能源行业一直都是一个国家促进经济发展、维持社会稳定的支柱性行业。社会的发展告诉我们，能源行业的发展已经成为衡量一个国家现代化水平的重要因素，但是在发展的同时传统的能源行业在环境保护方面均表现出自己的局限性。近年来，为缓解全球气候变化对人类生存的影响，世界各国都将提高能源利用效率及促进清洁能源的发展上升为国家战略。各种新能源作为21世纪科学用能的最佳方式正在蓬勃兴起。本文将着重介绍分布式能源及有机朗肯循环发电系统这两种已经初具规模的新能源形势。

国家发改委能源局在《关于分布式能源系统有关问题的报告》中将分布式能源定义为：近年来兴起的利用小型设备向用户提供能源供应的新的能源利用方式。目前分布式能源大多数以天然气及分布式光伏发电为主。

（1）分布式光伏发电：目前应用最为广泛的分布式光伏发电系统（见图10-1），是建在城市建筑物屋顶上的光伏发电项目（见图10-2）。该类项目必须接入公共电网，与公共电网一起为附近的用户供电。如果没有公共电网支撑，分布式系统就无法保证用户用电的可靠性和用电质量。

图10-1　分布式光伏发电系统

图10-2　楼宇分布式光伏发电系统示意

分布式光伏发电与传统发电模式相比有以下特点：一是输出功率相对较小。二是污染小，环保效益突出。三是能够在一定程度上缓解局部地区的用电紧张状况。虽然分布式光伏发电也会面临与大型光伏电站一样的上网问题，但是大型光伏电站如果不能上网就是纯粹浪费，而分布式光伏发电起码还能供自己使用，而且国家对于自发自用和余电上网的部分均会给予补贴。

近3年分布式光伏发电呈现爆发式增长态势。我国从2009年开始实施特许权招标，推动地面大型光伏电站建设。同年，开始了“金太阳”工程和光电建筑示范项目，给予分布式光伏发电系统补贴，并按照投资规模的大小，确定补贴额度。截至2011年年底，国家已公布的光电建筑示范项目规模约为300MV；“金太阳”工程已公布的规模约为1.17GW。尽管分布式光伏发电爆发式增长，但与之相关的规划、设计、施工、管理和运行的标准、规范不健全，导致问题集中显现。

截至2011年年底，在全国3.6GW的光伏发电总装机中，分布式光伏发电装机规模只有0.2GW左右。另据测算，到2020年，若现有及新增建筑中有10%的屋顶面积及15%的立面面积应用光伏建筑，则光伏建筑应用潜在市场规模约有1 000GW，相当于新增45个三峡水电站的装机量。这是个十分庞大的数据。

近期《分布式发电管理办法》和《分布式发电并网管理办法》草案已经出台，提出了对电网电力改革的要求。今后与电网的关系将进一步改善，分布式发电的发展或将进行得更加顺利。

（2）分布式天然气“能源岛”：分布式天然气能源工艺流程是通过冷、热、电三联供技术，利用先进的燃气轮机或燃气内燃机燃烧洁净的天然气发电，再对做功后的余热进一步回收，用来发电、制冷、供暖，以及提供生活热水，从而实现对能源的梯级利用，能够将能源利用效率提高至80%～90%。

目前比较成熟的系统方案有两种：

图10-3所示燃气—蒸汽联合循环热电联产方案（燃气轮机—余热锅炉—蒸汽溴化锂吸收式空调机方案），由燃气轮机首先利用天然气发电，将烟气中的余热通过余热锅炉回收，转换成蒸汽。冬季依靠热交换器转换热水采暖，而夏季依靠蒸汽溴化锂吸收式空调机制冷。

图10-3　燃气—蒸汽联合循环热电联产方案

燃气轮机—余热／直燃溴化锂吸收式空调机联合循环方案，由燃气轮机首先利用天然气发电，不同的是将烟气中的余热直接通过余热／直燃溴化锂吸收式空调机收转利用。冬季转换热水采暖，而夏季转换冷水制冷。它节省了锅炉系统和化学水系统等，安全性、经济性较好。单机容量较大的燃气轮机烟气余热锅炉产生的蒸汽还可被用来冲动汽轮机发电。

分布式能源与传统电力相比具有高效、节能、减排的特点。我国目前的能源利用效率仅为33.4%，而世界平均水平为43%，发达国家高达52%～55%。大型燃煤超超临界发电机组的热效率最高也不超过45%，燃气轮机联合循环热效率也不超过57%，而分布式能源站的能源利用效率一般在60%～80%，最高的接近90%，且分布式能源多采用天然气或可再生清洁能源。与燃煤火电机组相比，其SO2和固体废弃物排放几乎为零，二氧化碳排放量减少50%以上。

