日本分布式能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀及其對中國的啟示

2018-02-05 11:20:18 分布式能源　點(diǎn)擊量：評論 (0)

分布式能源互聯(lián)網(wǎng)理念的提出是為了破解常規(guī)分布式能源系統(tǒng)供需失衡的困境，由點(diǎn)及面深度挖掘節(jié)能減排潛力。日本的分布式能源應(yīng)用正從傳統(tǒng)單...

分布式能源互聯(lián)網(wǎng)理念的提出是為了破解常規(guī)分布式能源系統(tǒng)供需失衡的困境，由點(diǎn)及面深度挖掘節(jié)能減排潛力。日本的分布式能源應(yīng)用正從傳統(tǒng)單體模式走向互聯(lián)網(wǎng)模式。通過案例分析可以看出，日本分布式能源互聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)大多以燃?xì)夤緸閷?shí)施主體，以既有建筑為實(shí)施對象，以區(qū)域熱融通為實(shí)施內(nèi)容，側(cè)重于互聯(lián)網(wǎng)理念在能源物理層面的滲透。作為能源互聯(lián)網(wǎng)理念在微觀區(qū)域?qū)用娴木呦蠡植际侥茉椿ヂ?lián)網(wǎng)在我國也引起了廣泛關(guān)注，分布式能源的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用已進(jìn)入先導(dǎo)示范階段，日本的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。我國首批能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目大多是由電力公司牽頭申請，而天然氣是一次能源，以燃?xì)夤緸橹黧w推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，可以使互聯(lián)網(wǎng)理念在能源領(lǐng)域的滲透更深入、更徹底;我國的多能互補(bǔ)和能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目更關(guān)注電融通，但熱能的傳輸損失要遠(yuǎn)大于電，而且在終端能源需求中熱能占比也高于電，因而構(gòu)建熱能局域網(wǎng)的迫切性要高于電能局域網(wǎng); 規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)擺脫常規(guī)貪大求多的規(guī)模效應(yīng)思維，立足于可確定負(fù)荷;要結(jié)合既有建筑節(jié)能改造，構(gòu)建跨邊界的一體化節(jié)能改造框架體系。

1 前言

自上世紀(jì)70年代末引入分布式能源以來，日本政產(chǎn)學(xué)研各界對其一直寄予厚望。從最初的增效節(jié)能，到本世紀(jì)初的二氧化碳減排，直至現(xiàn)今的能源安全與能源自立，分布式能源系統(tǒng)的潛在優(yōu)勢正在被全面挖掘。

截至2016年3月，日本國內(nèi)基于熱電聯(lián)產(chǎn)的分布式能源系統(tǒng)總裝機(jī)容量突破1000萬kW，其中民用領(lǐng)域占21%;總裝機(jī)臺(tái)數(shù)為16424臺(tái)，民用占72%。然而，就實(shí)施效果而言，無論是民用還是工業(yè)領(lǐng)域，系統(tǒng)綜合能效遠(yuǎn)未達(dá)到其最大潛力。究其原因，供需兩側(cè)熱、電等多元能源的匹配與平衡是影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵所在。

在日本，既有分布式能源系統(tǒng)大多以單體用戶為供能對象，用戶負(fù)荷單一，逐時(shí)波動(dòng)性強(qiáng)，供需互動(dòng)難以有效實(shí)現(xiàn)。為破解上述困局，近年來日本各大能源商開始嘗試突破現(xiàn)有分布式能源系統(tǒng)的供能邊界，將同一區(qū)域范圍內(nèi)多個(gè)相鄰的分布式能源用戶納入統(tǒng)一供能體系，通過構(gòu)建區(qū)域能源微網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)能源在有限區(qū)域內(nèi)的共享、融通。

另一方面，2011年東北大地震后，能源安全、業(yè)務(wù)持續(xù)計(jì)劃(BCP)、停電對應(yīng)型能源系統(tǒng)等概念受到空前關(guān)注，而基于多用戶、多類型分布式能源的網(wǎng)絡(luò)化、智能化應(yīng)用被認(rèn)為是應(yīng)對上述問題的有效解決方案。基于上述理念，東京燃?xì)獾却笮湍茉捶?wù)商已開展了實(shí)證示范，并取得了初步成效。

在我國，“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源理念正逐步滲透，相關(guān)示范項(xiàng)目也在如火如荼建設(shè)中。不可否認(rèn)的是，我國在分布式能源相關(guān)理念、技術(shù)、政策等層面與日本存在一定差距，日本在該領(lǐng)域的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對我國具有非常大的參考意義，通過總結(jié)其經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，可有效縮短我國的試錯(cuò)過程，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。長期以來，日本能源領(lǐng)域的發(fā)展一直是國內(nèi)學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)，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(lǐng)域，楊映等從政策法規(guī)、并網(wǎng)管理等角度分析了日本分布式能源發(fā)展的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。筆者等也對日本分布式熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)展歷程、技術(shù)現(xiàn)狀、未來趨勢等進(jìn)行了分析。總體而言，既往研究多著力于宏觀分析，對于實(shí)際案例的介紹與分析目前相關(guān)研究甚少。

為此，本文針對區(qū)域?qū)用娣植际侥茉吹木W(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用這一日本能源領(lǐng)域新的發(fā)展動(dòng)態(tài)，在介紹其基本理念、相關(guān)政策的同時(shí)，通過具體案例分析，深入探討其技術(shù)架構(gòu)及實(shí)施效果，為我國“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源理念在區(qū)域?qū)用娴木呦蠡峁┯幸鎱⒖肌?/span>

