丹麥分布式能源發(fā)展之路

　　未來，可再生能源將成為全球能源供給的主要來源已是不可忽視的事實(shí)。隨著化石能源的日益枯竭以及核能成本的持續(xù)上漲，可再生能源的介入為解決能源需求提供了更為靈活的選擇。然而，可再生能源的發(fā)展也面臨著巨大挑戰(zhàn)，其發(fā)電出力的波動(dòng)性勢(shì)必需要一個(gè)全新的電力系統(tǒng)來適應(yīng)。就風(fēng)電和太陽(yáng)能來說，一些技術(shù)成熟的有效集成解決方案在其波動(dòng)性的適應(yīng)上已卓有成效。
　　在可再生能源集成解決方案的研究上，丹麥一直走在世界前沿，尤其是熱電聯(lián)產(chǎn)方式的區(qū)域集中供熱供冷系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)更是非常成功，其模式也值得推廣。本文圍繞丹麥能源尤其是分布式可再生能源以及能源集成解決方案等方面展開討論。
　　能源系統(tǒng)的變革
　　隨著氣候變化和資源稀缺的加劇，全球能源系統(tǒng)也處在大變革的邊緣。為了大幅降低二氧化碳排放量，建立一套基于可再生能源充分利用的能源系統(tǒng)是十分必要的。毋庸置疑的是，在未來的20或30年間，全球能源系統(tǒng)將會(huì)與現(xiàn)有能源系統(tǒng)大有不同。向未來可持續(xù)能源過渡的技術(shù)模塊已經(jīng)以分散式熱電站、風(fēng)力發(fā)電、大、小型沼氣廠、太陽(yáng)能、各類生物質(zhì)能以及水力發(fā)電等形式存在。因此，當(dāng)下首要的任務(wù)就是整合這些不同形式的可再生能源(可借助天然氣)，以最大限度地提高可再生能源的利用率，因?yàn)槿魏螁我恍问降目稍偕茉炊疾豢赡芄铝l(fā)展。未來可再生能源的集成轉(zhuǎn)化，需要對(duì)各種形式的可再生能源設(shè)施，包括大型和小型發(fā)電廠，進(jìn)行重組利用。只基于當(dāng)前成本低廉的技術(shù)開發(fā)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，有可能導(dǎo)致諸如大型風(fēng)電機(jī)組的單向利用等問題，因此必須采取多方措施，如建立多樣化供應(yīng)系統(tǒng)、能源儲(chǔ)存和節(jié)能機(jī)制，包括合理的用戶管理策略等。
　　大多數(shù)國(guó)家長(zhǎng)期依賴于以化石能源為主導(dǎo)的能源體系，制約了波動(dòng)出力的太陽(yáng)能和風(fēng)電形成長(zhǎng)效的自主系統(tǒng)。如此形成的后果之一是，電力過剩時(shí)可再生能源就處于閑置、甚至白白浪費(fèi)掉的狀態(tài)。在風(fēng)電占比較大的地區(qū)，由于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)接納能力不足，機(jī)組經(jīng)常間歇性啟停。同樣地，當(dāng)熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)的產(chǎn)能與風(fēng)電產(chǎn)能一樣過剩時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)額外的剩余電力。隨著越來越多的風(fēng)電并入電網(wǎng)，加上熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)利用率的提高，這類問題的出現(xiàn)也會(huì)日益頻繁。實(shí)踐證明，電鍋爐和熱泵利用風(fēng)電的過剩產(chǎn)能進(jìn)行供熱、供冷是一種成本較低的解決方案，丹麥的能源體系也可以很好地適應(yīng)這種產(chǎn)能利用方式。電力供需失衡意味著風(fēng)電、太陽(yáng)能和熱電聯(lián)產(chǎn)等發(fā)電出力占比較大時(shí)，會(huì)周期性地出現(xiàn)產(chǎn)能過剩的問題，但其實(shí)這是可避免的。適當(dāng)?shù)墓搽娏芸鼐湍軌蚝芎玫亟鉀Q波動(dòng)性發(fā)電出力的問題，比如采取一些激勵(lì)措施，如合理利用所謂的過剩電力，避免周期性的低價(jià)電力出售，在強(qiáng)風(fēng)區(qū)建立與電力供應(yīng)峰值匹配的主輸電線路和集成系統(tǒng)等。
　　除卻自身的波動(dòng)性，風(fēng)電和太陽(yáng)能具有的無限潛能在現(xiàn)有能源體系下，足可以作為支柱能源滿足未來供電、供暖的需求。未來，在風(fēng)電和太陽(yáng)能利用率較高的地區(qū)，二者極有可能成為全年大多數(shù)時(shí)間甚至更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)占全年電力供應(yīng)100%的基線電力。而儲(chǔ)能方式穩(wěn)定的生物質(zhì)能，在有限利用下，也可以為CHP的產(chǎn)能提供自身85%或更多的能效，其主要功能是用于協(xié)調(diào)平衡風(fēng)電和太陽(yáng)能產(chǎn)能不足時(shí)的情況。電力儲(chǔ)存也將通過現(xiàn)有的需求側(cè)管理方式，成為高效能、可持續(xù)、成本低的電熱冷一體化的能源集成系統(tǒng)中的關(guān)鍵一環(huán)。
　　在2012年3月的能源協(xié)議中，丹麥政府計(jì)劃于2020年實(shí)現(xiàn)風(fēng)電占全國(guó)電力供應(yīng)50%的目標(biāo)，這就加大了對(duì)風(fēng)電場(chǎng)成功建設(shè)施行中可能遇到的選址和其他問題的關(guān)注。根據(jù)這項(xiàng)能源協(xié)議，2020年丹麥將新增海上風(fēng)電裝機(jī)容量1800MW，新增近海風(fēng)電容量500MW，新增陸上風(fēng)電容量1000MW，這就意味著風(fēng)電裝機(jī)的大規(guī)模增長(zhǎng)。截至2014年，丹麥風(fēng)力發(fā)電已滿足全國(guó)34%的電力需求，到2020年將會(huì)達(dá)到50%。在用電低峰期和高風(fēng)速時(shí)段，風(fēng)力發(fā)電完全可以滿足全部的用電需求，按當(dāng)?shù)厮綋Q算，風(fēng)電占比也許會(huì)達(dá)到實(shí)際電力消費(fèi)的400%。強(qiáng)大的跨國(guó)電力互補(bǔ)仍然對(duì)丹麥的電力上調(diào)和下調(diào)政策起著至關(guān)重要的作用，然而這也許只是短期的解決方案，作為當(dāng)下過剩電力的進(jìn)口國(guó)很可能在未來對(duì)購(gòu)買鄰國(guó)電力失去興趣，因?yàn)榈溡部紤]到，這樣做只會(huì)增加鄰國(guó)的可再生能源利用比。