當里夫金在2011年的著(zhù)作中提出這樣一幅場(chǎng)景的時(shí)候，大家或許會(huì )感到驚嘆，但引起的共鳴僅僅是“未來(lái)的能源系統將朝著(zhù)可再生能源發(fā)展”的泛泛之論而已。短短數年時(shí)間，技術(shù)進(jìn)步、政策完善、商業(yè)模式建立以及業(yè)界對分布式能源認知的提升使得夢(mèng)想不僅照進(jìn)了現實(shí)，且愈發(fā)豐滿(mǎn)起來(lái)。能源互聯(lián)網(wǎng)、分布式、微網(wǎng)、多能互補不再是遙遠而陌生的概念，而是當下切切實(shí)實(shí)發(fā)生著(zhù)的、觸手可及的事物。
如果說(shuō)2013年以來(lái)中國風(fēng)電光伏等可再生能源的大規模集中式應用標志著(zhù)能源轉型剛剛拉開(kāi)大幕的話(huà)，2016年之后，分布式光伏、分布式地熱、分布式天然氣和分布式生物質(zhì)能等分布式清潔能源多能互補系統的崛起標志著(zhù)能源轉型告別“野蠻生長(cháng)”階段，正式邁進(jìn)以“提質(zhì)增效”為核心的第二階段。
認識到當前國際國內不可阻擋的能源轉型時(shí)代背景以及分布式能源在未來(lái)能源體系中扮演的越來(lái)越重要的角色，第一財經(jīng)研究院重磅推出《能源轉型大時(shí)代中的分布式能源》研究簡(jiǎn)報專(zhuān)題。此篇為開(kāi)卷篇，一財研究院將在接下來(lái)的三篇文章中繼續從“分布式能源的技術(shù)創(chuàng )新”、“分布式能源在微電網(wǎng)中的應用”以及“融資和商業(yè)模式創(chuàng )新”等多個(gè)方面全面分析和呈現分布式能源發(fā)展的最新趨勢和動(dòng)向。希望以此拋磚引玉，力促行業(yè)同仁為中國能源轉型和分布式能源發(fā)展貢獻真知灼見(jiàn)。
不斷變革的能源時(shí)代
能源資源及使用方式的根本性變化推動(dòng)著(zhù)人類(lèi)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展。在原始的“能源V0”時(shí)代，薪柴是人類(lèi)賴(lài)以生存的主要能源;“能源1.0”時(shí)代，煤炭對于薪柴而言是“新能源”，煤驅動(dòng)的蒸汽機大大提升了勞動(dòng)效率;在“能源2.0”時(shí)代，石油成為了主角，石油驅動(dòng)的汽車(chē)使人類(lèi)的運輸和出行效率成倍上升;進(jìn)入“能源3.0”時(shí)代，傳統的高碳、高污染的化石能源逐漸被清潔、低碳的可再生能源替代。但這仍舊不是終章，若干年超高速的可再生能源發(fā)展也相當程度地暴露出了大規模集中式發(fā)展方式的短板，“棄風(fēng)棄光”、上網(wǎng)難、售電難等問(wèn)題成了發(fā)展的瓶頸。整合信息技術(shù)與可再生能源技術(shù)的分布式能源正在構建全新的“能源4.0”，以實(shí)現能源的清潔、高效、穩定利用。當然，代際之間的交替是循序漸進(jìn)的，并沒(méi)有絕對的界限，在相當長(cháng)的時(shí)間內多種能源利用形式將齊頭并進(jìn)共同存在。
需要意識到的是，能源轉型的趨勢雖然是全球共通的，但無(wú)論從時(shí)間還是空間尺度來(lái)看，能源轉型并不存在一個(gè)完美的模式去套用于全球所有國家。從能源轉型的歷史看，能源變革是通過(guò)漫長(cháng)的動(dòng)態(tài)積累過(guò)程從而實(shí)現從量變到質(zhì)變的跨越的。在這一過(guò)程中，無(wú)疑有的國家步伐較快，而有的國家步伐緩慢。例如，發(fā)達國家自從工業(yè)革命開(kāi)始大規模利用煤炭已經(jīng)一百多年，經(jīng)歷了能源轉型的各個(gè)階段，北歐等國的清潔能源甚至已經(jīng)逐漸取代化石能源成為主體能源，而在尼泊爾等南亞國家，煤炭尚未成為“過(guò)氣”能源，大部分居民仍舊以薪柴作為日常的主要能源來(lái)源。從能源轉型的的地理分布來(lái)看，分布不均衡是另外一重制約能源轉型的重要因素。全球尚存在大量的無(wú)電、缺能人口。在非洲撒哈拉以南、亞太等廣大地區，很多民眾連基本的用能需求都無(wú)法滿(mǎn)足，談何能源轉型?因此，能源轉型注定是一個(gè)循序漸進(jìn)、量力而為的過(guò)程，不可一概而論、強行攤派。
