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分布式能源系統(tǒng)：你身邊的光與熱

從前有座山，山里有間房，房里有個小明在等天亮。

“聽說暴風(fēng)雨把輸電線弄斷了……”小明趴在窗口，邊聽著外面的風(fēng)聲邊想，“看來今天晚上動畫片的大結(jié)局是趕不上了……郁悶。”

“電是人類的好朋友，我一分一秒都離不開它。”在這個黑漆漆的夜晚，小明再一次深深感受到了電的重要性。

不得不說，小明真相了。從電*次在我們的生活中應(yīng)用開始，我們就再也離不開它了。而現(xiàn)在，若是哪里突然停電，想必會有幾十上百個小明坐在窗前等天亮吧。

那么，怎樣才能讓大家方便地用上綠色環(huán)保且安全穩(wěn)定的電呢？工程師們也是操碎了心。終于，他們開發(fā)出了分布式能源系統(tǒng)（Distributed energy systems，簡稱DES），來解決這些問題。

點(diǎn)擊圖片，觀看定格動畫，帶你了解分布式能源系統(tǒng)是如何為身邊的幸福供電的

近一點(diǎn)，再近一點(diǎn)

在解釋什么是分布式能源系統(tǒng)之前，我們先來說說現(xiàn)在大多數(shù)人家里的電是怎么來的。目前，全球大部分地區(qū)電力供應(yīng)的基本模式是集中式供電。電從“在山的那邊，海的那邊”的大型集中式電廠生產(chǎn)，通過高壓輸電線路翻山越嶺來到變電站，在那里降壓后再通過本地配電網(wǎng)到達(dá)千家萬戶。

集中式電廠可以離咱家多遠(yuǎn)呢？西門子參與建設(shè)的全球首條1100kV高壓直流輸電線路能將在新疆昌吉產(chǎn)生的電力輸送到3300公里外的安徽古泉，也是厲害了！

而分布式能源系統(tǒng)跟這種傳統(tǒng)模式*相反，它使用分布式發(fā)電，簡單來說，就是“在哪兒用電，就在哪兒發(fā)電”。其實(shí)，這種模式也不是近幾年才有的。1879年初，西門子就接到了一筆來自清政府的“照明設(shè)備”訂單。西門子提供了一臺10馬力的蒸汽發(fā)電機(jī)，用于上海港的照明，大大提高了港口的工作效率。

幾百年過去，現(xiàn)代的分布式發(fā)電依然貼近用戶，而且變得更*、智能?，F(xiàn)在，人們不僅可以利用天然氣發(fā)電，還能綜合利用太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)等可再生能源，以更加高效環(huán)保的方式源源不斷地生產(chǎn)電力。

分布式發(fā)電設(shè)備與相應(yīng)的能源管理解決方案有機(jī)結(jié)合起來就形成了一個較簡單的分布式能源系統(tǒng)單元。再給大家正經(jīng)、嚴(yán)肅地解釋一下這個概念：分布式能源系統(tǒng)是以天然氣、生物質(zhì)能、太陽能、風(fēng)能和其它可再生的清潔能源為一次能源，在用戶現(xiàn)場或靠近用戶現(xiàn)場的小型或微型獨(dú)立輸出電和熱（冷）能的系統(tǒng)。它可以根據(jù)用戶的特定需求量身定制，例如降低能源成本、提高能源效率、確保供電穩(wěn)定性，以及降低碳排放等。一般來說，在一個簡單的分布式能源系統(tǒng)單元中，發(fā)電設(shè)備產(chǎn)生的電力可以直接通過配電網(wǎng)到達(dá)用電端，可以說是非常直接便利了！

然而，大家都知道，像太陽能和風(fēng)能這樣的可再生能源都具有波動性。比如，如果今天晴空*，那光伏發(fā)電量肯定是杠杠的。但如果陰雨連綿，那想要太陽能發(fā)電就有點(diǎn)有心無力了。大家可能會說，那我就在區(qū)域里多安裝幾種不同類型的發(fā)電裝置，如果不能使用太陽能發(fā)電就采用風(fēng)能發(fā)電，風(fēng)能發(fā)電也行不通就利用生物質(zhì)發(fā)電，這樣不就好了嗎？這的確是一個好方法，但如果這些不同的發(fā)電裝置都各自通過不同的耦合點(diǎn)直接與配電網(wǎng)相連，那么不僅主電網(wǎng)要承受不小的沖擊，各個發(fā)電裝置之間也無法互相協(xié)調(diào)。

