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摘要：能源危机与环境污染问题制约着中国社会经济的发展和人民生活水平的提高，利用储能技术加大可再生能源利用力度，是解决能源和环境问题行之有效的方法。微网对可再生资源的利用率比较高，能够解决长距离输电的高线损、高投资等问题，而且其供电质量及系统可靠性都比较高。分布式电源的规模化发展需要考虑电网承载能力，以电网承载能力为基础优化开发规模和布局。
关键词：分布式能源；规模化；前景；问题
1导言
天然气分布式能源是高效利用天然气并实现能源结构优化的重要方式，与传统的集中供能方式相比，天然气分布式能源的主要优势体现在能效高、清洁环保、安全性高、削峰填谷、经济性好等多个方面。近年来，随着燃煤供应环保压力的逐年提升，天然气作为一种清洁能源，其推广具有重要的国家战略意义，另一方面，随着电力结构调整和能源结构的优化，积极进行天然气分布式能源的研究和构建，对于建设国家清洁能源战略具有重要意义。
2分布式能源发展历程
分布式能源是利用分布式资源，就近满足用户能源消费需求的高效利用方式。由于各个时期用户需求和能源发展战略不同，分布式能源发展历程主要可分为3个阶段：热电联供阶段、分布式新能源阶段、综合能源系统阶段。
2.1热电联供阶段
热电联供始于２０世纪７０年代，以提高能源利用效率为目标，典型的能源利用形式为分布式天然气多联供。１９７８年，美国颁布《公用事业管理政策法案》，鼓励发展高效小型热电联产电源。１９７９年，丹麦颁布《供热法》，大力发展以天然气和生物质为燃料的热电联产。１９８１年，日本在东京国立竞技场建设了首个天然气多联供项目。
2.2分布式新能源阶段
２１世纪初，欧盟分布式能源在用电市场的平均占比高达１０％，按照欧洲各国能源发展规划，以大力推广分布式新能源的利用为主。２０００年，德国颁布《可再生能源法》，通过灵活电价机制促进新能源发展，分布式新能源发电的规模已经超过分布式热电联供系统。随着技术成熟和清洁低碳需求增加，分布式新能源作为新能源利用的重要方式得到广泛关注。
2.3综合能源系统阶段
随着新能源和互联网技术的不断发展，分布式电源向多能源互补、综合能源系统的方向发展。近年来，日本提出构筑地区自立型能源系统，建设智能社区；德国关注多能有机协调问题；澳大利亚对“光伏＋储能”系统在农村及偏远地区的应用方案给与资助；我国近２年出台文件支持多能互补、集成优化、“互联网＋”、智慧能源等系列试点示范。
3分布式能源储能技术
3.1余热系统分析
余热系统可根据原动机的类型进行配置，通常燃气轮机配置余热锅炉系统制取蒸汽或热水，用以满足区域内用户的工业蒸汽需求、采暖及生活热水等；内燃机配置烟气热水溴化锂机组或者烟气板换制取热水、冷水，用以满足区域用户采暖、制冷及生活热水等需求。
3.1.1余热锅炉系统
余热锅炉多用于燃气轮机的尾部烟气余热利用，燃气轮机排出的烟气温度高，可在余热锅炉中进行热量回收产生蒸汽，用于工业蒸汽供热和生产热水，即单循环系统；也可将蒸汽接入汽轮发电机系统进行发电组成联合循环机组，是能源高效利用的一种形式。
单循环机组相较于联合循环的优势在于占地小、系统简单、投资低，不足在于发电效率低，机组调节不灵活。
单循环系统和联合循环系统各有优缺点，具体的选择需要根据项目实际情况分析，一般来说，蒸汽售价高、电量消纳能力不足、上网电价低的区域宜采用单循环系统。反之，蒸汽价格低、电量供应不足、上网电价高的区域宜采用联合循环机组。
3.1.2内燃机余热系统
内燃机的余热系统主要采用烟气热水型溴化锂机组，将内燃机发电后产生的高温烟气和高温缸套水的余热吸收之前的热水和冷水，用于居民、商业供冷供热。