基于對能源轉型的上述理解，全球能源變革正在凝聚共識，并形成全球參與的新動(dòng)力。德國制定了2050能源轉型目標;法國頒布了《能源轉型法》;中國也正在制定2050年能源轉型路線(xiàn)圖。針對能源轉型這一共同的愿景，國際社會(huì )在第二屆國際能源變革論壇上達成了“蘇州共識”，強調推動(dòng)能源變革是化解全球能源資源和環(huán)境約束、實(shí)現可持續發(fā)展的根本途徑，需要國際社會(huì )的共同行動(dòng)并將最終惠及全球。雖然各國國情有所不同，所處的發(fā)展階段和能源利用方式也不盡相同，但基于自愿減排原則的《巴黎協(xié)定》前所未有地將全球196個(gè)國家通過(guò)綠色低碳能源應對氣候變化的努力聯(lián)結在一起，盡管美國聯(lián)邦政府宣布退出《巴黎協(xié)定》，但中國和歐盟作為領(lǐng)導者繼續推進(jìn)應對氣候變化努力的共同表態(tài)足夠振奮人心。美國民間、州、市層面自發(fā)形成的氣候聯(lián)盟也將決定退出《巴黎協(xié)定》的特朗普置于了“孤家寡人”的尷尬境地。在剛剛召開(kāi)的G20領(lǐng)導人峰會(huì )上，除美國以外的所有19個(gè)國家在氣候變化議題上達成了共識，標志著(zhù)美國退出《巴黎協(xié)定》后國際社會(huì )應對氣候變化新秩序、新格局基本確立。
分布式能源崛起的邏輯
“分布式”能源顧名思義，是相較于傳統的“集中式”能源利用方式而言的，是指建立在用戶(hù)負荷中心附近而非遠距離傳輸的能源綜合利用系統，涵蓋發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)、儲能和能源管理系統等多種形式，比如家用太陽(yáng)能發(fā)電系統或戶(hù)用壁掛式燃氣供暖系統都是常見(jiàn)的分布式能源。早期的分布式能源是在熱電聯(lián)產(chǎn)系統(CHP)的基礎上發(fā)展而來(lái)，隨后分布式能源系統逐漸擴展到用戶(hù)側的多種能源類(lèi)型的冷、熱、電、蒸汽多聯(lián)供(CCHP)系統以及可再生能源發(fā)電系統，其中又以天然氣為燃料的分布式能源系統為主流，其次是分布式光伏、地熱和生物質(zhì)能等。Arup和西門(mén)子聯(lián)合發(fā)布的《分布式能源》白皮書(shū)提到，在不斷變革的能源時(shí)代背景下，未來(lái)的能源系統面臨化石能源價(jià)格不穩定、能源供應安全風(fēng)險增大、導致災難性氣候變化等迫切問(wèn)題，為此構建成本穩定、可靠性好、恢復力強、清潔低碳的能源利用方式將是未來(lái)經(jīng)濟可持續發(fā)展的關(guān)鍵所在。
相對于大規模集中式的發(fā)電或供熱項目，分布式能源系統的諸多優(yōu)勢已被廣泛接受，如一次能源效率高、能源自足、可靠性高、環(huán)境污染小、就近消納、投資少收益高等。通過(guò)多能互補和能源梯級利用的方式，分布式能源系統的整體能源效率和經(jīng)濟性都能得到顯著(zhù)。通過(guò)規模部署，分布式能源還可實(shí)現經(jīng)濟效益、社會(huì )效益和環(huán)境效益的統一，降低電網(wǎng)成本，減少溫室氣體排放，延伸電力供應。正因為上述原因，分布式能源已在德國、美國、英國、丹麥、荷蘭、日本等發(fā)達國家得到廣泛應用。以德國為例，德國雖然不是世界上最早開(kāi)始推廣分布式能源的國家，卻是分布式能源應用最廣范也最成功的國家之一。德國分布式能源約占總裝機容量的比例高達一半左右，絕大部分可再生能源發(fā)電屬于分布式能源，天然氣發(fā)電中大部分熱電聯(lián)產(chǎn)和一部分小型發(fā)電站也以分布式形式利用。同時(shí)德國也涌現了如西門(mén)子公司等全球卓越的分布式能源技術(shù)領(lǐng)跑者。
