分布式能源系統的概念是從1978年美國公共事業(yè)管理政策法公布后，在美國開始推廣，然后被其他發(fā)達國家所接受的。分布式能源系統是位于或臨近電力負荷中心，功率在幾十千瓦到幾十兆瓦內模塊式的分布在負荷附近的清潔環(huán)保發(fā)電設施，能夠經濟 、高效、可靠地發(fā)電。分布式發(fā)電是區(qū)別于傳統集中發(fā)電、遠距離傳輸、大互聯網的發(fā)電形式。分布式能源系統并不是簡單地采用傳統的發(fā)電技術，而是建立在自動控制系統、先進的材料技術、靈活的制造工藝等新技術的基礎上，具有低污染排放，靈活方便，高可靠性和高效率的新型能源生產系統。組成分布式能源系統的發(fā)電系統具有如下特點：①高效地利用發(fā)電產生的廢能生成熱和電;②現場端的可再生能源系統;③包括利用現場廢氣、廢熱及多余壓差來發(fā)電的能源循環(huán)利用系統。

　　分布式能源可使用天然氣、煤層氣等燃料，也可以利用沼氣、焦爐煤氣等廢氣資源，甚至可利用風能、太陽能、水能等可再生資源。由于目前分布式能源項目多建在城市，故大部分分布式能源的燃料多為天然氣或是柴油。具體而言發(fā)展分布式能源的重要意義有以下幾方面：

　?。?）經濟性

　　由于分布式能源可用發(fā)電的余熱來制熱、制冷，因此能源得以合理的梯 級利用，從而可提高能源的利用效率（達70%.90%）。由于分布式電源的并網，減 少或緩建了大型發(fā)電廠和高壓輸電網，緩建了電網而節(jié)約投資。同時，使得輸配電網的潮流減少，相應的降低了網損。

　?。?）環(huán)保性

　　因其采用天然氣做燃料或以氫氣、太陽能、風能為能源，故可減 少有害物的排放總量，減輕環(huán)保的壓力：大量的就近供電減少了大容量遠距離高 電壓輸電線的建設，由此不但減少了高壓輸電線的電磁污染，也減少了高壓輸電 線的征地面積和線路走廊，減少了對線路下樹本的砍伐，有利于環(huán)保。

　?。?）能源利用的多樣性

　　分布式發(fā)電可利用多種能源，如清潔能源（天然氣）、 新能源（氫）和可再生能源（風能和太陽能等），并同時為用戶提供冷、熱、電等多種能源應用方式，因此是解決能源危機、提高能源利用效率和能源安全問題的一種很好的途徑。

　?。?）調峰作用

　　夏季和冬季往往是負荷的高峰時期，此時如采用以天然氣為燃 料的燃氣輪機等冷、熱、電三聯供系統，不但可解決冬夏季的供冷與冬季的供熱需要，同時也提供了一部分電力，由此可對電網起到削峰填谷作用。此外，也部 分解決了天然氣供應時的峰谷差過大問題，發(fā)揮了天然氣與電力的互補作用。

　?。?）安全性和可靠性

　　當大電網出現大面積停電事故時，具有特殊設計的分布 式發(fā)電系統仍能保持正常運行，由此可提高供電的安全性和可靠性。

　　（6）電力市場問題

　　分布式發(fā)電可以適應電力市場發(fā)展的需要、由多家集資辦 電，發(fā)揮電力建設市場、電力供應市場的競爭機制。

　?。?）投資風險分布式發(fā)電的裝機容量一般較小，建設周期短，因此可避免類 似大型發(fā)電站建設周期帶來的投資風險。

　?。?）邊遠地區(qū)的供電問題我國許多邊遠及農村地區(qū)遠離大電網，因此難以從 大電網向其供電。采用太陽能光伏發(fā)電、風力發(fā)電和生物質能發(fā)電的獨立發(fā)電系 統不失為一種優(yōu)選的方法。