因此，為了更好地管理區(qū)域內(nèi)各種分布式發(fā)電資源或一次管理多個能源系統(tǒng)，讓大家每時(shí)每刻都能愉快地用電，神奇的微電網(wǎng)就誕生了。分布式發(fā)電設(shè)備、儲能設(shè)備、負(fù)荷與包括微電網(wǎng)管理技術(shù)等在內(nèi)的能源管理解決方案相結(jié)合就形成了微網(wǎng)能源系統(tǒng)。

微電網(wǎng)就像區(qū)域內(nèi)各個發(fā)電資源或系統(tǒng)的“指導(dǎo)員”。面對“任性”的不同種類的能源，微電網(wǎng)能夠借助數(shù)字技術(shù)并配合儲能設(shè)備，完成對冷、熱、電的調(diào)度和控制，最終實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)、儲能和能源需求之間的平衡。這樣一來，達(dá)成內(nèi)部平衡的能源系統(tǒng)就可以通過單個耦合點(diǎn)與主電網(wǎng)連接，避免了對主電網(wǎng)的沖擊。

結(jié)合能源管理技術(shù)，微電網(wǎng)的運(yùn)行模式也是非常靈活的。根據(jù)用戶的需要，它既可以接入主電網(wǎng)，又可以離網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行。當(dāng)接入主電網(wǎng)時(shí)，它可以向電力不足的主電網(wǎng)輸送電力，也可以從電力充足的主電網(wǎng)那里獲得多余電力。而當(dāng)它與主電網(wǎng)斷開，就會以孤島模式運(yùn)行。在孤島模式下，微電網(wǎng)可以為遠(yuǎn)離主電網(wǎng)的區(qū)域（如山區(qū)）提供電力。

其實(shí)，分布式能源系統(tǒng)已經(jīng)默默走進(jìn)了我們的日常生活。無論是辦公樓、酒店、超市等商業(yè)建筑，學(xué)校、醫(yī)院、游樂園等公共場所，還是工業(yè)園區(qū)、住宅區(qū)、農(nóng)村、軍事基地等，都是分布式能源系統(tǒng)的主要應(yīng)用場景。分布式能源系統(tǒng)可以離你很近很近，就在你身邊，支撐每一份由電力為你帶來的小幸福。

重要的優(yōu)點(diǎn)講四個

那么，分布式能源系統(tǒng)到底哪里好？今天，我們就以小明同學(xué)的生活為例，給大家講講分布式能源系統(tǒng)的四個主要優(yōu)點(diǎn)。

首先，分布式能源系統(tǒng)的基本運(yùn)行模式是“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”，通俗點(diǎn)說就是消費(fèi)者翻身做主人啦！例如，在小明家，以前都是“用電—交電費(fèi)—用電”的模式，然而現(xiàn)在不一樣了！如果小明家的小區(qū)用上了分布式能源系統(tǒng)，那他們就可以用上小區(qū)自己發(fā)的電。而且，如果今天的電發(fā)多了，就可以將部分電力賣給電網(wǎng)。這樣一來，用戶的用電成本變低，豈不是美滋滋？

其次，小明家的小區(qū)用上分布式能源系統(tǒng)以后得到的可不只是電而已。由于分布式能源系統(tǒng)在發(fā)電時(shí)采用熱電聯(lián)產(chǎn)，燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組發(fā)電產(chǎn)生的熱量可以被蒸汽輪機(jī)機(jī)組再次利用，而在被用過兩輪以后，剩下的熱量還可以用來供熱和供冷，相當(dāng)于冷熱電三聯(lián)供，一舉三得，是不是棒棒噠！

另外，還記得文章開頭時(shí)那個趴在窗口等天亮的小明嗎？有了分布式能源系統(tǒng)，晚上看動畫片大結(jié)局這個事兒就妥了。由于分布式能源系統(tǒng)就部署在用戶附近，所以避免了惡劣天氣等對遠(yuǎn)距離輸電的影響，安全可靠。而如果用電端采用的是分布式能源系統(tǒng)配合主電網(wǎng)的能源模式，那么一旦主電網(wǎng)出現(xiàn)故障，微電網(wǎng)就可以立刻脫離主電網(wǎng)，采用自主供電，恢復(fù)電力。知道了這個知識的小明，默默流下了感動的淚水。

