日本分布式能源互聯網應用現狀及其對中國的啟示

2018-02-05 11:20:18 分布式能源　點擊量：評論 (0)

分布式能源互聯網理念的提出是為了破解常規分布式能源系統供需失衡的困境，由點及面深度挖掘節能減排潛力。日本的分布式能源應用正從傳統單

分布式能源互聯網理念的提出是為了破解常規分布式能源系統供需失衡的困境，由點及面深度挖掘節能減排潛力。日本的分布式能源應用正從傳統單體模式走向互聯網模式。通過案例分析可以看出，日本分布式能源互聯網的推進大多以燃氣公司為實施主體，以既有建筑為實施對象，以區域熱融通為實施內容，側重于互聯網理念在能源物理層面的滲透。作為能源互聯網理念在微觀區域層面的具象化，分布式能源互聯網在我國也引起了廣泛關注，分布式能源的網絡化應用已進入先導示范階段，日本的實踐經驗值得借鑒。我國首批能源互聯網示范項目大多是由電力公司牽頭申請，而天然氣是一次能源，以燃氣公司為主體推進能源互聯網建設，可以使互聯網理念在能源領域的滲透更深入、更徹底;我國的多能互補和能源互聯網示范項目更關注電融通，但熱能的傳輸損失要遠大于電，而且在終端能源需求中熱能占比也高于電，因而構建熱能局域網的迫切性要高于電能局域網; 規劃設計中應擺脫常規貪大求多的規模效應思維，立足于可確定負荷;要結合既有建筑節能改造，構建跨邊界的一體化節能改造框架體系。

1 前言

自上世紀70年代末引入分布式能源以來，日本政產學研各界對其一直寄予厚望。從最初的增效節能，到本世紀初的二氧化碳減排，直至現今的能源安全與能源自立，分布式能源系統的潛在優勢正在被全面挖掘。

截至2016年3月，日本國內基于熱電聯產的分布式能源系統總裝機容量突破1000萬kW，其中民用領域占21%;總裝機臺數為16424臺，民用占72%。然而，就實施效果而言，無論是民用還是工業領域，系統綜合能效遠未達到其最大潛力。究其原因，供需兩側熱、電等多元能源的匹配與平衡是影響系統性能的關鍵所在。

在日本，既有分布式能源系統大多以單體用戶為供能對象，用戶負荷單一，逐時波動性強，供需互動難以有效實現。為破解上述困局，近年來日本各大能源商開始嘗試突破現有分布式能源系統的供能邊界，將同一區域范圍內多個相鄰的分布式能源用戶納入統一供能體系，通過構建區域能源微網，實現能源在有限區域內的共享、融通。

另一方面，2011年東北大地震后，能源安全、業務持續計劃(BCP)、停電對應型能源系統等概念受到空前關注，而基于多用戶、多類型分布式能源的網絡化、智能化應用被認為是應對上述問題的有效解決方案。基于上述理念，東京燃氣等大型能源服務商已開展了實證示范，并取得了初步成效。

在我國，“互聯網+”智慧能源理念正逐步滲透，相關示范項目也在如火如荼建設中。不可否認的是，我國在分布式能源相關理念、技術、政策等層面與日本存在一定差距，日本在該領域的實踐經驗對我國具有非常大的參考意義，通過總結其經驗教訓，可有效縮短我國的試錯過程，實現跨越式發展。長期以來，日本能源領域的發展一直是國內學者關注的重點，但已有研究大多集中于宏觀能源政策的整理與分析。

在分布式能源領域，楊映等從政策法規、并網管理等角度分析了日本分布式能源發展的實踐經驗。筆者等也對日本分布式熱電聯產系統的發展歷程、技術現狀、未來趨勢等進行了分析。總體而言，既往研究多著力于宏觀分析，對于實際案例的介紹與分析目前相關研究甚少。

