未來20年中國能源技術發展方向——分布式能源及相關技術
發布時間：2022-7-8
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未來20年中國(guo)能源技術(shu)發展方向——分布式能源及相(xiang)關技術(shu)
所謂“分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)布(bu)(bu)式(shi)能(neng)(neng)源(yuan)”是(shi)指分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)布(bu)(bu)在用(yong)(yong)戶(hu)端的(de)(de)能(neng)(neng)源(yuan)綜(zong)合(he)利(li)用(yong)(yong)系統(tong)。一(yi)次(ci)能(neng)(neng)源(yuan)以(yi)氣體(ti)燃料為主，可(ke)(ke)再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)為輔，利(li)用(yong)(yong)一(yi)切可(ke)(ke)以(yi)利(li)用(yong)(yong)的(de)(de)資源(yuan)；二次(ci)能(neng)(neng)源(yuan)以(yi)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)布(bu)(bu)在用(yong)(yong)戶(hu)端的(de)(de)熱電(dian)冷(leng)（植）聯產(chan)為主，其他(ta)能(neng)(neng)源(yuan)供應(ying)(ying)系統(tong)為輔，實(shi)現以(yi)直接(jie)滿足用(yong)(yong)戶(hu)多種需求的(de)(de)能(neng)(neng)源(yuan)梯級利(li)用(yong)(yong)，并通過能(neng)(neng)源(yuan)供應(ying)(ying)系統(tong)提供支持和補充；在環境保(bao)護上，將部分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)污(wu)染分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)散化(hua)、資源(yuan)化(hua)，爭取實(shi)現適度排放的(de)(de)目標；在管理體(ti)系上，依托智能(neng)(neng)信息化(hua)技術實(shi)現現場無人職(zhi)守，通過社會化(hua)服(fu)務體(ti)系提供設計(ji)、安裝、運行、維(wei)修一(yi)體(ti)化(hua)保(bao)障。 分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)布(bu)(bu)式(shi)能(neng)(neng)源(yuan)技術的(de)(de)基礎科學(xue)主要在以(yi)下幾個方面：
1、動(dong)力與能源轉換設備；
2、一次(ci)和二(er)次(ci)能源(yuan)相關(guan)技術；
3、智能控制與群控優(you)化技術(shu)；
4、綜合系統優化(hua)技(ji)術；
5、資源深度利用技(ji)術。
動力與能源轉換設備(bei)：
主要是指一(yi)些基于傳統技術的(de)完善和新(xin)技術的(de)發展。
（1）小(xiao)型燃氣輪機--在(zai)小(xiao)型航空渦輪發(fa)動(dong)機技(ji)(ji)術(shu)的(de)基礎上，實現地面(mian)發(fa)電和供(gong)熱的(de)聯產技(ji)(ji)術(shu)。目(mu)前(qian)中國在(zai)這一(yi)技(ji)(ji)術(shu)上已經可以開發(fa)相應產品，主要的(de)問題是需要設備(bei)的(de)能源轉換(huan)效率，可靠性，延長設備(bei)檢修周期，設備(bei)的(de)自(zi)動(dong)智能控制水平；
（2）微型燃氣(qi)輪(lun)機--這是基于(yu)汽車發動機增壓(ya)渦輪(lun)技(ji)術的延伸，關鍵(jian)技(ji)術在(zai)于(yu)精密鑄造和燒結金屬陶瓷轉子(zi)，空氣(qi)或磁懸浮軸承，回熱利用技(ji)術，永(yong)磁發電技(ji)術，可控硅變(bian)頻控制(zhi)技(ji)術等(deng)。由于(yu)技(ji)術層(ceng)次并不高，其中許多項目已經(jing)有專家在(zai)研究，只要真正重視。