從中國的視角來(lái)看，隨著(zhù)中國經(jīng)濟發(fā)展進(jìn)入“新常態(tài)”，中國能源行業(yè)發(fā)展的根本目標已是天壤之別。過(guò)去，中國經(jīng)濟持續的高速增長(cháng)導致能源供應短缺，那時(shí)的時(shí)代主線(xiàn)是擴大能源生產(chǎn)以保障供應;如今，經(jīng)濟發(fā)展放緩，能源供給能力已遠超需求，反而是技術(shù)、環(huán)境、價(jià)格、效率等問(wèn)題制約了進(jìn)一步發(fā)展，中國能源發(fā)展的問(wèn)題從數量問(wèn)題逐漸轉為質(zhì)量問(wèn)題。短短五年間，中國見(jiàn)證了可再生能源在裝機容量方面的爆發(fā)式增長(cháng)。然而，嚴重的“棄風(fēng)棄光”問(wèn)題成為了限制可再生能源進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。分布式能源的特征符合中國下一階段能源發(fā)展“提質(zhì)增效”的目標，因此分布式能源在中國也顯現了迅猛崛起的勢頭。分布式光伏累計裝機從2012年時(shí)的2.3GW快速上升至2016年底的10.3GW(如圖)，年均增長(cháng)率高達46%;分布式天然氣項目數(包括建成、在建、規劃)從2014年時(shí)的160個(gè)增長(cháng)至2015年底時(shí)的288個(gè)。
分布式清潔能源未來(lái)已來(lái)
技術(shù)的成熟、政策的鋪墊、商業(yè)模式等領(lǐng)域的創(chuàng )新，使得屬于分布式能源的未來(lái)已經(jīng)越來(lái)越快地到來(lái)，分布式清潔能源多能互補將是未來(lái)主要的綠色低碳能源利用方式。不久前的6月17日至23日，青海電網(wǎng)實(shí)現連續7天的清潔能源持續供電，其間實(shí)現“零排放”。國際上，葡萄牙電網(wǎng)曾于2016年5月7日至11日共107小時(shí)實(shí)現全清潔能源供電，主要以風(fēng)電為主，抽水蓄能電站參與調峰，且包含了部分燃氣電站發(fā)電。而青海僅依靠光伏、風(fēng)電和水電實(shí)現連續7天清潔能源供電，為真正100%清潔能源供電，意義更為重大。雖然青海的100%清潔能源供電并非完全由分布式能源完成，但這釋放了一個(gè)信號——即備受業(yè)界質(zhì)疑的分布式可再生能源由于波動(dòng)性大導致電網(wǎng)不穩定的問(wèn)題在多能互補、智能調度技術(shù)的支持下有望解決。
分布式能源扶持政策的密集下發(fā)說(shuō)明分布式能源發(fā)展已經(jīng)從之前的小范圍試點(diǎn)向大規模市場(chǎng)化鋪開(kāi)。隨著(zhù)電力體制改革放開(kāi)競爭性電力市場(chǎng)，“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源示范項目、多能互補集成優(yōu)化示范工程效果逐漸顯現，分布式能源發(fā)展的障礙逐漸被掃除，正在走上發(fā)展快車(chē)道。2017年3月，國家能源局下發(fā)了《關(guān)于開(kāi)展分布式發(fā)電市場(chǎng)化交易試點(diǎn)的通知》，為分布式能源下一步的市場(chǎng)化交易做好了政策準備。2017年6月，國網(wǎng)總公司下發(fā)《國家電網(wǎng)關(guān)于促進(jìn)分布式電源并網(wǎng)管理工作的意見(jiàn)》，矛頭直指分布式能源長(cháng)久以來(lái)面臨的“并網(wǎng)難”頑疾。
分布式能源項目政策及市場(chǎng)環(huán)境向好，但中國分布式能源裝備方面基礎較為薄弱，與擁有先進(jìn)分布式能源技術(shù)的國外企業(yè)開(kāi)展國際合作顯得十分必要。國內燃氣內燃機的功率主要集中在200-800kW，市場(chǎng)800kW和1000kW以上的燃氣內燃機幾乎全部依賴(lài)進(jìn)口，且相關(guān)技術(shù)都被國外歐美國家壟斷。2017年6月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合發(fā)布的《依托能源工程推進(jìn)燃氣輪機創(chuàng )新發(fā)展的若干意見(jiàn)》，為推進(jìn)天然氣分布式能源的基礎裝備支撐制定了政策依據。在德國柏林進(jìn)行的能源轉型對話(huà)上，中德雙方就進(jìn)一步加強先進(jìn)燃氣輪機等關(guān)鍵技術(shù)合作進(jìn)行了交流。此前，西門(mén)子、杭汽輪、協(xié)鑫集團三方已經(jīng)簽訂合作諒解備忘錄，共同加強天然氣分布式能源的開(kāi)發(fā)利用，支持快速發(fā)展的中國分布式能源市場(chǎng)。
