分布式电源及其特征
传统电力系统都采用“大机组、大电厂、大电网”集中供电方式，以提高能源利用效率，实现规模效益。因为发电机组容量越大，效率就越高，单位千瓦投资就越低，发电成本也就越低。但是，传统电力系统也相应存在一些弊端，例如，大系统的安全稳定控制难度增加，为满足短时高峰用电负荷而新建的发电厂和输配电设施的利用率极低，大型机组远离负荷，无法进行能源的综合梯级利用等。科技进步使分布式电源技术不断提高，分布式电源具有的能源综合利用效率高、污染少、能耗低等优点逐步显现，既能够弥补单一大电网集中供电的一些不足，又能够改善安全性、解决环境污染，分布式电源正逐步成为实现能源供应多元化的重要选择。
分布式电源最早是美国在1978年《公用事业管制政策法》中提出并开始推广的，之后相继被其他国家和地区接受并应用。美国最初称分布式电源为DG(DecentralizedGeneration)，是指以小规模、分散式的方式布置在用户附近，规模大致在千瓦级至兆瓦级，可独立于电网运行，也可以联网运行的发电系统。
目前，世界上还没有形成对分布式电源的统一定义，不仅不同国家和组织，甚至是同一国家的不同地区对分布式电源的理解和定义都不尽相同。例如，丹麦能源环境部把分布式电源定义为装机规模小于1万千瓦的能源系统，它靠近用户，不连接到高压输电网。国际能源署把分布式电源定义为，服务于当地用户或当地电网的发电站，主要采用内燃机、小型或微型燃气轮机、燃料电池和光伏发电技术，能够进行能量控制及需求侧管理的能源综合利用系统。
目前全球对分布式电源的理解和定义，存在有DER(DecentralizedEnergyResource)、DE(DecentralizedEnergy)、DP(DecentralizedPower)等多种不同的叫法。国际能源署(IEA)曾经对DG、DP和DER的概念进行过区分，DG是服务于当地用户或当地电网的发电站，可与当地公共电网连接，主要采用的技术是小型或微型燃气轮机、燃料电池和光伏电池系统等;DP则是将DG加上能量储存技术构成的能源供应系统;DER是DP加上能量控制及需求侧管理构成的能源综合利用系统。
为推进我国分布式电源发展，加快可再生能源开发利用，提高能源效率，保护生态环境，国家发展改革委在2013年7月印发的《分布式发电管理暂行办法》(发改能源[2013]1381号)，把分布式电源定义为，在用户所在场地或附近建设安装、运行方式以用户端自发自用为主、多余电量上网，且在配电网系统平衡调节为特征的发电设施或有电力输出的能量综合梯级利用多联供设施。分布式电源应遵循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原则，充分利用当地可再生能源和综合利用资源，替代和减少化石能源消费。分布式电源主要包括，一是总装机容量5万千瓦及以下的小水电站;二是以各个电压等级接入配电网的风能、太阳能、生物质能、海洋能、地热能等新能源发电;三是除煤炭直接燃烧以外的各种废弃物发电，多种能源互补发电，余热余压余气发电，煤矿瓦斯发电等资源综合利用发电;四是总装机容量5万千瓦及以下的煤层气发电;五是综合能源利用效率高于70%且电力就地消纳的天然气热电冷联供等。发展分布式电源的领域包括，一是各类企业、工业园区、经济开发区等;二是政府机关和事业单位的建筑物或设施;三是文化、体育、医疗、教育、交通枢纽等公共建筑物或设施;四是商场、宾馆、写字楼等商业建筑物或设施;五是城市居民小区、住宅楼及独立的住宅建筑物;六是农村地区村庄和乡镇;七是偏远农牧区和海岛;八是适合分布式发电的其他领域。
根据燃料不同，可分为化石能源与可再生能源分布式电源。化石能源分布式电源主要包括内燃机、燃气轮机、微型燃气轮机、常规燃油发电机和燃料电池。可再生能源分布式电源主要包括小水电、风电、太阳能发电和生物质发电。此外还包括垃圾发电。
