丹麥分布式能源發展之路

　　未來，可再生能源將成為全球能源供給的主要來源已是不可忽視的事實。隨著化石能源的日益枯竭以及核能成本的持續上漲，可再生能源的介入為解決能源需求提供了更為靈活的選擇。然而，可再生能源的發展也面臨著巨大挑戰，其發電出力的波動性勢必需要一個全新的電力系統來適應。就風電和太陽能來說，一些技術成熟的有效集成解決方案在其波動性的適應上已卓有成效。
　　在可再生能源集成解決方案的研究上，丹麥一直走在世界前沿，尤其是熱電聯產方式的區域集中供熱供冷系統的運營更是非常成功，其模式也值得推廣。本文圍繞丹麥能源尤其是分布式可再生能源以及能源集成解決方案等方面展開討論。
　　能源系統的變革
　　隨著氣候變化和資源稀缺的加劇，全球能源系統也處在大變革的邊緣。為了大幅降低二氧化碳排放量，建立一套基于可再生能源充分利用的能源系統是十分必要的。毋庸置疑的是，在未來的20或30年間，全球能源系統將會與現有能源系統大有不同。向未來可持續能源過渡的技術模塊已經以分散式熱電站、風力發電、大、小型沼氣廠、太陽能、各類生物質能以及水力發電等形式存在。因此，當下首要的任務就是整合這些不同形式的可再生能源(可借助天然氣)，以最大限度地提高可再生能源的利用率，因為任何單一形式的可再生能源都不可能孤立發展。未來可再生能源的集成轉化，需要對各種形式的可再生能源設施，包括大型和小型發電廠，進行重組利用。只基于當前成本低廉的技術開發是遠遠不夠的，有可能導致諸如大型風電機組的單向利用等問題，因此必須采取多方措施，如建立多樣化供應系統、能源儲存和節能機制，包括合理的用戶管理策略等。
　　大多數國家長期依賴于以化石能源為主導的能源體系，制約了波動出力的太陽能和風電形成長效的自主系統。如此形成的后果之一是，電力過剩時可再生能源就處于閑置、甚至白白浪費掉的狀態。在風電占比較大的地區，由于當地電網接納能力不足，機組經常間歇性啟停。同樣地，當熱電聯產(CHP)的產能與風電產能一樣過剩時，就會出現額外的剩余電力。隨著越來越多的風電并入電網，加上熱電聯產系統利用率的提高，這類問題的出現也會日益頻繁。實踐證明，電鍋爐和熱泵利用風電的過剩產能進行供熱、供冷是一種成本較低的解決方案，丹麥的能源體系也可以很好地適應這種產能利用方式。電力供需失衡意味著風電、太陽能和熱電聯產等發電出力占比較大時，會周期性地出現產能過剩的問題，但其實這是可避免的。適當的公共電力管控就能夠很好地解決波動性發電出力的問題，比如采取一些激勵措施，如合理利用所謂的過剩電力，避免周期性的低價電力出售，在強風區建立與電力供應峰值匹配的主輸電線路和集成系統等。
　　除卻自身的波動性，風電和太陽能具有的無限潛能在現有能源體系下，足可以作為支柱能源滿足未來供電、供暖的需求。未來，在風電和太陽能利用率較高的地區，二者極有可能成為全年大多數時間甚至更長時間內占全年電力供應100%的基線電力。而儲能方式穩定的生物質能，在有限利用下，也可以為CHP的產能提供自身85%或更多的能效，其主要功能是用于協調平衡風電和太陽能產能不足時的情況。電力儲存也將通過現有的需求側管理方式，成為高效能、可持續、成本低的電熱冷一體化的能源集成系統中的關鍵一環。
　　在2012年3月的能源協議中，丹麥政府計劃于2020年實現風電占全國電力供應50%的目標，這就加大了對風電場成功建設施行中可能遇到的選址和其他問題的關注。根據這項能源協議，2020年丹麥將新增海上風電裝機容量1800MW，新增近海風電容量500MW，新增陸上風電容量1000MW，這就意味著風電裝機的大規模增長。截至2014年，丹麥風力發電已滿足全國34%的電力需求，到2020年將會達到50%。在用電低峰期和高風速時段，風力發電完全可以滿足全部的用電需求，按當地水平換算，風電占比也許會達到實際電力消費的400%。強大的跨國電力互補仍然對丹麥的電力上調和下調政策起著至關重要的作用，然而這也許只是短期的解決方案，作為當下過剩電力的進口國很可能在未來對購買鄰國電力失去興趣，因為丹麥也考慮到，這樣做只會增加鄰國的可再生能源利用比。