分布式光伏降本增效獲顯著進展分布式能源迎來“技術(shù)奇點”

2017-12-12 15:39:04 來源:中能智庫　點擊量：評論 (0)

近年來，得益于電力技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)和儲能技術(shù)的快速發(fā)展，全球分布式能源項目呈現(xiàn)井噴式的發(fā)展。可再生能源發(fā)電和小型燃氣輪機技術(shù)的成熟使得平準化能源成本(LCOE)快速下降，分布式能源項目的經(jīng)濟性從

近年來，得益于電力技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)和儲能技術(shù)的快速發(fā)展，全球分布式能源項目呈現(xiàn)“井噴式”的發(fā)展?？稍偕茉窗l(fā)電和小型燃氣輪機技術(shù)的成熟使得平準化能源成本(LCOE)快速下降，分布式能源項目的經(jīng)濟性從過去的發(fā)展障礙一躍成為了驅(qū)動力;儲能技術(shù)為分布式能源帶來了更大的靈活性，可再生能源利用可以不受制于其間歇性的特征，多余的電力和熱力也可以得到儲存;信息和通信技術(shù)在電網(wǎng)中的應用極大地提高了對能源實時數(shù)據(jù)訪問的能力，物聯(lián)網(wǎng)作為通信基礎設施的發(fā)展推動分布式能源系統(tǒng)從單純的機械設備向智能化、數(shù)字化演進。在技術(shù)創(chuàng)新的引領(lǐng)下，分布式能源系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)集中式“發(fā)電—輸電—用電”模式的諸多優(yōu)勢得到了強化：更高的綜合能源利用效率、更少的污染物和溫室氣體排放、強化的系統(tǒng)穩(wěn)定性和供能安全，以及更低的用能成本。分布式能源技術(shù)所倚賴的電力、通信、儲能技術(shù)全面進入成熟階段，已經(jīng)非常臨近打破傳統(tǒng)能源技術(shù)成本壁壘的平衡點。時至今日，我們即將迎來分布式能源發(fā)展的“技術(shù)奇點”。

分布式供能技術(shù)

分布式供能技術(shù)是分布式能源系統(tǒng)的核心，其中包括各種發(fā)電技術(shù)及熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)等。例如，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本模塊是進行光電轉(zhuǎn)換的光伏陣列，分布式天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)系統(tǒng)的核心是燃氣輪機或者內(nèi)燃機(也可以使用其他燃料或者技術(shù)，比如生物質(zhì)能和燃料電池)。技術(shù)創(chuàng)新使得光伏組件和天然氣燃氣輪機等分布式供能設備能夠適應各種用能需求，同時成本也大幅下降，為分布式能源的普及創(chuàng)造了客觀條件。

天然氣分布式能源技術(shù)以燃氣輪機或燃氣內(nèi)燃機等設備為核心，在發(fā)電的同時，利用燃機產(chǎn)生的余熱為用戶供熱和制冷。采用能源梯級利用的模式，天然氣冷、熱、電三聯(lián)供(CCHP)機組的綜合能源利用效率遠高于獨立的發(fā)電和供熱系統(tǒng)，如西門子SGT-300型燃氣輪機機組其冷熱電三聯(lián)供項目的燃料利用效率通?？蛇_到80%以上，同時用能成本可降低約40%。另一方面，更高的效率也意味著更少的排放。相比于傳統(tǒng)的燃煤發(fā)電和燃煤鍋爐，天然氣分布式能源在氮氧化物、二氧化硫和煙塵的排放上具有先天優(yōu)勢，燃氣發(fā)電的二氧化碳排放量也僅為燃煤發(fā)電的一半。此外，燃氣輪機獨具的燃料靈活性也使其非常適用于分布式能源領(lǐng)域。近期，中電(成都)綜合能源有限公司位于四川省成都高新科技產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)西部園區(qū)的分布式能源站項目就采用了此種設備。由于四川有得天獨厚的天然氣資源，該公司計劃利用兩臺西門子SGT-800型燃氣輪機燃料靈活性的特點，進一步降低能源成本。

世界范圍內(nèi)，發(fā)達國家在燃氣輪機、燃氣內(nèi)燃機等核心動力設備的設計、試驗和制造上仍占據(jù)主導地位，同時在關(guān)鍵零部件的制造過程中不斷引入新技術(shù)。其中，3D打印(又稱“增材制造”)已經(jīng)成為燃機制造企業(yè)的下一個技術(shù)突破口。利用3D打印技術(shù)，西門子等企業(yè)完成了葉片等零部件的試制和滿負荷試驗，并有望將3D打印應用于其余燃機部件的設計和批量生產(chǎn)中。3D打印技術(shù)可以大幅縮短設備的研發(fā)周期，改善零部件的性能，提高設備的運行效率，充分發(fā)揮技術(shù)創(chuàng)新的潛能。

分布式光伏發(fā)電領(lǐng)域，在技術(shù)創(chuàng)新的推進下，“降本”和“增效”兩個光伏系統(tǒng)發(fā)展根本目標都取得了積極的進展。得益于傳統(tǒng)的晶硅材料不斷研發(fā)以及碲化鎘、銅銦鎵硒、鈣鈦礦等新型材料技術(shù)的突破，光伏組件能量轉(zhuǎn)換效率不斷提高，抗老化、抗紫外、導熱、阻燃等性能也大幅提升。金剛線切割、鈍化發(fā)射區(qū)背面電池(PERC)技術(shù)等成為行業(yè)熱詞，得到市場的逐漸認可;與此同時，之前甚少企業(yè)介入的全背接觸式電池(IBC)、異質(zhì)結(jié)電池(HIT)以及金屬纏繞背接觸電池(MWT)等高效電池技術(shù)也受到了越來越多企業(yè)的關(guān)注和投入。“十三五”光伏技術(shù)創(chuàng)新規(guī)劃提出，2020年前將晶硅太陽能電池效率提高到23%以上的目標，實現(xiàn)HIT、IBC等電池國產(chǎn)化等。從成本來看，同樣3KW規(guī)模的分布式戶用屋頂光伏電站成本已經(jīng)降低至3萬元人民幣以內(nèi)，較十年前成本下降了50%，分布式光伏“平價上網(wǎng)”的時代已經(jīng)越來越近。

值得一提的是，分布式天然氣和分布式可再生能源的多能互補具有協(xié)同效益，將成為分布式供能技術(shù)未來發(fā)展的重要方向。以天然氣CCHP機組協(xié)同分布式光伏項目為例，可再生能源的加入使系統(tǒng)的綜合能源利用效率以及減排效益得到進一步提升;多能互補的系統(tǒng)不受單一能源品種的限制，天然氣與太陽能互為補充，增強了系統(tǒng)供能的安全性;在配備了儲能設施的系統(tǒng)中，光伏的波動性得以抑制，燃氣機組也可以在適當范圍內(nèi)進行靈活調(diào)度，保證供能區(qū)域和電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

儲能技術(shù)

儲能是分布式能源系統(tǒng)中至關(guān)重要的一環(huán)，儲能單元的存在使得原本只能“即發(fā)即用”的電、熱能的靈活應用成為可能。目前，儲能的應用場景主要分為熱能儲存(蓄冷和蓄熱)和電能儲存兩部分。蓄冷和蓄熱設施可以優(yōu)化天然氣分布式系統(tǒng)的運行并提高項目的經(jīng)濟效益，而電能儲存則可以彌補分布式可再生能源波動性和間歇性的不足，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定輸出。從儲能介質(zhì)來看，可以分為電池、氫、罐熱、地熱、冰熱等。