摘要：随着经济和科技水平的快速发展，分布式能源是靠近用户端的能源综合利用系统，可以独立运行，也可以并网运行。一次能源采用气体燃料或可再生能源；二次能源以靠近用户侧的冷热电为主，通过能源梯级利用的方式，实现直接满足用户多种能源需求的目的。在传统的能源供应模式中，由电网满足电力需求，由燃气或者是燃油锅炉提供热能。先进燃煤电厂的供电效率通常可达40％，传统的工业锅炉只有70％左右的热效率，使用化石能源的传统能源利用方式导致大量的温室气体排放，电力与热能分开生产的方式效率低下，对环境的污染较大。分布式能源系统则是将冷热电三者联合生产，一次能源利用效率可达80％～90％，而且具有能效梯级利用、损耗小、污染低、系统经济性好、运行灵活等特点，被认为是解决能源瓶颈的有效方案，从而被各个国家广泛应用。为了深入分析分布式能源的技术原理和发展现状，本文通过文献综述着重介绍不同类型分布式能源系统的特点。
关键字：分布式能源；运行；优化策略
引言
随着社会用能需求的不断增加，对能源的清洁环保要求也不断提高。分布式冷热电三联供系统作为能源互联网中的重要组成部分，因其较高的能源综合利用效率、良好的节能性和经济性等优点在各地推广落地。分布式能源是指将发电系统以小规模、小容量（数千瓦至15MW）、模块化、分散式的方式布置在用户附近，可独立地输出电、热和冷能的系统[1]。使用分布式能源系统的主要方式有热电联供形式，冷热电三联供形式等等。针对分布式能源系统的实际应用环境，在分布式能源测试系统的基础上，设计了基于传感器等模块数据采集的分布式能源测试系统，并实现了测试系统在MCGS组态软件基础上进行二次开发，建立“分布式能源系统试验平台”。
1分布式能源技术
1.1热电联产
热电联产是利用热机或者电站从单一燃料或能量源在靠近用户侧同时生产电力和热能，以满足用户变化的热电需求。在单独的电力生产中，通常有一定比例的热量作为废热被放弃，但是在热电联产系统中，低位热量可以被回收，达到能量最大化利用的目的。如前文所述，我国先进燃煤发电厂的供电效率一般为40％，热电联产的综合能源利用效率在70％以上。一般，热电联系统被分为蒸汽轮机、燃气轮机、往复式内燃机、斯特林机。热电联产蒸汽轮机是一项成熟的能源利用技术，能够同时承担供热和发电两种任务，主要有凝汽式、背压式和抽汽背压式等几种型式。将汽轮机改造设计成一次调节抽汽或二次调节抽汽式，从而实现能源梯级利用，做到“能质匹配”。与其他几种热电联产方式相比较，蒸汽轮机具有较低的运行维护费用。虽然蒸汽轮机的发电效率只有7％-30％，但是系统的综合效率较高，可达80％以上。同时，蒸汽轮机具有较大的单机容量（0.05-500ＭＷ），因此蒸汽轮机被广泛应用于负荷调节波动不大的工业对象。燃气轮机是一种高技术含量的发电设备，具有高效率、低能耗、无环境污染、启动快等优点。由于天然气价格较低且储量较大，因此大容量的热电联产系统较多地应用燃气轮机。燃气轮机的发电效率要高于蒸汽轮机的发电效率，同时燃气轮机的安装费用也低于蒸汽轮机。另外，燃气轮机的排气温度较高，可作为二次能源进行利用，如作为溴化锂吸收式制冷剂的热源。燃气轮机主要分为开式燃气轮机、闭式燃气轮机以及微型燃气轮机。微型燃气轮机具有体积小、无污染、无噪声，便于携带和安装的特点，目前主要应用于汽车等设备。
1.2储能