最后，由于發(fā)電時(shí)多使用清潔能源或可再生能源，分布式能源系統(tǒng)是非常環(huán)境友好的。作為一個熱愛地球、致力于控制碳排放的好孩子，小明表示很滿意，并點(diǎn)了個贊。

我很牛，而且我牛得很全面

知道了分布式能源系統(tǒng)的這么多好處，那分布式能源系統(tǒng)到底怎么建呀？

身為一篇不做作的廣告帖，接下來就給大家講講西門子是怎么助力合作伙伴建立分布式能源系統(tǒng)的。

謙虛地說，西門子是世界上一家產(chǎn)品覆蓋從發(fā)電端到能源管理端的完整分布式能源系統(tǒng)的公司。

在發(fā)電端，西門子可以為小規(guī)模發(fā)電項(xiàng)目（如獨(dú)棟樓宇）提供靈活可靠的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，也可以憑借高效的小型燃?xì)廨啓C(jī)、小型蒸汽輪機(jī)和配套發(fā)電機(jī)，助力客戶建造聯(lián)合循環(huán)和熱電聯(lián)產(chǎn)電廠，實(shí)現(xiàn)高能效與環(huán)境友好。同時(shí)，針對可再生能源發(fā)電，西門子不但能為太陽能光伏解決方案提供變壓器、配電柜等組件，也能提供風(fēng)力發(fā)電和生物質(zhì)發(fā)電的相關(guān)產(chǎn)品。

說到西門子在分布式發(fā)電領(lǐng)域的拳頭產(chǎn)品，一定不能不提SGT-800型燃?xì)廨啓C(jī)。由于出色的效率和高可靠性，SGT-800型燃?xì)廨啓C(jī)非常適合聯(lián)合循環(huán)應(yīng)用以及熱電聯(lián)產(chǎn)，燃料利用率更可以高達(dá)80%以上。它的高可用性、高效率和低排放的特點(diǎn)也讓它的生命周期成本更低，且更加環(huán)境友好，實(shí)為分布式發(fā)電項(xiàng)目*的佳品！

2016年，西門子攜手杭州汽輪機(jī)股份有限公司（杭汽輪），為協(xié)鑫集團(tuán)的分布式能源項(xiàng)目提供4臺SGT-800型燃機(jī)輪機(jī)機(jī)組。2017年，西門子又與杭汽輪合作，為中國電力國際發(fā)展有限公司旗下的中電（成都）綜合能源有限公司提供兩臺SGT-800型燃?xì)廨啓C(jī)，將用于四川省成都高新科技產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)西部園區(qū)的分布式能源站項(xiàng)目。怎么樣，SGT-800雖然身材“嬌小”，但發(fā)展?jié)摿墒谴蟠蟮模?/p>

電生產(chǎn)出來后，要如何讓用戶用得放心呢？這就要依靠高效的能源管理啦！

在能源管理方面，為大程度減少客戶在實(shí)施項(xiàng)目時(shí)的不確定性，西門子的DESS®SIMPSON軟件可幫助客戶完成項(xiàng)目可行性分析，對項(xiàng)目運(yùn)行收益等進(jìn)行仿真并生成項(xiàng)目財(cái)務(wù)評價(jià)、技術(shù)評價(jià)、KPI指標(biāo)等，讓客戶在項(xiàng)目開始前就先對全局有清晰的把握。

客戶還可以借助西門子的PSS®SINCAL軟件實(shí)現(xiàn)對分布式能源系統(tǒng)的技術(shù)仿真，以評估不同新能源組合的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、需求反應(yīng)以及在一年或一年以上的并網(wǎng)或孤島運(yùn)行模式下任何微電網(wǎng)的詳細(xì)電力行為，幫助客戶優(yōu)化微網(wǎng)設(shè)計(jì)以使利益最大化。

那么，項(xiàng)目運(yùn)行后要如何管理呢？這個也不成問題，西門子功能強(qiáng)大的Spectrum Power分布式微網(wǎng)管理系統(tǒng)能“眼觀六路”，實(shí)現(xiàn)對整個系統(tǒng)的全天候監(jiān)控。它還能根據(jù)時(shí)間、階梯能源價(jià)格、對冷熱電負(fù)荷的預(yù)測等完成資源調(diào)配，達(dá)到總能源成本最低，并自動消減超出限值的光伏或風(fēng)能，保持系統(tǒng)穩(wěn)定性。

