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美國與歐洲分布式發(fā)電的比較
作者: Giuseppe Tomassetti收錄來(lái)源: 歐盟能源技術(shù)促進(jìn)組織網(wǎng)絡(luò ) OPET-ZERI項目組【摘要】分布式發(fā)電的發(fā)展將有賴(lài)于電力市場(chǎng)的開(kāi)放、官僚作風(fēng)的克服及其權利的下放和日新月異的現代電子通訊技術(shù)等，并通過(guò)熱電聯(lián)供的方式達到更高的效率。 為此，在推廣應用傳統技術(shù)（如燃氣和燃油發(fā)動(dòng)機）的同時(shí)，應更加注重創(chuàng )新與管理。另外，必須看到內燃機已發(fā)展得相當完善，改進(jìn)的空間有限，應積極為成本和性能可與發(fā)動(dòng)機相比、已處于工業(yè)實(shí)驗階段的新技術(shù)進(jìn)入市場(chǎng)創(chuàng )造機會(huì )。
1．回 顧
在歐洲，分布式能源已不再是新技術(shù)。自1973年能源危機之后，企業(yè)就積極進(jìn)行各種活動(dòng)，希望在節能方面為自己的傳統產(chǎn)品找到替代市場(chǎng)。因此，歐洲的工業(yè)企業(yè)對熱電聯(lián)產(chǎn)已十分了解。在1978至1984年間，市場(chǎng)的巨大動(dòng)力推動(dòng)著(zhù)熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)在住宅和服務(wù)行業(yè)的應用。
當時(shí)，歐洲各主要轎車(chē)企業(yè)提出了一個(gè)分布式發(fā)電的方案，即對已有的甲烷內燃機進(jìn)行改造，配以熱交換器，回收廢氣、冷卻水和機油的余熱。發(fā)動(dòng)機及機電、熱力部件與消聲保護殼整合為一體。
在1982年漢諾威博覽會(huì )上展出了15種以上不同系列的分布式發(fā)電設備，其中，菲亞特的“Totem”機型是已工業(yè)化的產(chǎn)品之一，它的發(fā)電量15 kWe，供熱量34kW，平均發(fā)電總效率為28%，平均凈效率26%，結構緊湊（約1m3），配有催化式消音器和運行管理的計算機控制面板。在歐洲各國大約已裝了2000臺“Totem”機組, 主要是在服務(wù)行業(yè)。
最令人感興趣的分布式發(fā)電例子是Multiservice 公司開(kāi)發(fā)的系統。該公司位于人口約10萬(wàn)的Vicenza市，通過(guò)自有渠道銷(xiāo)售甲烷和電力。1982至1986年間，公司選擇了每年熱負荷不少于5000小時(shí)的10家用戶(hù)，共安裝了31臺“Totem”機組, 發(fā)電總量465 kW, 與中壓電網(wǎng)并網(wǎng)。每一機組的平均運行時(shí)間約5250小時(shí)，較傳統系統節能35%。這些設備現在仍在運行，從經(jīng)濟角度看，1987年的系統內部收益率就達到了21.4%。
盡管分布式發(fā)電在技術(shù)和經(jīng)濟方面已取得了良好的、鼓舞人心的成果，但至八十年代后期，菲亞特公司不再對該領(lǐng)域感興趣，歐洲其他的轎車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家同樣也是如此。其主要原因，至少在意大利，是因為：
1） 電力部門(mén)不允許在公寓住宅區安裝Totem（這些住戶(hù)是Totem計劃的終端用戶(hù)）, 因為公寓住戶(hù)不具有正式公司的組織結構，因此無(wú)權自行向各個(gè)住戶(hù)售電。另外，Totem設備首先是用在服務(wù)行業(yè)，而用戶(hù)分散也造成了營(yíng)銷(xiāo)和維修成本的提高。至1992年，有關(guān)法律規定公共電網(wǎng)必須以支持價(jià)購買(mǎi)可再生能源或熱電聯(lián)供的發(fā)電量，從此制造商就不再對Totem感興趣。
2） 審批、環(huán)境控制和公眾利益關(guān)系上的官僚行為--15 kW機組與150MW的機組不能區別對待，耽心小機組數量的增加。實(shí)際上，每一個(gè)消費者是不可能自己去處理各種設備問(wèn)題的，這勢必導致成本提高，最終停機。
3） 對天然氣部門(mén)及輸配商缺少關(guān)注，尤其對他們宣傳推廣的小型燃氣鍋爐。而恰恰是小型燃氣鍋爐避免了一般鍋爐的公用性及由此產(chǎn)生的各種麻煩。