3.2燃气内燃机选型
内燃机相较燃气轮机的单机容量更小，规格由100kW～10MW，且发电效率高，负荷响应更快，适用于小型区域分布式能源项目。由于内燃机的余热烟气温度较低，不适合制取蒸汽供给工业用户，因此，多用于城市区域供电和供冷供热项目，主要的利用形式是采用内燃机+溴化锂机组的冷热电三联供模式。
内燃机选型也是基于用户负荷，根据负荷曲线测算设备的开机时间和负载情况，考虑到内燃机设备投资高于其他辅助供能设备，为保证投资经济性，原则上内燃机的年发电利用小时数不应低于3000小时。由于内燃机项目大多位于城市区，且近年来国家对燃气发电的补贴逐步降低，从项目长期运行风险考虑，不宜采用发电上网的运行模式；应采用自发自用或者用户直供的运行方式。
4分布式能源供能系统运行的经济性分析
在微网供能系统内，各种不同的能源技术互为补充，共同满足供能系统的冷、热、电负荷需求。通过拟合出力曲线及负荷曲线，进行经济性计算分析，对初步分布式电源装机规模进行修正，得出屋顶光伏装机规模300kW，储能装置规模为700kW/1h，分布式燃机装机规模为790kW时，运行最经济。修正后负荷及各供能系统出力拟合曲线如图1所示。负荷特性在综合最大出力与综合最小出力范围内，该方式下无弃电现象，在该范围内可通过控制策略，任意调节各种能源出力，使得综合出力与负荷特性相匹配。初步考虑，优先由分布式燃机和屋顶光伏出力满足负荷需求，当负荷达到高峰，分布式燃机和屋顶光伏出力不能满足负荷需求时，再考虑通过储能装置满足供电需求。当负荷低谷时，分布式燃机和屋顶光伏出力满足负荷需求后尚有盈余，则考虑给储能装置充电。
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图1 修正后负荷及各供能系统出力拟合曲线
5我国分布式能源发展趋势
从规模总量上来看，分布式电源在未来电源中的占比将大幅增加。分布式电源具有清洁、就地平衡、效率高等优势，在多重推动因素下快速发展，将成为大机组大电网的有益补充。为满足大量分布式电源接入的要求，未来传统电力系统需要加快向新一代电力系统升级换代。从技术类型上来看，分布式电源类型将继续以分布式新能源为主，燃气多联供为辅。随着全球气候变化压力增大和清洁能源的技术经济性提升，风电和光伏发电将成为全球能源清洁低碳发展和能源转型的主要推动力，也是分布式电源的主要类型。
从物理形态上看，分布式电源发展呈现出分布广泛化、多元集成化和管理平台化趋势。分布式电源的更广泛接入将打破传统电力系统集中式、大机组供电方式，推动传统无源配电网向现代有源配电网过渡，带来信息接入、运行检修等现实问题。随着平台化管理技术的应用，分布式电源将从单一电源系统向多能源类型高效集成、与电网灵活互动的能源单元形式转化。“十三五”以来，国家已批复了２３个多能互补集成优化示范工程、５５个“互联网＋”智慧能源等一系列试点示范项目，已成为各利益主体争相抢占的技术和市场领域。
结束语
综上所述，随着绿色能源发展理念的推广及国家环境政策的落实，储能技术将得到越来越广泛的应用。本文研究用能特性、分布式能源出力特性，通过负荷曲线与出力特性曲线的拟合，给出最经济的能源配比，实现微电网可靠、安全、经济运行。针对目前已存在的关键技术研发及对相关技术仍未解决的核心问题攻坚将更加深入，随之而来的技术屏障也会层出不穷，仍然需要更多细致的研究，但可以明确的是，更先进、更全面的技术也一定会不断出现。
参考文献：
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