（3）燃(ran)(ran)(ran)氣內燃(ran)(ran)(ran)機--內燃(ran)(ran)(ran)機技(ji)(ji)術(shu)對(dui)于(yu)中國已經成熟，但是燃(ran)(ran)(ran)氣內燃(ran)(ran)(ran)機的(de)(de)制(zhi)造水平與國際先進設備還存在比較大(da)的(de)(de)差距，主(zhu)要(yao)是轉換效(xiao)率、排放控制(zhi)、電(dian)子控制(zhi)和設備大(da)修周期等，此外，國外正在發展(zhan)的(de)(de)預燃(ran)(ran)(ran)、回(hui)熱、增(zeng)壓渦(wo)輪技(ji)(ji)術(shu)，以(yi)及電(dian)子變頻等技(ji)(ji)術(shu)，都是發展(zhan)的(de)(de)重要(yao)方向；
（4）斯特林發動(dong)機--外燃式(shi)斯特林技(ji)術中國已經有了比較大的突破，上海711所(suo)已經可以生產(chan)該技(ji)術的產(chan)品，目(mu)前主要是設備可靠性(xing)和發電(dian)效率，以及自動(dong)化(hua)控制水平；
（5）燃料電池--該技(ji)術(shu)有(you)質子交換膜、固(gu)體氧化物(wu)、熔融硅酸(suan)鹽(yan)和氫氧重整等(deng)多種技(ji)術(shu)方式，該技(ji)術(shu)應(ying)用極為(wei)廣(guang)泛，污(wu)染極小，而且可(ke)以同燃氣輪機技(ji)術(shu)整合，發(fa)(fa)電效率(lv)將可(ke)能達到80%，是未來(lai)有(you)發(fa)(fa)展價(jia)值的技(ji)術(shu)；
（6）微型(xing)蒸汽(qi)輪(lun)(lun)機--蒸汽(qi)輪(lun)(lun)機是傳統的(de)技術，但是利用(yong)(yong)一部(bu)噪音(yin)小、振動小、運(yun)行方便可靠的(de)小型(xing)蒸汽(qi)輪(lun)(lun)機代替熱交換器，將其中一部(bu)分能(neng)量轉換為價值較(jiao)高的(de)電能(neng)，或(huo)者利用(yong)(yong)蒸汽(qi)管網中較(jiao)低品位的(de)蒸汽(qi)為制冰機組提供低溫冷能(neng)，可以更(geng)好地利用(yong)(yong)蒸汽(qi)中的(de)能(neng)量；
（7）微(wei)(wei)型(xing)水(shui)(shui)輪機和微(wei)(wei)型(xing)抽(chou)水(shui)(shui)蓄(xu)能(neng)電站--小(xiao)型(xing)、微(wei)(wei)型(xing)水(shui)(shui)輪機組不僅可以(yi)在(zai)有(you)水(shui)(shui)位落差的地(di)方使用(yong)(yong)，而且可以(yi)廣泛利用(yong)(yong)在(zai)分布式(shi)能(neng)源項目上。利用(yong)(yong)自來水(shui)(shui)管網的水(shui)(shui)能(neng)壓(ya)力，或(huo)者建筑物(wu)可能(neng)產生的落差進行發(fa)電，并(bing)在(zai)用(yong)(yong)電低(di)谷進行抽(chou)水(shui)(shui)蓄(xu)能(neng)，新(xin)型(xing)的微(wei)(wei)型(xing)水(shui)(shui)輪發(fa)電機組將何以(yi)采用(yong)(yong)電子(zi)變頻控制技術，調(diao)整電能(neng)品質；
（8）太陽(yang)(yang)能(neng)(neng)發(fa)電(dian)和太陽(yang)(yang)熱發(fa)電(dian)--利用太陽(yang)(yang)能(neng)(neng)量的(de)發(fa)電(dian)技(ji)(ji)術，將太陽(yang)(yang)熱發(fa)電(dian)與(yu)沼氣利用整(zheng)(zheng)合(he)，將光伏(fu)電(dian)池與(yu)建筑材料整(zheng)(zheng)合(he)，利用光導纖維與(yu)照明技(ji)(ji)術整(zheng)(zheng)合(he)等(deng)等(deng)；