储能技术通过储存电能可以满足一段时间内电能或热能／冷能需求，具有削峰填谷、调频调压、平滑过渡、减轻电网波动的作用。储能技术可以解决间歇性可再生能源受环境因素限制的缺陷，保证能源系统的供需平衡。根据储能技术能量存储原理的不同，储能技术可以分为物理储能、电气储能和储热技术三种。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前，较多的储能技术正处于技术研发和市场示范两个阶段。据中关村储能产业技术联盟的不完全统计，截至2017年底，全球已投运储能项目的总装机容量175.4ＧＷ。其中，商业化最成熟的抽水蓄能的装机容量占比最大，为96％；电化学储能的装机容量为2.93ＧＷ，占比仅1.7％。
2系统优化运行分析
2.1过渡季典型日优化运行方案设计与效果
过渡季度假区冷热负荷需求相对较少，同时存在冷热负荷的需求。根据冷负荷特征，在过渡季典型日00:00-6:00期间，度假区对冷量的需求比较低，此时，开启离心式冷水机供给用户冷负荷，离心式冷水机产生的多余冷量可储存在蓄冷槽。6:00-9:00期间，用户冷量需求低，可由蓄水槽供冷满足。10:00-19:00，冷负荷需求进入高峰期，开启溴化锂冷水机和蓄冷槽共同为用户供冷。夜间，用户冷负荷需求低，只开启离心式冷水机组提供冷量，直到第二天上午6:00。由上述冷水机组的运行状可知：22:00-6:00，仅开启离心式冷水机，满足用户冷需求之外的多余冷量储存在蓄水槽，6:00-9:00由蓄水槽供冷，10:00-19:00溴化锂冷水机和蓄水槽供冷。
2.2系统介绍及设计方案
在实验室设备的基础上，组建一个测试系统。主要设计方案：将实验室各设备上的重要位置点加以安装压力传感器、温度传感器或流量传感器来随时测试各位置点的参数，通过输入模块设备采集信号，并将信号转换输送到电脑。利用在MCGS工控组态软件基础上二次开发的试验平台进行收集信号，并加以计算并在原先设计好的“东莞理工学院分布式能源系统试验平台”上显示出来，最后输送到大的显示器上方便显示。
2.3系统主界面设计
在这“分布式能源系统试验平台”上，我们可以明显的看出分布式能源系统的现场设备。通过MCGS软件传输过来的数据，我们可以明显地看出各现场设备各位置点的实时数据变化。系统软件中设备窗口利用设备构件来驱动外部设备，并将采集到的数据输送到实时数据库中。软件中的运行策略通过策略构件，将采集到的数据进行操作和处理。而用户窗口中的图像对象与实时数据库中的数据对象建立连接的关系，并且通过动画显示出来。
结语
按照原动机不同，分布式能源可分为热电联产、可再生能源、储能和燃料电池。对不同分布式能源的差异性进行了总结。本文分析了影响分布式能源经济性的条件，其中初始投资、燃料成本以及年利用率是关系分布式能源系统经济性的主要因素。与集中式能源系统相比，分布式能源系统具有独立、高效、节能、环保、经济等优势。将有助于对燃气三联供系统的节能性与经济性相结合的研究和分布式能源系统的发展。
参考文献:
［1］陈向国，汪集暘．科学、理性迎接我国地热资源开发利用第二春［Ｊ］．节能与环保，2017（10）：1234-1235.．
［2］自然资源部中国地质调查局，再生能源司，中国科学院科技战略咨询研究院，国务院发展研究中心资源，环境政策研究所．中国地热能发展报告（2018）［Ｒ］．北京：自然资源部中国地质调查局，2018.1578-1579．
［3］李佳佳，韩晓平．实现“十三五”能源规划目标需推进能源革命［Ｊ］．中国石油和化工，2017（3）：1004-1005．
［4］王朔，周格，禹习谦，等．储能技术领域发表文章和专利概览综述［Ｊ］．储能科学与技术，2017，6（4）：810－838．
论文作者:高维
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/9/18
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