分布式电源一般具有以下四方面特征：一是装机规模小型化，国外大多定义为兆瓦级及以下，而我国则扩展到5万千瓦及以下的小水电站和煤层气发电。二是布置分散就近化，采取分散方式布置在用户附近，国外大多定义为就近消纳，而我国则进行了延伸，如国内小水电大部分分布在边远山区，即使是5万千瓦及以下规模，大多也要外送几十甚至上百千米来消纳，煤层气发电也有此现象。三是自发自用化，分布式电源主要采用“自发自用、余量上网、电网调节”的运营模式。四是能源利用高效化，资源综合利用发电，充分利用了各种废弃物、余热余压余气和煤矿瓦斯等，通过资源循环利用提高了能源利用效率。基于天然气的分布式电源，大多采用热电冷多联供的分布式能源系统，利用效率在国外超过80%，在我国也要求在70%以上。综上分析，根据发改能源[2013]1381号文定义，我国分布式电源已经在典型的分布式电源基础上，延伸到小型化的分散式电源范畴，可以看成是广义的分布式电源。国际分布式电源发展情况纵观世界电力工业发展历程，电力工业始于分布式电源供应，在经历了从分布式供电到集中式供电之后，随着科技进步、经济发展和生活水平提高，分布式供电方式又开始得到广泛的应用和重视，目前形成了集中式和分布式两翼齐飞、两轮齐驱的发展格局。
一个多世纪以前，托马斯˙爱迪生建成的世界上首个供电系统的发电厂，就可以视为分布式电源，因为发电厂建在用户附近，直接向用户供电，所发电力就地消纳，装机规模小。随着爱迪生在“交直流之争”中败给主张交流的乔治˙西屋后，通过高压交流输电，电力可以输送到更远的地方，发电厂不用再建在用户附近，发电厂同时为大量不同类型用户供电成为可能。这种更多的用户、更加均衡的电力负荷以及适度的输电损耗，能够使得建造大型发电站和利用输电规模优势来降低电价和增加收益。进入上世纪，发电机组单机容量变得越来越大，电网的送电距离变得越来越远。到1903年，塞缪尔˙英萨尔才仅将蒸汽发电机单机容量提升到5兆瓦，而四分之一个世纪后，最大的新型发电机单机容量已经到了20万千瓦。上世纪六十年代期间，最大新型发电机单机容量已经从50万千瓦发展到超过120万千瓦。
然而进入上世纪七十年代后，随着美国等西方发达国家用电量增速的放缓以及用电结构的变化(主要表现在工业用电比重下降、居民和商业用电比重增加)，使得用电负荷的波动性及不确定性加大，单机容量提升带来成本下降的边际效益逐步消失，新建大型集中式电站的投资风险在增加，人们开始研究探讨采取非集中化电力供应方式，即建设单机容量相对较小、建设周期较短、资金投入较少的电源，来灵活应对上述变化。进入上世纪九十年代，在应对用电量持续低增速和用电结构进一步变化带来的新建集中式电站风险增大的过程中，由于天然气价格低廉和微型燃气轮机、燃料电池和小型燃气发电机等新技术的应用，热电联产甚至是热电冷多联供体现出一定的经济优势，分布式电源进入了快速发展时期。
进入新世纪，优先发展非化石能源特别是可再生能源，加快推进能源绿色化转型，已经成为世界各国能源发展战略的共识。随着公众生态环境意识不断增强、经济社会发展对供电质量要求越来越高以及电力用户多元化服务需求和更多的参与权和选择权，更是为分布式电源发展创造了良好的外部环境。特别是分布式太阳能、风能等利用，尤其是分布式光伏发电，使分布式电源发展呈现出勃勃生机。以分布式光伏发电发展领先的德国为例，截至2013年1月底，德国分布式光伏发电系统容量达到2613万千瓦，占光伏发电总装机的近80%，主要应用形式为屋顶光伏发电系统，单个发电系统平均容量仅为20千瓦左右。
美国1978年开始提倡发展小型热电联产，以提高能源利用效率，2010年装机容量达到9200万千瓦，现在已经有6000多座分布式能源站。美国为了开发利用分布式能源站，还出台了税收减免和简化审批等优惠政策。美国政府规划到2020年力争达到1.87亿千瓦，且50%的新建商用建筑和15%的现有商用建筑采用分布式能源模式。
