分布式能量系統(tǒng)

前言

20世紀(jì)是人類物質(zhì)文明最發(fā)達的時代，也是地球生態(tài)環(huán)境和自然資源遭到破壞最為嚴(yán)重的時期。為了兼顧當(dāng)代和后代人的利益，人類必須遵循新的發(fā)展理念——可持續(xù)發(fā)展，它是人類生存與發(fā)展的必由之路。實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，能源的生產(chǎn)和利用是一個關(guān)鍵因素，大量化石燃料的燃燒是使全球氣候變暖、地球生態(tài)環(huán)境惡化的主要因素。在有限的資源和環(huán)保要求的制約下，如何合理調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，進一步提高能源利用效率，改善能源產(chǎn)業(yè)的安全性，解決環(huán)境污染，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵所在。分布式能量系統(tǒng)就是在這一背景下產(chǎn)生的，被認(rèn)為是能夠解決當(dāng)前能源與社會經(jīng)濟發(fā)展、能源生產(chǎn)利用與環(huán)境保護等矛盾的一種新型能量系統(tǒng)，它與大電網(wǎng)的合理結(jié)合被認(rèn)為是21世紀(jì)電力工業(yè)的發(fā)展方向。能源是一個國家賴以生存的命脈，沒有能源，任何現(xiàn)代文明都將無從談起。就人均資源占有量而言，我國的一次能源非常匱乏。我國是世界最大的燃煤國，但煤炭的探明儲量僅占世界的11％，而人口卻占了世界的21％，全球煤炭探明儲量可開采227年，而我國僅能用90年。我國的石油探明儲量僅占世界的2.4 9／5，全球可開采40年，我國只能用22年。因此，開發(fā)利用新興能源，提高資源綜合利用效率，是我國能源工業(yè)能否持續(xù)支撐國家現(xiàn)代化建設(shè)的關(guān)鍵所在。傳統(tǒng)的電力工業(yè)是中央規(guī)劃、決策、垂直一體化管理的企業(yè)，自20世紀(jì)初以來，電力工業(yè)的發(fā)展方向是“大機組、大電廠和大電網(wǎng)”。隨著經(jīng)濟的發(fā)展、社會的進步，人類對能源的需求量越來越多，由大電廠、大電網(wǎng)構(gòu)成的單一化能量系統(tǒng)顯示了其不足之處。在世界形勢復(fù)雜多變的今天，能源供應(yīng)的安全性是關(guān)系國家安全、社會穩(wěn)定的大事，在恐怖活動猖獗的今天，大電網(wǎng)集中供電方式存在致命的弱點，世界范圍內(nèi)的“大停電”就是最好的證明。但美國、加拿大的“大停電”也給我們帶來了啟示，在美國、加拿大“大停電”的黑暗之中，卻閃爍著一個個光明的“孤島”，那些擁有分布式能量系統(tǒng)的企業(yè)、單位和機構(gòu)依然享受著光明，即使是位于停電事故中心區(qū)域內(nèi)的麻省理工學(xué)院、紐約州立大學(xué)、新澤西Rutgers大學(xué)和普林斯頓大學(xué)等高校，都因為擁有分布式能量系統(tǒng)，保證了正常的運行和生活。

內(nèi)容概要

　　本書從能源和電力工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，重點介紹分布式能量系統(tǒng)在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢，揭示分布式能量系統(tǒng)的本質(zhì)特征，對用于分布式能量系統(tǒng)中的原動機技術(shù)、制冷及熱泵等技術(shù)做了全面的闡述，并介紹了不同類型的分布式能量系統(tǒng)，包括分布式風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)、冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)以及雙源供暖（空調(diào)）等系統(tǒng)。另外，還介紹了影響分布式能量系統(tǒng)發(fā)展的主要因素以及典型的分布式能量系統(tǒng)案例?！　”緯鴥?nèi)容豐富，涵蓋范圍廣，可作為高等學(xué)校能源動力工程專業(yè)本科生及研究生的專業(yè)課教材，也可供相關(guān)專業(yè)師生和工程技術(shù)人員參考。