（9）風(feng)(feng)(feng)能(neng)--風(feng)(feng)(feng)力(li)發電(dian)是能(neng)源發展的一個(ge)重要方向(xiang)，在大(da)型風(feng)(feng)(feng)場大(da)量(liang)利用大(da)型風(feng)(feng)(feng)機發電(dian)將何以代替現(xian)有的火力(li)發電(dian)系統，但是對于居(ju)住(zhu)分散的用戶小型的風(feng)(feng)(feng)力(li)發電(dian)系統更加具(ju)有普及(ji)意(yi)義，小型風(feng)(feng)(feng)力(li)發電(dian)系統主要需要解決(jue)的是成本、可靠(kao)性和(he)蓄能(neng)問題；
（10）余(yu)熱(re)(re)制(zhi)冷(leng)(leng)系(xi)(xi)統(tong)(tong)--利用動(dong)力機產生的余(yu)熱(re)(re)供熱(re)(re)制(zhi)冷(leng)(leng)是分布式(shi)熱(re)(re)電冷(leng)(leng)三(san)聯供系(xi)(xi)統(tong)(tong)的重要環節，尤其是制(zhi)冷(leng)(leng)，可以(yi)采(cai)用吸(xi)收式(shi)制(zhi)冷(leng)(leng)，也可以(yi)采(cai)用吸(xi)附式(shi)，以(yi)及余(yu)熱(re)(re)--動(dong)力轉換--低溫(wen)制(zhi)冷(leng)(leng)等(deng)技術(shu)，這(zhe)些技術(shu)均比較成(cheng)熟，關鍵是系(xi)(xi)統(tong)(tong)的集成(cheng)率，以(yi)及造價等(deng)問題；
與分布式能源系統相關的一次和二次能源相關技術：
（1）天然(ran)氣(qi)系統的優化利用，以及管(guan)道輸送技術(shu)；
（2）液化(hua)天然氣(qi)(qi)的(de)生(sheng)產(chan)和利用(yong)--分散化(hua)的(de)液化(hua)天然氣(qi)(qi)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)可以(yi)(yi)利用(yong)石油(you)開采中(zhong)的(de)伴生(sheng)氣(qi)(qi)資源，減少溫室氣(qi)(qi)體排放(fang)，資源的(de)綜合利用(yong)率，液化(hua)天然氣(qi)(qi)利用(yong)中(zhong)對于冷能(neng)(neng)的(de)有效利用(yong)可以(yi)(yi)有效節能(neng)(neng)等等，在(zai)液化(hua)天然氣(qi)(qi)利用(yong)中(zhong)，將產(chan)生(sheng)大量的(de)新課題；
（3）煤(mei)層氣和礦井瓦(wa)斯(si)利用，可能(neng)有(you)60%以上的(de)礦工是死在(zai)中國(guo)的(de)礦井里，而(er)瓦(wa)斯(si)爆(bao)炸是元兇之(zhi)一，減少礦工死亡和煤(mei)層氣和礦井瓦(wa)斯(si)資源(yuan)的(de)利用有(you)著(zhu)密切(qie)關聯，利用煤(mei)層氣和礦井瓦(wa)斯(si)發電(dian)等技術不僅(jin)可以挽救無數礦工的(de)生命，還能(neng)有(you)效減少溫室(shi)氣體(ti)排放，緩解(jie)全(quan)球變暖(nuan)問題；
（4）可燃冰(bing)--存(cun)在于(yu)海底(di)和高寒地區的天(tian)然(ran)氣水(shui)化合物是(shi)人(ren)類(lei)未(wei)來的主要能(neng)源，它是(shi)為分布(bu)式(shi)能(neng)源系統提(ti)供燃料(liao)的重要途徑；
（5）煤(mei)地下(xia)氣化--中國目(mu)前有100億噸以上的(de)煤(mei)炭(tan)資源在開(kai)發過(guo)程中被遺棄(qi)在地下(xia)，如何利(li)用可控地下(xia)氣化技(ji)術將(jiang)其(qi)變為氣體燃料回(hui)收利(li)用是中國煤(mei)炭(tan)工(gong)業(ye)的(de)重要(yao)課題(ti)；