　　就全世界來看，能源利用率越高、環(huán)境保護越好的國家，對于發(fā)展分布式能源技術的推廣應用就越熱衷，支持政策越明確。如丹麥、荷蘭、日本對分布式電源都采取了一系列鼓勵政策;“911事件”后，出于供電安全的考慮，發(fā)達國家都加快了分布式電源建設的步伐，到到目前為止，英國已有1000多座分布式電源站;美國有6000多座分布式電源站，僅大學校園就有200多座分布式電源站。在眾多國家中，丹麥是世界上公認的經濟發(fā)展、資源消耗和環(huán)境保護三方面有機結合的典范，是實現了可持續(xù)發(fā)展的國家。20多年來丹麥的國民總產值翻了一番但能源消耗卻未增加，環(huán)境污染也未加劇，其奧妙就在于丹麥積極發(fā)展冷、熱、電聯產，提倡科學用能，扶持分布式能源，靠提高能源利用率支持國民經濟的發(fā)展。目前丹麥沒有一個火電廠不供熱，也沒有一個供熱鍋爐房不發(fā)電，將冷、熱、電產品的分別生成，變成高科技的冷、熱、電聯產，使科技進步變成真正的生產力。

　　據文獻報道，2010 年之前全球累計新增發(fā)電容量的25%～30%為分布式發(fā)電。美國是世界上開發(fā)新能源和可再生分布式能源發(fā)電最多的國家，也是全球絕大多數的商用分布式電源設備的主要提供商。2004 年，美國分布式發(fā)電總容量為67 GW，約占美國國內總發(fā)電量的7%，達世界平均水平，據美國電力科學研究院預測，在2010 年美國新增發(fā)電容量的25%將采用分布式電源，而國家天然氣基金會的估計則高達30%，到2020年有一半以上的新建商用或辦公建筑使用分布式電源，同時到2020年有15%的現有建筑改用分布式電源。歐洲分布式電源的發(fā)展在世界處于領先水平;2000 年，歐盟地區(qū)分布式電源裝機容量為74 GW，而2004年丹麥、荷蘭、芬蘭分布式電源的發(fā)電總量分別占國內總發(fā)電量的52%、38%和36%，歐盟預測2020年將達到195 GW，發(fā)電量將達到總發(fā)電量的22%。

　　2、國內外分布式發(fā)電發(fā)展現狀及預期

　　近年來，分布式發(fā)電技術以其獨有的環(huán)保性和經濟性引起人們越來越多的關注。基于對分布式能源系統的這些認識，目前許多國家已經制定了宏偉的分布式能源系統研究發(fā)展計劃，并進行了多方面的相關研究。英國紐卡斯爾大學正在研發(fā)一種綜合的分布式能源系統評估軟件，這種軟件可將理論與工程項目結合在一起，用于微型燃氣輪機、燃料電池和燃氣內燃機驅動的分布式能源系統的設計、優(yōu)化及監(jiān)控。美國加州大學、ELCOM等機構針對分布式能源系統制定了宏偉的研究規(guī)劃。澳大利亞的研究機構正在紐卡斯爾建立能源中心，其目的就是提供能源方面最新的研究成果和開發(fā)設施，對100多個課題組提供技術支持，展示新能源技術的應用案例。國際能源機構（IEA）正在進行一個包括33個國家在內的國際性能源技術研發(fā)合作計劃，進行能源生產、能源消費領域的技術發(fā)展與改進，當前已有 40個研究項目在進行，包括化石燃料技術、分布式能源系統、終端用戶的能效技術等等這些項目涉及400多家政府或私人的研究機構，年費用為$120000000。

　　在我國，充足保證電力供應對經濟的持續(xù)發(fā)展必將起到決定性作用，在已建中央電站及電網的基礎上，大力發(fā)展分布式電源技術將是我國電力系統未來發(fā)展的必然趨勢。目前我國對分布式能源系統的研究在國內已經開始啟動，一些科研機構，大學已經投入人力、財力進行分布式能源系統的研究。上海理工大學以 Capstone公司生產的C60微型燃氣輪機為核心，結合補燃余熱鍋爐、補燃吸收式制冷機、蓄冷、蓄熱系統等建設了示范型“能源島”，用于分布式能源系統的研究。西安交通大學以100kW微型燃氣輪機為核心，建立了以酒店為應用對象的分布式能源系統。中科院工程熱物理所也進行了許多分布式能源系統先進系統方式及相關評價方面的研究。華北電力大學能源的清潔與重點利用實驗室，建立了雙源可逆型供暖（空調）系統實驗平臺。

　　我國近年來高度重視可再生能源的開發(fā)利用，把加快發(fā)展風能、太陽能、生物質能等可再生能源作為“十一五”時期能源發(fā)展的一項重要戰(zhàn)略。而對可再生能源利用的有效形式，就是大力發(fā)展分布式能源系統分布式電源。在《中華人民共和國節(jié)約能源法》、《關于發(fā)展熱電聯產的規(guī)定》、《能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃》等法令法規(guī)中，明確提出：大力推廣熱電聯產、集中供熱;提高熱電機組的利用率;發(fā)展熱能梯級利用技術，熱、電、冷聯產技術和熱、電、煤氣三聯供技術，提高熱能綜合利用率。