作者簡介

　　楊勇平，山西柳林人，1967年生，工學(xué)博士，華北電力大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，副校長，國家重點基礎(chǔ)研究計劃（973計劃）項目首席科學(xué)家，國家杰出青年基金獲得者。國家能源專家咨詢委員會委員，科技部工業(yè)領(lǐng)域節(jié)能減排總體專家組成員，中國工程熱物理學(xué)會常務(wù)理事，中國能源研究會常務(wù)理事，中國高等教育學(xué)會工程熱物理專業(yè)委員會理事，北京電機工程學(xué)會副理事長，入選“新世紀(jì)國家百千萬人才工程”。主要從事火電機組節(jié)能、電站空冷技術(shù)、能量系統(tǒng)分析優(yōu)化、熱經(jīng)濟學(xué)、分布式供能系統(tǒng)等方向的研究工作。曾先后主持國家973計劃項目、國家自然科學(xué)基金、教育部、北京市自然科學(xué)基金等項目，研究成果獲國家教育部科技進步一等獎及多項省部級獎勵，授權(quán)發(fā)明專利7I頁，發(fā)表學(xué)術(shù)論文100多篇。

書籍目錄

1　能源與可持續(xù)發(fā)展　1.1　新世紀(jì)能源應(yīng)具有的本質(zhì)特征：可持續(xù)性　　1.1.1　能源結(jié)構(gòu)與可持續(xù)發(fā)展　　1.1.2　電力是步人21世紀(jì)和可持續(xù)發(fā)展未來的橋梁　　1.1.3　21世紀(jì)電力工業(yè)發(fā)展的方向　1.2　電力系統(tǒng)　　1.2.1　電力系統(tǒng)的組成　　1.2.2　電力系統(tǒng)負(fù)荷　　1.2.3　電力系統(tǒng)的運行　　1.2.4　傳統(tǒng)電力系統(tǒng)面臨的問題2　分布式能量系統(tǒng)　2.1　分布式能量系統(tǒng)定義　2.2　分布式能量系統(tǒng)發(fā)展的現(xiàn)狀　　2.2.1　國外發(fā)展現(xiàn)狀　　2.2.2　國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀　　2.2.3　當(dāng)前分布式能量系統(tǒng)的發(fā)展動態(tài)　2.3　分布式能量系統(tǒng)的本質(zhì)　2.4　分布式能量系統(tǒng)的優(yōu)點　2.5　分布式能量系統(tǒng)帶來的利益　　2.5.1　用戶利益　　2.5.2　電力企業(yè)的利益　　2.5.3　國家利益　2.6　發(fā)展分布式能量系統(tǒng)的原因　2.7　分布式能量系統(tǒng)在我國的戰(zhàn)略地位3　分布式能量系統(tǒng)的發(fā)電技術(shù)4　可再生能源分布式能量系統(tǒng)技術(shù)5　制冷與熱泵6　冷熱電聯(lián)產(chǎn)7　雙源暖（空調(diào)）系統(tǒng)8　分布式能量系統(tǒng)集成準(zhǔn)則、性能評價及新系統(tǒng)探索9　影響分布式能源發(fā)展的因素10　分布式能源的應(yīng)用案例參考文獻