分布式能源作为21世纪科学用能的最佳方式蓬勃兴起，已得到世界各国的广泛重视和应用。美国现在有6000多座区域能源站。日本区域能源站总装机容量达9.2GW，其中50%以天然气作为燃料。英国区域能源站总装机容量已有5GW。荷兰有40%的电力来自天然气冷热电三联供系统（见图10-4）。丹麦分布式能源占其能源总量的一半。

图10-4　某楼宇冷热电三联供项目(www.daowen.com)

分布式能源传入我国已有10多年的历史，但一直没有实质性发展。对于国际上最为通行的，建立在需求侧并利用天然气进行热电或热电冷联供的典型分布式能源系统，在我国目前还停留在零星的试点阶段。

究其原因，在市场和经济方面，由于我国分布式能源系统还处于起步阶段，尚未形成经济化的产业规模，分布式能源系统在目前还离不开政府阶段性的扶持和政策倾斜，相比现行未计入环境成本的电力价格缺乏足够的竞争力。在体制上，我国的发电产业由几家大的电力集团主导，而电网更是被两家规模巨大的电网公司强力垄断。出于利益考虑，这些垄断性集团也许并不热衷于分布式能源的发展，从而客观上阻碍了分布式能源系统的发展。相比于技术和市场方面的障碍，体制上的阻力更难突破。

近年出台的“新兴能源产业发展规划”（2011—2020年）将累计直接增加投资高达5万亿元。规划对洁净煤、智能电网、分布式能源、车用新能源等技术的产业化应用提出了政策指导。随着有关扶持政策的有序推出，可以预见我国的分布式能源即将进入规模实施阶段。

该系统是利用低温热源加热低沸点有机工质，使其产生蒸气，然后由蒸气推动汽轮发电机组发电（见图10-5）。有机朗肯循环系统既可以利用地热、太阳能等清洁能源发电，也可以回收生产过程中的余热发电，使得低品位能源具备了发电利用的经济性。

图10-5　有机朗肯循环（ORC）发电系统结构示意

我国工业用能中65%的能源转化为余热资源被浪费掉。其中，温度低于200℃以下的低温余热，约占余热总量的50%。利用和回收这部分能源，对于解决我国的能源问题、减少能源生产过程中的环境污染具有重要的意义。

国外已有有机朗肯循环（ORC）发电系统定型产品（见图10-6）。其系统结构简单，占地面积小，操作、维护简单，可远程自动监控，无需现场操作运行人员。一套容量280kW的有机朗肯循环发电系统装置的尺寸为：长5.8m，宽2.3m，高3.4m。

图10-6　有机朗肯循环（ORC）发电系统装置

A—蒸发器；B—工质循环泵；C—汽轮机及发电机组；D—冷凝器；E—电控柜；

1—冷凝器冷却水入口；2—冷凝器冷却水出口；3—蒸发器热源入口；4—蒸发器热源出口

有机朗肯循环（ORC）发电系统在我国地热发电方面已得到初步应用。我国目前已经勘测发现的地热田均属热水型热储。热水型资源发电采用的热力系统主要有两种，即扩容（闪蒸）系统和双工质循环系统。西藏羊八井地热电站，热水温度为145℃，采用二次扩容热力系统，汽轮机单机容量3kW，一次进汽压力为182kPa，温度为115℃，二次进汽压力为54kPa，温度为81℃，额定排汽压力为10kPa。双工质循环系统中，地热水流经热交换器，把地热能传递给另一种低沸点丁质，使之蒸发产生蒸气，组成低沸点工质朗肯循环进行发电。双工质循环机组的热效率高、结构紧凑。

有机朗肯循环（ORC）发电系统能够实现余热回收和发电的最低余热资源温度可到80℃。这是常规发电技术做不到的（常规发电要求热源温度在350℃以上）。该系统拓宽了可以回收发电的余热资源范围，为建材、冶金、化工等行业的低温余热资源回收提供了技术手段和设备。同时，还可以将这项技术推广到可再生能源发电系统中（如地热、太阳能和生物质能），为可再生能源发电提供关键技术和设备。从长远看，该系统在我国应该具有广阔的发展前景。

新能源作为高效、环保的能源利用方式，有利于调整我国的能源结构，有利于国家实现节能减排目标，是符合科学发展观的。从国家出台的有关政策看，今后几年新能源必然进入快速发展期。

虽然新能源发展在中国还存在一些障碍，但随着有关扶持政策的陆续推出、规模的扩大，很多问题都可以在发展中加以解决。试想5年前的风力发电，与分布式能源同样存在并网、造价高等方面的问题，但经过大规模发展，并随着设备国产化水平的提高，单位造价以每年近1 000元／kW的速度下降。现在的风电机组造价比5年前降低了一半，成为高投资回报率的行业。

我们应该认真学习分布式能源相关知识，积极跟踪国家产业政策和行业发展信息，做好研究和项目的储备工作。