“双碳”背景下推进分布式能源发展的意义

“双碳”背景下推进分布式能源发展的意义

苏锦辉,邱枫,包辰,陈铭

杭州中泽碳环保科技有限公司  浙江省 杭州市 310000

摘要：习近平总书记指出，实现碳达峰、碳中和是我国向世界做出的庄严承诺，也是一场广泛而深刻的经济社会变革，绝不是轻轻松松就能实现的。实现“双碳”目标是一场复杂的能源、经济、社会变革，未来分布式能源的发展趋势是将融入综合能源系统及能源互联网，全面提升分布式能源综合利用效率，推进能源低碳转型，推动绿色低碳发展，助力“双碳”目标如期实现。

关键词：双碳；分布式能源；发展前景；措施

1分布式能源系统的总体情况概述

分布式能源系统是指系统容量小、地域分散、无条件使用集中能源系统、直接面向用户的小型能源装置。该系统能够有效降低冷热电等能量输送损失，能够为用户提供高品质且超低排放的能源供应服务。该能源供给系统具有规模小、模块化、可靠性高和节能环保的特点，一般布置在距离用户较近的地方。在发电的过程中把机组排放产生的高温烟气中的余热进行回收，高温废气余热综合利用，从而实现能源的阶梯综合利用。能源利用率高，可达85%以上,具有节能效果显著、环保性能好、投资少、收益快和安全可靠性高等优点。

2分布式能源供给效率现状

近年来，分布式能源建设蓬勃发展，项目规模迅速扩大，开发利用效率显著提高，相关政策和配套服务体系逐步完善。目前，分布式能源建设仍处于重点发展阶段，对其供给效率进行全方位、深层次的优劣势分析，有助于掌握当下分布式能源发展现状，为后续建设提供强有力的支撑。

在各类分布式能源建设方面都具有显著优势。首先，在天然气分布式能源方面，已形成较为完善的燃气供应系统，应用在车站、医院等小型分布式天然气项目中的热电联产技术在成熟度和运行效率上已有较高水准。在负荷端，开发了多种能源类型的冷、热、电、蒸汽多联供系统，实现能源综合利用。在能源存储方面，的储气设施建设开始较早、成熟度较高。其次，在分布式光伏发电方面，拥有丰富且稳定的太阳能资源和众多闲置的屋顶资源，能源应用效率高、范围广。并且，国家也对分布式光伏发电的开发利用给予了高度重视，相继出台了一系列分布式发电的支持政策，包括相配套的各级补贴，提高了地区收益水平。除了上述两种，其他分布式能源建设亦均具有突出优势。例如，在地热能分布式能源项目中，深入推动新型高效的热泵供热制冷系统研制，拓宽了热泵利用领域。在风能分布式能源项目中，力促风机关键部件国产化，极大降低了行业成本。在生物质能分布式能源项目中，提高了废料的循环再利用程度，积极推动高效技术、生物液体燃料的研究开发和产业化等。

3分布式光伏发电的关键技术

3.1基于多场景的并网安全控制与管理技术

分布式光伏发电的接入方式有双极性接地方式、单极性接地方式以及多点并网方式。不同场景下分布式光伏发电系统安全稳定控制策略和监测技术的需求也存在差异。从电网对分布式光伏发电并网安全控制技术需求来看，多点入网式分布式光伏发电系统具有接入电网灵活、成本较低及安全性高等特点，同时应具备与电网的友好互动、高可靠供电能力以适应配网快速动态变化的特点，从而满足电网对其灵活接入的要求。从电网对分布式光伏发电系统并网安全控制技术要求来看，分布式太阳能电力系统以功率输出稳定为基础，可实现不同场景下功率输出波动小、频率稳定的要求。目前，多点分布式光伏发电系统并网安全控制技术主要包括：1.多点并网式光伏发电系统中各单元间电源间的协调控制；2.分布式太阳能电力系统中光伏阵列和直流母线电压的协调控制；3.多点并网式太阳能电力系统中各单元之间协调控制；4.多点并网式太阳能电力系统中各单元间交流功率波动和频率变化的联合稳定控制。从电网对分布式光伏发电系统并网安全管理技术要求来看，多点接入式光伏发电量波动小、电网侧负荷功率变化不大，可作为分布式光伏发电接入电网的备选方案。