章節(jié)摘錄

　　在技術(shù)方面，有些定義認(rèn)為分布式能量系統(tǒng)只是發(fā)電技術(shù)，而有些定義除了包括發(fā)電技術(shù)外還包括能量儲存、能源管理，需求側(cè)管理等技術(shù)，如美國電力研究所（EPRI）給出的Distributed Resources（DR）定義，美國電力電子工程協(xié)會（IEEE）給出的。Distributed Re-sources（DR）定義，美國能源市場研究中心給出的Distributed Energy（DE）定義。能量儲存、能源管理、需求側(cè)管理等概念在分布式能量系統(tǒng)定義中的出現(xiàn)使分布式能量系統(tǒng)的概念更加含混。因為，能量儲存、能源管理、需求側(cè)管理等技術(shù)本身覆蓋的領(lǐng)域比較廣泛，尤其是這些內(nèi)容不是分布式能量系統(tǒng)所獨有的，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)同樣可采用這些技術(shù)，因此，為了使分布式能量系統(tǒng)的定義更鮮明、更突出其特性和本質(zhì)，分布式能量系統(tǒng)應(yīng)以發(fā)電技術(shù)為核心?！　≡诜植际侥芰肯到y(tǒng)的容量方面，有的定義用的是“小的”一詞，有的定義給出了確切的容量限值，但限值不統(tǒng)一，有的是50000kw，有的是30000kw，有的是10000kw。然而，由于容量限值的不統(tǒng)一，使人們無法確切判定哪些發(fā)電設(shè)備屬于分布式能量系統(tǒng)，哪些不屬于分布式能量系統(tǒng)。對發(fā)電設(shè)備來說，容量大小只是一個相對概念。當(dāng)前分布式能量系統(tǒng)所說的“小”有兩個方面的含義，一方面，分布式能量系統(tǒng)所涉及的新型發(fā)電技術(shù)——太陽能、風(fēng)能、燃料電池的容量在現(xiàn)有的技術(shù)條件下本身就不大，它們與中央電站相比是小的發(fā)電設(shè)備。另一方面，則隱含著環(huán)保政策的制約，分布式能量系統(tǒng)的概念起源于美國，在美國，《潔凈空氣法》規(guī)定，任何裝置只要每年排放10t以上危害空氣的污染物，如汞，或排放100t以上標(biāo)準(zhǔn)污染物，如S02或NO。等則被認(rèn)為是污染源。對污染源，環(huán)境保護法有嚴(yán)格的限制，因此，用戶在建造自己的發(fā)電設(shè)備時，人們?yōu)榱嘶乇墉h(huán)境保護法帶來不必要的麻煩，都采用小的發(fā)電裝置，使發(fā)電裝置的污染物排放低于潔凈空氣法所規(guī)定的污染源排放限值。因此，從這個層面上講，分布式能量系統(tǒng)容量的大小是由環(huán)境政策和發(fā)電技術(shù)的污染物排放水平?jīng)Q定的。由于不同的國家、不同的地區(qū)采用不同的環(huán)保政策，所以分布式能量系統(tǒng)的容量大小將會因環(huán)境政策和采用的發(fā)電技術(shù)的不同而有不同的界定，容易產(chǎn)生混亂?！　?yīng)該指出的是，以發(fā)電裝置容量的大小來界定分布式能量系統(tǒng)是不科學(xué)的，從新型發(fā)電技術(shù)本身來說，技術(shù)在發(fā)展，分布式能量系統(tǒng)所涉及的新型發(fā)電技術(shù)——太陽能、風(fēng)能、燃料電池的容量也會隨著科學(xué)的發(fā)展、技術(shù)的進步、制造工藝的改進而不斷增加，燃料電池已顯現(xiàn)出這一趨勢。因此，以容量范圍進行界定將會限制分布式能量系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展。另外，簡單地為了回避環(huán)境法的限制而采用小的發(fā)電設(shè)備，使發(fā)電裝置的污染物排放量低于潔凈空氣法所規(guī)定的污染源排放限值，這種做法本身就值得商榷。　　究竟應(yīng)該如何界定分布式能量系統(tǒng)的容量范圍，或該不該界定分布式能量系統(tǒng)的容量范圍，本書認(rèn)為應(yīng)該用發(fā)展的眼光，從分布式能量系統(tǒng)的本質(zhì)特征出發(fā)進行討論。由于科學(xué)在發(fā)展、技術(shù)在進步，各種新的發(fā)電技術(shù)的裝置容量會隨技術(shù)的進步而發(fā)生變化，因此，不能簡單地以容量大小來界定分布式能量系統(tǒng)。分布式能量系統(tǒng)是相對于“大電網(wǎng)、大容量、大電廠”的集中式能量供應(yīng)方式而言的，是布置在用戶附近滿足用戶能量需求的能量系統(tǒng)。究其本質(zhì)，就是為了服務(wù)于當(dāng)?shù)氐呢?fù)荷中心，而不是為了大規(guī)模遠(yuǎn)距離輸送電力。從滿足用戶用能需求角度來講，分布式能量系統(tǒng)容量的大小應(yīng)由用戶能量需求特性來決定。所以，建議在分布式能量系統(tǒng)的定義中不要界定發(fā)電設(shè)備的容量范圍。 　　……

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