4） 用戶(hù)技術(shù)知識的缺乏、以及維修和安裝人員的缺少。事實(shí)上分布式發(fā)電設備的安裝和維修需要發(fā)動(dòng)機機械、并網(wǎng)和三相負荷管理、水路循環(huán)的熱力技術(shù)、傳感器及計算機化管理等方面的熟練技術(shù)人員。
上述困難始終是分布式發(fā)電推廣應用的主要障礙。
2．分布式發(fā)電和電氣系統
美國對分布式發(fā)電感興趣主要是因為裝機容量短缺，尤其是加利福尼亞危機的發(fā)生。相反，2001年歐洲卻是以大型超容量發(fā)電機組為主，為了保證股東的分紅，公共壟斷（如電力部門(mén)）對投資新機組比擴大老廠(chǎng)更感興趣。由于公司的私營(yíng)化，歐洲還將經(jīng)歷幾年才會(huì )不發(fā)生類(lèi)似加洲危機的情形呢？或者，為了履行京都協(xié)議，需要多少個(gè)高效聯(lián)合燃煤/燃油循環(huán)廠(chǎng)才能對節約資源產(chǎn)生作用呢？
在歐洲，即使電網(wǎng)獨立，也不會(huì )出現美國市場(chǎng)開(kāi)放的情形。從理論上講，可能過(guò)若干年以后，經(jīng)濟自由化進(jìn)程結束，過(guò)剩電量的轉移將成為可能。但是，官僚或財政方面的障礙仍將存在。例如，在意大利，光電屋頂計劃使光電生產(chǎn)者可與電網(wǎng)公司可對等交換電量，但不是銷(xiāo)售，因為意大利的財政政策要求從事銷(xiāo)售活動(dòng)的法人應具有增殖稅注冊號及相關(guān)的帳簿登記。由于小用戶(hù)支付的稅費較輸配商高，分布式發(fā)電使得小電網(wǎng)得以存在并向周邊用戶(hù)售電，而且在供應范圍內，根據熱負荷需求而生產(chǎn)的電力可以獲利。
歐洲大規模市場(chǎng)的設想并非沒(méi)有缺憾，因為一旦1000兆瓦的發(fā)電廠(chǎng)與1000瓦屋頂光電發(fā)電通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行實(shí)時(shí)的“對話(huà)”，電力王國取得優(yōu)勢的話(huà)，它的選擇將強加于歐洲人。
關(guān)于電力供應可靠性問(wèn)題，在歐洲, 尤其是在城市，中負荷電網(wǎng)通常是鋪設在地下的，而美國的變壓器懸掛在電桿上。無(wú)疑，電網(wǎng)和自發(fā)電必需確保電力交易系統所要求的可靠性（每年斷電12秒）。
3．預期的效率和可靠性
分布式發(fā)電效率與上網(wǎng)發(fā)電廠(chǎng)的效率的比較比較。多年以來(lái)，歐洲一直很重視對進(jìn)口燃料依賴(lài)的限制（但是沒(méi)有太大的進(jìn)展），為此，其電力系統的燃料效率較美國的高，美國現在對進(jìn)口燃料的依賴(lài)性日益增大。
在歐洲還有一特殊情況，即工業(yè)企業(yè)利用熱空氣進(jìn)行干燥，所以電效率低于25%的燃氣發(fā)電機就沒(méi)有市場(chǎng)的。服務(wù)業(yè)耗電量大，其所使用的燃氣發(fā)動(dòng)機的電力凈效率，根據發(fā)動(dòng)機大小的不同可從32%提高至36%-38%不等。
以熱負荷為主的用戶(hù)情形較為復雜，一方面，自用發(fā)電量是有限的，這就降低了分布式發(fā)電的經(jīng)濟利潤，另一方面，若根據熱負荷選擇高效設備（像燃料電池）的規格，可能會(huì )出現售電、至少是電量交換的問(wèn)題。
再看美國，其效率值低于歐洲，而高電耗（包括夏季）又使機組的電-熱指數更接近用戶(hù)的需求。
關(guān)于小型分布式發(fā)電機可靠性，歐洲的情形正逐步與美國接近。比如，幾十年前在歐洲，即使偏遠地區也有維修人員以合理的價(jià)格提供小轎車(chē)的維修服務(wù)。近幾年來(lái)，勞動(dòng)力成本的提高和技術(shù)的不斷進(jìn)步，小轎車(chē)可望在一定時(shí)間內使用而無(wú)須維修，而后再轉買(mǎi)或報廢。這與美國情形已相近了。在美國，考慮成本及距離等因素，頻繁且要求專(zhuān)業(yè)維修的機械設備是沒(méi)有市場(chǎng)的。為降低成本，工業(yè)生產(chǎn)更側重設備的可靠性而不是效率。
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