3.2高效率、高可靠电源输出功率分配及管理系统

分布式光伏发电在接入配电网时，由于光伏阵列与负荷之间存在相互影响，因此针对不同负荷进行功率分配时，也要对负载进行功率补偿以保证电网的安全稳定运行，并且根据不同负荷在系统中所占的比例选择合适的功率分配方案。在分布式光伏发电过程中，主要采用了可控整流器（correctorcontroller）和蓄电池两种储能装置来实现并网控制。可控整流器作为一种简单可靠的设备用于控制并网逆变器的工作状态，当并网电网发生故障时可以自动切换到其他电网下运行。而蓄电池作为储能装置，则可以作为后备电源随时补充系统中能量的输出。分布式光伏发电系统是由光伏阵列、功率变换器和蓄电池组成的混合发电系统。为了保证发电效率、增加发电容量、提高供电可靠性与稳定性等要求，应结合并网技术及储能系统设计原理研究分析分布式光伏发电关键技术。

针对分布式光伏发电的输出特性，在建立其数学模型后对其功率进行实时控制与管理；在实现上述目标时需要考虑以下问题。首先，在并网控制中应采用不同于传统集中式并网方式（如双DC、双调压等）和分布式并网方式（如单相、三相混合、多相混合等）的先进技术；其次，要根据电网安全运行的要求以及负荷特性、环境条件等合理安排控制策略；最后，需要考虑如何保证电池输出电压稳定及充放电效率等因素。针对系统中多个逆变器构成的分布式光伏发电系统存在的不确定性因素较多且难以实现在线实时动态管理这一特点进行研究。针对分布式光伏发电功率不能按需分配这一问题进行研究：首先是在满足系统并网安全的情况下考虑分布式光伏功率分配问题；其次应根据配电网负荷特性与环境条件合理安排控制策略；最后对电池输出电压、放电深度、充放电时间等因素进行分析与研究并制定相应措施以保证蓄电池工作始终处于最佳工作区间。

4“双碳”背景下推进分布式能源协同发展

在“双碳”目标的要求下，应结合分布式能源的特点及提高能源系统安全可靠性和清洁低碳水平的新需求，对分布式能源多元供应体系进行统筹优化，构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系。

加强技术层面优化创新，促进能源效率和经济效益双提升。从实际出发，结合各区域特征，在已有技术的基础上优化技术，增强能源系统平稳运行能力，促进供应端与用户端协调发展。全面提高能源系统设备质量，打破制约能源系统转型升级和阻碍社会经济效益提升的技术壁垒，在保证系统安全稳定运行的前提下，提高设计水平，降低项目成本，增强分布式能源项目竞争力。加快关键设备的国产化、本地化进程，大力推动关键技术的自主研发，降低行业成本，全面推进分布式能源效率效益的双重提升。

集成各类分布式能源协同补充供应，着力构建分布式综合能源体系。加强分布式综合能源供应体系建设，统筹能源长远规划。加强多能联合的分布式能源技术研究，提高供能可靠性。构建多元能源协调发展、集成互补的供应体系，在满足不同用能需求的同时提高综合能效、降低污染排放。掌握用能用户实际需求，精准匹配能源资源，充分调动用户消纳清洁能源的潜力，减少对化石能源的消费，降低碳排放量。

充分开发本地能源，推动互联互通的智能能源互联网建设。开发多类型分布式能源，充分挖掘丰富的清洁能源资源，合理配置区域内分布式能源，实现区域内能源消耗与能源种类数量相对应。充分发挥城市间各类能源价值，在提升能源利用效率的同时提高能源系统中的清洁能源占比，推动能源供给清洁化、低碳化发展进程。结合大数据信息技术，构建多城互联互通的智能能源互联网，实现多种能源互通共享与能源安全稳定供应，提升能源供应保障能力。

结论

分布式光伏发电技术是我国可再生能源领域的重要组成部分，对我国乃至全球能源结构转型具有重要意义。近年来，我国在可再生能源领域取得了长足进步，并在多方面实现突破，为推动我国电力工业高质量发展奠定了坚实基础。在“双碳”目标下，分布式光伏发电作为支撑可再生能源高质量发展的主力军之一，必将成为我国未来主要的电力系统组成部分之一。

参考文献：

[1]赵振宇，杨雨佳，郭润凡.北京分布式能源项目规划建设的问题与对策[J].能源研究与信息，2021,37(2):78-84.

[2]宋晓华，韩晶晶，赵彩萍，等.优化协同机制发展北京分布式能源[J].中国电力企业管理，2019(31):55-57.