2 分布式能源互聯(lián)網(wǎng)的理念與架構(gòu)

分布式能源互聯(lián)網(wǎng)是協(xié)同、共享的互聯(lián)網(wǎng)理念在能源領(lǐng)域的滲透與融合，其提出的根本動(dòng)因是為了破解常規(guī)分布式能源系統(tǒng)供需失衡的困境，由點(diǎn)及面深度挖掘節(jié)能減排潛力。另一方面，以綜合能源服務(wù)為導(dǎo)向的電力和能源體制改革，也為分布式能源的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用提供了有效支撐。

如圖1所示，常規(guī)分布式能源系統(tǒng)以小型化、分散化為立足點(diǎn)，著力于為特定用戶提供量身定做的能源服務(wù)。然而，單體用戶用能需求大多呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性和時(shí)空性波動(dòng)，而且電、熱需求亦不同步。為適應(yīng)需求側(cè)用能行為的動(dòng)態(tài)變化，供給側(cè)運(yùn)行調(diào)度即使從技術(shù)層面能夠?qū)崿F(xiàn)，也必將以犧牲系統(tǒng)效率為代價(jià)。分布式能源互聯(lián)網(wǎng)的提出則使分布式能源的應(yīng)用超越了傳統(tǒng)時(shí)空約束，在廣域范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)供需統(tǒng)合。

具體而言，在供給側(cè)，各用戶所配置的多類型分布式能源設(shè)備協(xié)調(diào)運(yùn)行;在需求側(cè)，多元用戶負(fù)荷平均、互補(bǔ)，呈現(xiàn)更良好的負(fù)荷特性。最終，通過區(qū)域內(nèi)多個(gè)分布式能源用戶間的協(xié)同調(diào)度、能源共享，確立剛?cè)岵?jì)的新型區(qū)域供能體系。

3 日本分布式能源互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)政策

在日本，分布式能源互聯(lián)網(wǎng)在物理層面上是傳統(tǒng)區(qū)域供熱供冷系統(tǒng)與分布式能源的耦合，為此，相關(guān)政策亦是從這兩個(gè)角度提出。回顧其發(fā)展歷程，1972年日本區(qū)域供熱供冷協(xié)會(huì)成立，2006年更名為城市環(huán)境能源協(xié)會(huì)，旨在通過更深入、徹底的節(jié)能推進(jìn)低碳城市發(fā)展。

在分布式能源領(lǐng)域，日本于1985年設(shè)立了熱電聯(lián)產(chǎn)研究會(huì)，1997年更名為“日本熱電聯(lián)產(chǎn)中心”，2011年再次更名為“熱電聯(lián)產(chǎn)與能源高效利用中心”。從上述兩協(xié)會(huì)的發(fā)展歷程可見，傳統(tǒng)區(qū)域供熱供冷與分布式能源正逐漸統(tǒng)合，旨在面向分布式能源在區(qū)域?qū)用娴木W(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用。

在政策層面，自2005年“京都議定書目標(biāo)達(dá)成規(guī)劃”發(fā)布以來，日本出臺(tái)的一系列能源相關(guān)政策均明確提出要促進(jìn)城市能源面域利用體系的構(gòu)建，而分布式能源的網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用則是其重要舉措之一。

在2010年內(nèi)閣府發(fā)布的“新增長戰(zhàn)略”中，作為100個(gè)戰(zhàn)略行動(dòng)之一，提出要通過能源的面域利用促進(jìn)需求側(cè)能源有效管理，并開始著手相關(guān)法律的制定。同年發(fā)布的“能源基本規(guī)劃”也重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了城市和街區(qū)層面的能源優(yōu)化利用，特別是區(qū)域內(nèi)可再生能源、未利用能源的有效利用。

為了引導(dǎo)能源區(qū)域?qū)用娴木W(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省于2005年發(fā)布了“能源面域利用導(dǎo)則”，在探討其技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了能源面域利用的實(shí)施流程、相關(guān)法規(guī)手續(xù)等。2007年，再次發(fā)布了“基于未利用能源面域利用的供熱促進(jìn)導(dǎo)則”，重點(diǎn)探討了將城市內(nèi)部廣域分散的低品位未利用熱能，通過構(gòu)建區(qū)域熱網(wǎng)進(jìn)行有效利用的可能性。在宏觀引導(dǎo)的同時(shí)，日本環(huán)境省﹑經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省﹑國土交通省等部門也頒布了一系列的激勵(lì)制度，以切實(shí)有效推進(jìn)區(qū)域能源的網(wǎng)絡(luò)化利用。

表1給出了日本區(qū)域能源網(wǎng)絡(luò)化利用的一些相關(guān)激勵(lì)制度。除國家層面外，各地方政府也出臺(tái)了相應(yīng)政策措施。

作為日本的政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心，東京以2020年奧運(yùn)會(huì)為契機(jī)，提出了以“世界第一的城市———東京”為主旨的長期發(fā)展愿景，針對2個(gè)基本目標(biāo)，制定了8大城市戰(zhàn)略和25個(gè)政策方針，其中之一即為構(gòu)建智能能源城市。為此，東京都政府推出了“智能能源區(qū)域形成推進(jìn)事業(yè)”的補(bǔ)助制度，2015～2019年預(yù)計(jì)投入55億日元，補(bǔ)助熱電融通網(wǎng)絡(luò)及熱電聯(lián)產(chǎn)等項(xiàng)目的初期投資費(fèi)用。

責(zé)任編輯：李鑫

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