　　在我國過去二十幾年的經濟快速發(fā)展中，以煤為主的能源結構所造成的環(huán)境污染和生態(tài)問題已經對我國的可持續(xù)發(fā)展形成了巨大的壓力。我國政府最近開始考慮對能源戰(zhàn)略進行重大調整，先后做出了西氣東輸，西電東送，加快引進天然氣的決定。國民經濟的持續(xù)快速發(fā)展要求能源供應的保障和電力的超前發(fā)展，加上能效需要提高和環(huán)境、生態(tài)保護方面的壓力，這些都對熱電冷聯產的分布式能源系統產生了巨大的需求。據估計，在今后的十幾年內，在中國將需要興建成千上萬個分布式能源站，這是前所未有的歷史機遇。當前，正是處于這個歷史階段的開端。但是，如果說從現在開始，分布式能源站會以每年幾百個、甚至上千個的速度發(fā)展，那么，立即便有一系列的問題產生：資金從哪來，技術依托何在，用戶端的市場如何開拓和將會怎樣發(fā)展，目前政府的政策法規(guī)是否適應這個發(fā)展趨勢，誰來做分布式能源建設開發(fā)主體，如何協調分布式能源站同電網公司和天然氣公司的關系。這些問題對于分布式能源站的發(fā)展是極為現實而又嚴峻的挑戰(zhàn)。目前在北京、上海、廣州等地正在策劃興建的分布式能源站已經遇到了這些方面重重的障礙和挑戰(zhàn)。認為分布式能源會自然而然地順利發(fā)展起來，或者認為根本沒辦法克服目前的障礙和挑戰(zhàn)、因而它不可能發(fā)展起來的這兩種看法，都是不符合實際的。我們必須認真地面對當前分布式能源發(fā)展中的機遇和挑戰(zhàn)，研究、制訂好它在中國快速發(fā)展的戰(zhàn)略。

　　目前，我國以天然氣為燃料的分布式能源系統建設已逐步進入實質性開發(fā)實施階段，在我國城鎮(zhèn)，分布式發(fā)電技術作為集中供電方式技術的重要補充，將成為一個重要的發(fā)展方向。首推熱電冷三聯產技術，因為對于中國大部分地區(qū)的住宅、商業(yè)大樓、醫(yī)院、公用建筑、工廠來說，都存在供電和供暖或制冷需求，很多都配有備用發(fā)電設備，這些都是熱電冷三聯產的多目標分布式供能系統的廣闊市場。在北京、上海、廣州等大城市的居民小區(qū)、商城樓宇、大學城，都有一批熱、電、冷聯產示范工程投運。例如：上海浦東國際機場能源中心 4000 kW 燃氣輪機熱電聯供項目;上海黃埔區(qū)中心醫(yī)院 1000 kW 燃氣輪機熱電聯供項目;北京中關村軟件園熱、電、冷聯產項目等。對于廣大經濟欠發(fā)達的農村地區(qū)來說，（農牧地區(qū)和偏遠山區(qū)），要形成一定規(guī)模的、強大的集中式供配電網需要巨額的投資和很長的時間周期，能源供給嚴重制約這些地區(qū)的經濟發(fā)展。分布式發(fā)電技術則剛好可以彌補集中式發(fā)電的這些局限性。例如，在我國西北部廣大農村地區(qū)風力資源十分豐富，像內蒙古已經形成了年發(fā)電量1億kWh的電量，除自用外，還可送往北京地區(qū)，這種無污染綠色能源可以減輕當地的環(huán)境污染。

　　總體看來，分布式能源系統的研究在西方先進國家己經取得了豐碩的研究成果，研究領域從單獨運行的分布式能源系統，到剛興起不久的分布式能源系統與大電網的聯接，已有分布式能源系統運行的豐富經驗。而國內對分布式能源系統的研究還處于初期階段，分布式能源系統的大規(guī)模利用還有很長的路要走。國內外對獨立運行分布式能源系統的研究較多，主要是各種不并網的分布式能源系統的經濟評價和評價標準。而對與大電網聯接的分布式能源系統的研究，國內外的研究均較少，國內主要有分布式發(fā)電及其對電力系統的影響，分布式發(fā)電對配電網電壓分布的影響等。

