【深度】分布式供能与区域能源的异与同

共同点之二：都是以冷热电联供作为提高转换传输效率的最主要手段。

工业和建筑物能源终端利用形式可以归纳为电、热(包括冷、暖、蒸汽)两种。冶金、化工、医药等过程工业，电/热约为2/8，“热”包括高、中温工业炉供热、蒸汽和冷。机械、电子、轻工等离散制造业，电/热大约为8/2，“热”主要是厂房供冷暖，建筑物包括住宅和三产，主要终端耗能是供冷暖和热水，电/热目前为2/8，未来有可能趋向3/7。所以工业和建筑物合起来大致是电/热各半。所以在以节能为第一要义的未来可再生能源为主的时代，必走通过冷热电联供提高能效之路。区域能源的范围是从人口聚居，产业集聚或行政区划角度考虑的。一个大的、覆盖上百平方千米的区域，可以设置几个DES/CCHP。这就是区域能源与DES的关系。例如，面积163平方千米、远期人口53万人的西安市副中心和信息产业基地的陕西西咸新区沣西新城,在2013年制订的区域能源规划中，就包括了两个DES/CCHP，6-8个DC(W)S，还采用了远程CHP电厂低温余热为主、包括热泵、地热等复合的供暖系统。

共同点之三：都面临化石能源替代的历史转折。2015年的巴黎协议、2016年杭州会议提出的G20 能源宣言都指出了这个发展方向。非化石能源到世纪中占比可达40-50%，到本世纪末将达80%。可再生能源本质上是低能量密度、有利于分散就地利用的，当然也可在地广人稀地区搞集中大规模水电、风电、光伏发电，但须付出超远程输送的代价。分散和集中也是相对的。百MW级太阳能热发电和第四代小型百MW级核电也都可以用作区域型DES/CCHP的一次能源。

区别：除了规模大小和区域能源对DES的包容性之外，区域能源规划还应该包括交通运输、农业等领域的用能。规划考虑的时间段更长，牵涉的生产关系和上层建筑的内容更深。

走出热电联产的思维局限

——明确系统的主体

1、热电联产CHP是是第一次工业革命产生的技术。

基于将被排弃的热用起来的思维，把发电燃料(当时是煤)作为主体和基数来计算能源利用效率。以“热电比”为指标是因为产热越多总效率越高。热电联产是相较于“热电分产”的进步，但它只管“产”而不管蒸汽“供”和“用”是否合理。最典型案例是流行了几十年的用1Mpa、160°C的蒸汽供20°C室内温度供暖，这是典型的“高能低用”。现在已可把汽轮机复水器25-30°C的冷凝潜热，藉吸收式热泵升温供暖了。

2、冷热电联供是第二次工业革命后期产生的能源转换系统优化技术。

冷热电联供DES/CCHP是第二次工业革命后期，天然气为终端燃料时从CHP发展来的，主体是用户。计算能效是以全区域全年8650 h/a累计的供能总量为分子，总一次能源消耗为分母。目前流行的“CCHP=CHP+蒸汽吸收制冷”观点是过于简单化的理解。如果要简单表达应是“CCHP=CHP+科学用能、系统优化”。DES/CCHP建模优化的本质是：选择最优化的拓扑结构和参数，使之能够就近利用各种一次能源，经转换传输和储存，满足用户对电力和冷、暖、蒸汽、热水等各种终端用能源的、负荷实时变化的需求，达到最高能效、最经济、最少碳排放的目标。充分利用计算机和信息技术，进行系统建模优化，才能求得最优的系统设施组合和运营方案。

3、 主体不同，系统规划和效率计算完全不一样。

首先，按“以热定电”作的CCHP项目，为保夜间供热也要运行，所产生的低谷时段电力强制上网，不仅没有价值，而且增加电网调峰难度; 其次，按最大供冷、热工况设计。实际运行时绝大多数均非设计工况，实际负荷率常常很低。以设计工况主机燃料为基数核算系统能效严重夸大; 第三，“联产”思维局限导致“必须采用蒸汽吸收制冷”的不合理限制。不仅降低制冷效率，而且只要供冷就必须开启主机，不问电力是否过剩，同时制约系统优化运营; 第四，无供冷、暖季节时段大量余热不能利用，或低效率运行、或停运，使全年运行时数减少，设备折旧费成倍增加; 第五，“并网不上网”催生“以电定热”。为追求机组“高效”，只能提供用户需求的冷热的很少部分，而不考虑全局绝大部分用户能效如何;第六，没有把非24h/d连续运行的、特别是区域型的DES/CCHP协同电网调峰作为互利双赢的普遍规律性的准则，把目前违背市场规律的电网垄断视为不可改变的约束条件。

以上几点是造成目前国内的许多DES 项目经济性不好的内在原因。

规划要点：满足终端用户不同时空变化需求

1、 以用户需求为考虑主体——最大特点是负荷有巨大的时空变化。

空间变化的内涵是：充分考虑各种工业和建筑物用能户冷、暖、热、电、蒸汽需求的空间分布，区域能源和DES系统空间范围如何选择，是否应覆盖边远用户，这均需由能效提高的收益与管网投资的付出相比较的经济性决定。 时间变化包括：一年四季冷、暖、热水需求不同;一天24小时之内不同用户用能需求峰谷时段不同，总量也在变化;除连续运行的过程工业之外，绝大部分用户后半夜需求很少;随着区域经济发展，用能负荷随用户增加而逐年、逐月变化;要求规划分期。季节和昼夜变化要求构建一个采用多技术的多种组合以适应多种工况的系统，以使DES/CCHP在多个工况下都实现高效运行。

2、 以用户需求为考虑主体的首要原则是考虑全区域用能。

区域能源或DES规划的目标既然是提高整体的能效，就必须考虑全区域、全年，所有用户。当然，以经济性为准则，少数边远用户、空间十分分散的农业地区，以及少量用能时段特殊的用户可以不纳入DES/CCHP管网供应范围。判断依据就是敷设过长冷热管道的投入能否由能效提高的经济收益得到补偿?但是在计算区域能源利用效率时必须把这些DES未覆盖用户的全部用能数据包括在内。