（6）地(di)熱(re)(re)--利用(yong)和開發地(di)熱(re)(re)資(zi)源，將地(di)下低品位熱(re)(re)能轉換為高品位的電能或冷能是(shi)技(ji)術的關鍵；
（7）深層海(hai)水冷能--利用沿(yan)海(hai)深層海(hai)水的低溫(wen)資源(yuan)，解決沿(yan)海(hai)城市的制冷問題，；
（8）水能(neng)--利(li)用水利(li)資源，特別是小型(xing)水電設施解決農村以水代柴，保護(hu)植被；
（9）沼氣--利用(yong)城市垃圾、農村廢棄(qi)物資源等進(jin)行(xing)發電或熱電聯(lian)產，減少溫(wen)室氣體排放(fang)，資源綜合利用(yong)水平；
（10）甲(jia)醇(chun)--利用煤等礦物資源生(sheng)產甲(jia)醇(chun)，以代替石油。甲(jia)醇(chun)可以滿足燃(ran)料(liao)電池對氫的需要；
（11）乙(yi)醇--利用植物(wu)資源生產乙(yi)醇，以(yi)代替石油和其(qi)他(ta)礦物(wu)燃料(liao)(liao)，乙(yi)醇可以(yi)作為燃料(liao)(liao)直接使用，也可以(yi)作為燃料(liao)(liao)電池的(de)氫分離(li)的(de)原料(liao)(liao)；
（12）氫--對于氫的(de)利用(yong)將(jiang)決定人(ren)類(lei)的(de)未來，如何從水中(zhong)低成本地(di)重整氫氣將(jiang)是技術的(de)關鍵；
（13）壓縮空氣--利用低估電力(li)(li)或(huo)其(qi)他能(neng)源生產高壓空氣，作為汽車和其(qi)他動(dong)力(li)(li)設備(bei)，以(yi)及分布式能(neng)源的動(dong)力(li)(li)源，主要解(jie)決(jue)高增壓比壓縮技術、設備(bei)小型化、材(cai)料和效率等問題。
智能控(kong)制與群控(kong)優化技術：
（1）分布式能源(yuan)機組(zu)和系統自身的智能化控(kong)制--解(jie)決設備“無人職守”問題(ti)，能夠根據需求進行(xing)調節，自動(dong)跟蹤電、熱、冷負(fu)荷；
（2）分(fen)布式(shi)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)與(yu)載體的信息互(hu)動--解(jie)決(jue)分(fen)布式(shi)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)系(xi)統成為智能(neng)(neng)化建筑的一個組成部(bu)分(fen)，與(yu)建筑系(xi)統的需求進行優化整合，建筑的能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)可靠性和節能(neng)(neng)性；
（3）分布式能(neng)源(yuan)機(ji)組(zu)的(de)聯合控制--分布式能(neng)源(yuan)采用模塊化(hua)組(zu)合設計，需要對模塊組(zu)合聯合控制，根據需求(qiu)變化(hua)進(jin)行(xing)智能(neng)調節(jie)，決(jue)定每一模塊的(de)運行(xing)狀態(tai)和模塊之間的(de)調節(jie)優(you)化(hua)關系(xi)；
（4）遠(yuan)程(cheng)遙控(kong)--通過電話線、因(yin)特網、無(wu)線網絡和(he)電源線對設備(bei)進行遠(yuan)程(cheng)監視(shi)控(kong)制；
（5）群控優(you)化--根據一個區域內各種用(yong)戶對于電力、熱力、制(zhi)冷等需求(qiu)的變化，以(yi)及燃料(liao)、氣溫變化趨勢、蓄能(neng)量(liang)庫存等等因素，優(you)化控制(zhi)各個用(yong)戶的分(fen)布式(shi)能(neng)源系統(tong)，以(yi)及公共能(neng)源系統(tong)，進(jin)行(xing)多(duo)系統(tong)容(rong)錯優(you)化，減少(shao)冗余，各系統(tong)的需求(qiu)適(shi)應性；
（6）智能電網技術--必須建(jian)立電網信息化(hua)管理系統。