　　3、分布式發(fā)電的分類及能源形式選取建議

　?、?基于化石燃料的分布式發(fā)電技術

　?、偻鶑褪桨l(fā)動機技術：用于分布式發(fā)電的往復式發(fā)動機采用四沖程的點火式或壓燃式，以汽油或柴油為燃料，是目前應用最廣的分布式發(fā)電方式。但是此種方式會造成對環(huán)境的影響，最近通過對其技術上的改進，已經大大減少了噪音和廢氣的排放污染。

　?、谖⑿腿細廨啓C技術：微型燃氣輪機是指功率為數百千瓦以下的以天然氣、甲烷、汽油、柴油為燃料的超小型燃氣輪機。但是微型燃氣輪機與現有的其它發(fā)電技術相比，效率較低。滿負荷運行的效率只有30%，而在半負荷時，其效率更是只有10%～15%，所以目前多采用家庭熱電聯供的辦法利用設備廢棄的熱能，提高其效率（可高達75%甚至更高）。微型燃氣輪機的特點是體積小、重量輕、實行熱電聯產時發(fā)電效率高、污染小、運行維護簡單。它是目前最成熟，最具有商業(yè)競爭力的分布式電源之一。其技術關鍵主要是高速軸承、高溫材料、部件加工等。

　?、廴剂想姵丶夹g：燃料電池是一種在等溫狀態(tài)下直接將化學能轉變?yōu)橹绷麟娔艿碾娀瘜W裝置。燃料電池工作時，不需要燃燒，同時不污染環(huán)境，其電能是通過電化學過程獲得的。在其陽極上通過富氫燃料，陰極上面通過空氣，并由電解液分離這兩種物質。在獲得電能的過程中，一些副產品僅為熱、水和二氧化碳等。氫燃料可由各種碳氫源，在壓力作用下通過蒸汽重整過程或由氧化反應生成。

　?、?混合式的分布式發(fā)電技術

　　一個重要的方向是上面提到的熱電冷三聯產的多目標分布式供能系統，通常簡稱為分布式供能系統。其在生產電力的同時，也能提供熱能或同時滿足供熱、制冷等方面的需求。與簡單的供電系統相比，分布式供能系統可以綜合梯級的科學用能，從而大幅度提高能源利用率、降低環(huán)境污染、改善系統的熱經濟性。熱電聯產有2種情況：

　?、僖园l(fā)電為主，采用大容量機組，只有少部分余熱得到利用，電力進入高壓輸電網分配，這種熱電聯產應歸于集中式發(fā)電;

　?、谝詿岫姡跐M足一定熱負荷需求的前提下，盡量建設小型供熱機組，電力由用戶自身消化，或在當地配電網區(qū)域內消化。

　?、?基于可再生能源的分布式發(fā)電技術

　?、偬柲芄夥l(fā)電技術：太陽能光伏發(fā)電技術是利用半導體材料的光電效應直接將太陽能轉換為電能。光伏發(fā)電具有不消耗燃料、不受地域限制、規(guī)模靈活、無污染、安全可靠、維護簡單等優(yōu)點。但是此種分布發(fā)電技術的成本非常高，所以現階段太陽能發(fā)電技術還需要進行技術改進，以降低成本而適合于廣泛應用。

　?、陲L力發(fā)電技術：將風能轉化為電能的發(fā)電技術，由于風力發(fā)電環(huán)?？稍偕?、全球可行、成本低且規(guī)模效益顯著，已受到越來越廣泛的歡迎，成為發(fā)展最快的新型能源之一?？煞譃楠毩⑴c并網運行兩類，前者為微型或小型風力發(fā)電機組，容量為100W～10kW，后者的容量通常超過150kW，通常有多臺容量較大的風力發(fā)電機組構成風力發(fā)電機群，稱其為風電場（也稱風力田、風田），具有機組大型化，集中安裝和控制的特點。近年來，風力發(fā)電技術進步很快，單機容量在 2MW以下的技術已很成熟。

　　4、分布式發(fā)電與傳統電網的結合

　　傳統的大電網在一段時間內將和分布式發(fā)電模式共存，互為補充。結合傳統 電網和分布式發(fā)電的優(yōu)勢，將其合理的整合在一起，具體的聯網方式有三種方式： （1）將分布式電源輸出由直整流成交流輸出，同時要求與交流大電網保持絕對的同步;（2）將分布式電源轉換成交流輸出以后，直接供給某些特定負荷而起到與大電網相互補充的作用。（3）將分布式電源與大電網隔離，完全成為一個獨立的發(fā)電系統。