目前，西門子的微電網(wǎng)自動化和數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在了很多地方。舉幾個高大上的例子：西門子已經(jīng)與 LO3能源公司攜手，為紐約布魯克林的一個社區(qū)提供了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的微電網(wǎng)系統(tǒng)，讓社區(qū)能夠自己計(jì)量用電和發(fā)電量，并通過自動拍賣來決定為每千瓦時(shí)的電力支付多少錢。

你可能要問，如果區(qū)域中有多種能源的話，微電網(wǎng)真的能管得過來嗎？有了西門子，這個也不成問題，在德國就有一個成功的案例。為完成2050年能源改革，德國政府在一個名叫Wildpoldsried的小鎮(zhèn)上實(shí)施了能源互聯(lián)網(wǎng)示范項(xiàng)目，而西門子在項(xiàng)目中可是幫了大忙的。利用屋頂光伏、風(fēng)力發(fā)電、沼氣發(fā)電、冷熱電三聯(lián)供等，小鎮(zhèn)的發(fā)電量可達(dá)鎮(zhèn)上2500人所需電量的300%以上。面對種類繁多的能源，西門子建立的智能微電網(wǎng)系統(tǒng)可以配合西門子的儲能系統(tǒng)，對這些可再生能源發(fā)電設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理與控制，實(shí)現(xiàn)供需平衡，并與主電網(wǎng)協(xié)調(diào)互補(bǔ)，保證微電網(wǎng)和周邊電網(wǎng)穩(wěn)定。這樣一來，不僅居民電費(fèi)減少、發(fā)電設(shè)備更高效安全，小鎮(zhèn)也能實(shí)現(xiàn)能源平衡流動與供電穩(wěn)定。

不過，你可不要以為微電網(wǎng)只能建在城市或者郊區(qū)，在*管理系統(tǒng)的幫助下，微電網(wǎng)雖然暫時(shí)還上不了天，但也能建到海拔很高的地方。在中國，西門子為在西藏的目前國內(nèi)規(guī)模最大、海拔最高的離網(wǎng)型能源系統(tǒng)工程中的光伏電站提供了Spectrum Power分布式微網(wǎng)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對太陽能發(fā)電裝置、儲能和柴油發(fā)電裝置的協(xié)調(diào)、優(yōu)化以及能源管理。在項(xiàng)目中，所有微電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備均可遠(yuǎn)程啟動和控制，并配有自動調(diào)節(jié)模式，這讓變電站只需1人值班就可解決所有問題。此外，系統(tǒng)還可以預(yù)測極端天氣，并制定發(fā)電計(jì)劃，將所有儲能設(shè)備提前充滿，保證微電網(wǎng)持續(xù)供電。

說了這么多，其實(shí)西門子的完整分布式能源系統(tǒng)解決方案也早有應(yīng)用了。目前，它已成功應(yīng)用在美國紐約市的布朗克斯（Bronx）區(qū)，并帶來了切實(shí)的好處。該區(qū)域內(nèi)包括35棟建筑、14000個公寓，共計(jì)約6萬名居民。西門子為布朗克斯區(qū)提供了熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、DCS控制系統(tǒng)以及微電網(wǎng)控制系統(tǒng)，可為區(qū)域靈活供電、供熱和制冷。通過采用西門子的分布式能源系統(tǒng)解決方案，不僅電廠的投資回報(bào)期小于五年，布朗克斯區(qū)所購電力的溫室氣體排放和燃油消耗也降低了50% 以上。

總而言之，跟西門子攜手，小伙伴們就可以愉快地搭建分布式能源系統(tǒng)啦！更愉快的是，如果采用來自同一公司的系統(tǒng)集成方案，不僅系統(tǒng)各個部分之間能實(shí)現(xiàn)無縫連接、*兼容，而且與客戶的接口也只有一個，大大方便了項(xiàng)目實(shí)施，省心省力。

最后，我們再來回顧一下文章主旨：分布式能源好啊！它讓光和熱更近一點(diǎn)，也讓舒適的生活離你更近一點(diǎn)。