（7）信(xin)息化計(ji)量與結(jie)算系(xi)(xi)統(tong)--建(jian)立網絡化能(neng)源系(xi)(xi)統(tong)的各(ge)種能(neng)源產品和各(ge)個(ge)用戶與分(fen)布式(shi)能(neng)源設施擁有(you)者之間、各(ge)時段(duan)間根據預約定價進行計(ji)量和結(jie)算的智能(neng)系(xi)(xi)統(tong)；
（8）自動(dong)信息(xi)(xi)發(fa)布(bu)系統--對于用戶(hu)(hu)與(yu)臨近用戶(hu)(hu)能(neng)(neng)源使用狀態、用戶(hu)(hu)與(yu)臨近用戶(hu)(hu)的(de)分布(bu)式能(neng)(neng)源系統伺(si)服狀態、以(yi)及燃(ran)料(liao)(liao)系統和公共(gong)能(neng)(neng)源供(gong)應系統的(de)運(yun)行(xing)狀態信息(xi)(xi)進行(xing)發(fa)布(bu)，以(yi)便智能(neng)(neng)化(hua)建筑、用戶(hu)(hu)能(neng)(neng)源管(guan)理系統、分布(bu)式能(neng)(neng)源設(she)(she)施(shi)、儲能(neng)(neng)設(she)(she)施(shi)、設(she)(she)備運(yun)行(xing)服務機(ji)構、以(yi)及燃(ran)料(liao)(liao)供(gong)應者(zhe)和公共(gong)電網能(neng)(neng)夠根據(ju)每(mei)一信息(xi)(xi)源所(suo)發(fa)布(bu)的(de)實時信息(xi)(xi)進行(xing)狀態優化(hua)調(diao)整，實現資(zi)源共(gong)享。
綜合(he)系統優化技術：
（1）多種能(neng)源(yuan)(yuan)系(xi)(xi)(xi)統(tong)整(zheng)合優(you)化(hua)(hua)(hua)--將(jiang)(jiang)(jiang)各種不(bu)同的(de)(de)能(neng)源(yuan)(yuan)系(xi)(xi)(xi)統(tong)進行聯合優(you)化(hua)(hua)(hua)，例如：將(jiang)(jiang)(jiang)分布式能(neng)源(yuan)(yuan)與(yu)傳統(tong)能(neng)源(yuan)(yuan)系(xi)(xi)(xi)統(tong)整(zheng)合后，進行聯合優(you)化(hua)(hua)(hua)；或者，將(jiang)(jiang)(jiang)分布式能(neng)源(yuan)(yuan)系(xi)(xi)(xi)統(tong)與(yu)冰蓄冷系(xi)(xi)(xi)統(tong)整(zheng)合并進行聯合再優(you)化(hua)(hua)(hua)，將(jiang)(jiang)(jiang)微型燃氣輪機與(yu)熱泵系(xi)(xi)(xi)統(tong)整(zheng)合優(you)化(hua)(hua)(hua)，以(yi)及太(tai)陽能(neng)與(yu)分布式系(xi)(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)優(you)化(hua)(hua)(hua)整(zheng)合等(deng)等(deng)，達到取長補短的(de)(de)目的(de)(de)，發揮(hui)各個系(xi)(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)綜(zong)合優(you)勢；
（2）將(jiang)分(fen)布式能源(yuan)與交通系統(tong)整(zheng)合優化--利用低谷(gu)電(dian)力(li)為電(dian)動(dong)汽車(che)蓄電(dian)或(huo)燃料(liao)電(dian)池汽車(che)儲(chu)氫等，將(jiang)燃料(liao)電(dian)池和混合動(dong)力(li)汽車(che)作為電(dian)源(yuan)形成隨著人流移(yi)動(dong)的電(dian)源(yuan)和供水系統(tong)。實現節(jie)約投資經費；
（3）分(fen)布式(shi)(shi)能源系統電(dian)網接入(ru)研究--解決(jue)分(fen)布式(shi)(shi)能源與(yu)現有電(dian)網設施(shi)的兼容、整合等問(wen)題(ti)；