為此，本文針對區域層面分布式能源的網絡化應用這一日本能源領域新的發展動態，在介紹其基本理念、相關政策的同時，通過具體案例分析，深入探討其技術架構及實施效果，為我國“互聯網+”智慧能源理念在區域層面的具象化提供有益參考。

2 分布式能源互聯網的理念與架構

分布式能源互聯網是協同、共享的互聯網理念在能源領域的滲透與融合，其提出的根本動因是為了破解常規分布式能源系統供需失衡的困境，由點及面深度挖掘節能減排潛力。另一方面，以綜合能源服務為導向的電力和能源體制改革，也為分布式能源的網絡化應用提供了有效支撐。

如圖1所示，常規分布式能源系統以小型化、分散化為立足點，著力于為特定用戶提供量身定做的能源服務。然而，單體用戶用能需求大多呈現明顯的季節性和時空性波動，而且電、熱需求亦不同步。為適應需求側用能行為的動態變化，供給側運行調度即使從技術層面能夠實現，也必將以犧牲系統效率為代價。分布式能源互聯網的提出則使分布式能源的應用超越了傳統時空約束，在廣域范圍內實現供需統合。

具體而言，在供給側，各用戶所配置的多類型分布式能源設備協調運行;在需求側，多元用戶負荷平均、互補，呈現更良好的負荷特性。最終，通過區域內多個分布式能源用戶間的協同調度、能源共享，確立剛柔并濟的新型區域供能體系。

3 日本分布式能源互聯網相關政策

在日本，分布式能源互聯網在物理層面上是傳統區域供熱供冷系統與分布式能源的耦合，為此，相關政策亦是從這兩個角度提出。回顧其發展歷程，1972年日本區域供熱供冷協會成立，2006年更名為城市環境能源協會，旨在通過更深入、徹底的節能推進低碳城市發展。

在分布式能源領域，日本于1985年設立了熱電聯產研究會，1997年更名為“日本熱電聯產中心”，2011年再次更名為“熱電聯產與能源高效利用中心”。從上述兩協會的發展歷程可見，傳統區域供熱供冷與分布式能源正逐漸統合，旨在面向分布式能源在區域層面的網絡化應用。

在政策層面，自2005年“京都議定書目標達成規劃”發布以來，日本出臺的一系列能源相關政策均明確提出要促進城市能源面域利用體系的構建，而分布式能源的網絡化應用則是其重要舉措之一。

在2010年內閣府發布的“新增長戰略”中，作為100個戰略行動之一，提出要通過能源的面域利用促進需求側能源有效管理，并開始著手相關法律的制定。同年發布的“能源基本規劃”也重點強調了城市和街區層面的能源優化利用，特別是區域內可再生能源、未利用能源的有效利用。

為了引導能源區域層面的網絡化應用，日本經濟產業省于2005年發布了“能源面域利用導則”，在探討其技術經濟可行性的基礎上，詳細闡述了能源面域利用的實施流程、相關法規手續等。2007年，再次發布了“基于未利用能源面域利用的供熱促進導則”，重點探討了將城市內部廣域分散的低品位未利用熱能，通過構建區域熱網進行有效利用的可能性。在宏觀引導的同時，日本環境省﹑經濟產業省﹑國土交通省等部門也頒布了一系列的激勵制度，以切實有效推進區域能源的網絡化利用。

表1給出了日本區域能源網絡化利用的一些相關激勵制度。除國家層面外，各地方政府也出臺了相應政策措施。

作為日本的政治、經濟和文化中心，東京以2020年奧運會為契機，提出了以“世界第一的城市———東京”為主旨的長期發展愿景，針對2個基本目標，制定了8大城市戰略和25個政策方針，其中之一即為構建智能能源城市。為此，東京都政府推出了“智能能源區域形成推進事業”的補助制度，2015～2019年預計投入55億日元，補助熱電融通網絡及熱電聯產等項目的初期投資費用。