丹麦自1990年以来，没有增加大型凝汽发电厂，新增电力主要依靠分布式能源和可再生能源项目，当前热电发电量占总发电量的61.6%。为此，丹麦先后制定了《供热法》、《电力供应法》和《全国天然气供应法》等法律，依法明确保护和支持分布式能源发展，并采取了一系列鼓励政策。如《电力供应法》规定，电网公司必须优先购买热电联产生产的电能，而消费者有义务优先使用热电联产生产的电能。
荷兰1988年开始启动分布式能源激励计划，制定重点鼓励发展小型热电机组的优惠政策。热电联产装机容量从1987年的270万千瓦猛增到1998年的700万千瓦，占总发电量的48.2%。荷兰实行能源税机制，标准为6.02欧分/千瓦时，绿色电力可返还2欧分。新颁布的《电力法》更是赋予分布式能源特别的地位，政府对其售电仅征收最低税率。
总体来看，国外分布式电源主要以天然气资源为主，风电、光伏发电和生物质能发电等也是分布式电源的重要组成部分;商业、社区和居民用的天然气分布式能源成为发展重点。同时，各国政府对分布式电源的推广利用给予了大量的政策、财税、资金、价格等方面的支持，对分布式电源的发展起到了重要的引导作用。
我国分布式电源发展情况
随着我国能源结构的调整及天然气在能源利用中比重的不断增加，以及风能、太阳能、生物能源发电的兴起发展，分布式电源已成为重要的新能源供给方式。根据中国城市燃气协会分布式能源专委会统计，截至2011年全国天然气分布式能源项目总装机容量近100万千瓦，主要分布在北京、上海和广州等大城市的医院、宾馆、写字楼和大学城等公共建筑区域。到2013年底，分布式光伏发电装机达到200万千瓦，全国生物质直燃发电装机850万千瓦。国家能源局发布的《能源发展“十二五”规划》中，规划2015年全国将建成1000个左右天然气分布式能源项目，分布式光伏发电将达到1000万千瓦。
我国分布式电源总体尚处于发展初期，当前还存在以下问题
缺乏清晰明确的分布式电源发展战略、综合规划和产业政策。国家发展改革委相继发布了《关于发展天然气分布式能源的指导意见》(发改能源[2011]2196号)和《分布式发电管理暂行办法》(发改能源[2013]1381号)，国家能源局也发布了《分布式光伏发电项目管理暂行办法》(国能新能[2013]433号)等政策文件，对推动我国分布式电源规范有序发展起到了重要作用，但没有制定发布清晰明确的发展战略，也没有制定发布综合性发展规划，更没有制定发布具体分类的经济财税政策和工作业务流程规范。我国部分省市制定了分布式电源发展规划，但绝大部分省份尚未制定。使得分布式电源的发展缺乏总体指导，并与社会经济发展其他专项规划，如城市规划、天然气管网规划和电网规划等均无法有效衔接，严重影响了分布式电源发展。
缺乏统一的分布式电源并网(接入)系列国家标准。分布式电源的并网可以提高电网运行的可靠性和经济性，但也会给电网带来影响，尤其我国配电网多以单源辐射性方式运行、配电自动化水平还较低的现实，对接入电源和配电网提出许多技术要求。目前我国还没有制定统一的分布式电源并网或者接入低压配电网电源的并网国家技术标准。近年来，风电和太阳能的快速发展推进了可再生能源相关并网技术标准的制定，但针对分布式电源或微型电源并网标准技术标准制定还需重视和加快，这使得分布式电源并网矛盾突出。
缺乏相关的价格体系和机制。我国目前还未形成独立的输配电网电价体系，当前针对集中供电的上网电价和销售电价机制不能体现分布式电源发电成本的合理分摊和计价的原则。表现在既缺乏备用费和接网费，无法补偿电网企业成本，又缺乏余电上网定价机制，影响了分布式电源的运行效率。
缺乏较好的投融资及盈利模式。我国分布式电源装备的基础研究滞后，技术力量缺乏，关键设备如天然气内燃机和燃气轮机等基本依赖进口，高额的设备成本及其进口税费制约了分布式电源的经济性。目前我国的价格体系尚未体现能源的稀缺性和环保价值，与以燃煤为主的大型发电机组相比，分布式电源的运行成本远处于劣势，分布式电源的经济性也难以在市场上得到体现。此外，电价中居民用户是被补贴对象，居民电价低，分布式电源在居民用户中没有成本优势。这些因素都使得我国分布式电源的竞争力较弱，投资吸引力较差。
