式制冷机
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分布式能源——动力发电系统 小型燃气轮机
•工业燃气轮机和航空燃气发动机 •小型燃机热电联产设备坚固可靠 ，大修周期 3-4万小时 •余热品质高，便于利用，适合工业和大用户 •可与直燃机联合循环，简化系统，降低投资 •效费比低，运行费用低 •采用回热技术效率高