（4）蓄(xu)(xu)(xu)(xu)能(neng)技術(shu)--通過蓄(xu)(xu)(xu)(xu)能(neng)技術(shu)的開發應用(yong)，解決能(neng)源(yuan)的延時(shi)性調(diao)節(jie)問題，能(neng)源(yuan)系統的容(rong)錯能(neng)力，其中包(bao)(bao)括(kuo)蓄(xu)(xu)(xu)(xu)電(dian)、蓄(xu)(xu)(xu)(xu)熱(re)、蓄(xu)(xu)(xu)(xu)冷(leng)和蓄(xu)(xu)(xu)(xu)能(neng)四個技術(shu)方向。蓄(xu)(xu)(xu)(xu)電(dian)包(bao)(bao)括(kuo)化學蓄(xu)(xu)(xu)(xu)電(dian)：電(dian)池；物理蓄(xu)(xu)(xu)(xu)電(dian)：飛輪和水能(neng)、氣能(neng)。蓄(xu)(xu)(xu)(xu)熱(re)包(bao)(bao)括(kuo)項(xiang)變蓄(xu)(xu)(xu)(xu)熱(re)、熱(re)水、熱(re)油和蒸汽(qi)等多種(zhong)形式。蓄(xu)(xu)(xu)(xu)冷(leng)：冰和水。蓄(xu)(xu)(xu)(xu)能(neng)包(bao)(bao)括(kuo)物理蓄(xu)(xu)(xu)(xu)能(neng)：機械蓄(xu)(xu)(xu)(xu)能(neng)、水蓄(xu)(xu)(xu)(xu)能(neng)、以(yi)及記憶金屬(shu)蓄(xu)(xu)(xu)(xu)能(neng)等多種(zhong)方式；
（5）地(di)源蓄能技術--利(li)用(yong)地(di)下水(shui)和(he)(he)土(tu)壤將冬季(ji)的冷和(he)(he)夏(xia)季(ji)的熱(re)蓄能儲存，進行季(ji)節性調節使(shi)用(yong)，結合熱(re)泵技術進行直接(jie)利(li)用(yong)，減(jian)少城市熱(re)島效應(ying)；
（6）網(wang)絡式能源(yuan)(yuan)系統--互(hu)聯網(wang)式的(de)分布式能源(yuan)(yuan)梯級利用(yong)(yong)系統是未來能源(yuan)(yuan)工業的(de)重要形(xing)態。 資(zi)源(yuan)(yuan)深度利用(yong)(yong)技術：
（1）天(tian)然氣凝結水技(ji)術--利用天(tian)然氣燃燒后(hou)的化(hua)學(xue)反應結果回收水，解決部分城(cheng)市(shi)水資源緊缺問題；
（2）將(jiang)分(fen)布式能(neng)源(yuan)(yuan)與(yu)大(da)棚(peng)結合的技術--將(jiang)分(fen)布式能(neng)源(yuan)(yuan)系統(tong)發電設備排(pai)(pai)除的余(yu)熱(re)、二氧化碳和水蒸(zheng)汽(qi)注入大(da)棚(peng)，作為氣(qi)體肥料和熱(re)源(yuan)(yuan)，解決城(cheng)市綠化和蔬(shu)果供應，同時減(jian)少溫室氣(qi)體和其他(ta)污染(ran)物排(pai)(pai)放問題；
（3）利用(yong)發(fa)電(dian)制冷(leng)的(de)冷(leng)卻水(shui)(shui)(shui)生產(chan)生活熱水(shui)(shui)(shui)的(de)技術--利用(yong)熱泵的(de)技術，將低品位(wei)熱源轉換為較高品位(wei)的(de)生活熱水(shui)(shui)(shui)，減少能源消耗(hao)；
（4）空(kong)調系統(tong)廢熱回(hui)收技術--發展全(quan)新(xin)風空(kong)調系統(tong)中(zhong)有效利用(yong)回(hui)風中(zhong)的余(yu)熱和余(yu)冷，減少能耗；
（5）污水水源(yuan)熱(re)泵系統--利用(yong)生活污水中的(de)熱(re)量；
（6）小(xiao)型生(sheng)物質沼氣生(sheng)產(chan)技術--利用民(min)用設施污水、垃圾和大棚廢棄生(sheng)物質就地生(sheng)產(chan)沼氣的技術。
未來(lai)20年中國能源技術發展方向——分布式(shi)能源及相關技術
