導語：分布式能源與我國可持續(xù)發(fā)展探析論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】熵定律已經(jīng)成為一種新的世界觀，它為人類規(guī)范了一種行為界線，我們無法逆轉(zhuǎn)熵的方向，就像無法逆轉(zhuǎn)時間一樣，但是可以減緩熵增加的速度和過程，通過我們對自身的生活方式和行為方式的調(diào)整和約束，通過科學技術進步和社會觀念進步，來減緩有效資源和有效能量的耗散速度。20世紀70年代，先后兩次石油危機之后使人們更加堅信不移，世界的資源不可能無限制地支持人類的高速發(fā)展和肆無忌憚的消費，“物質(zhì)極大豐富”僅僅是一個夢想，社會、經(jīng)濟發(fā)展的有序性是由更多的無序作為代價的。因此，“可持續(xù)發(fā)展”、“綠色GDP”和“循環(huán)經(jīng)濟”等等觀念開始成為人類文明的主題，影響人類的發(fā)展進程。實際上，這就是我們所說的“科學發(fā)展觀”。

2004年10月27日的早晨，北京又一次籠罩在大氣污染的陰霾之中，報紙上和電視、收音機里依舊傳來關于煤電油運出現(xiàn)緊張的信息……

這一天，從世界22個國家和地區(qū)飛來了近400名能源專家匯集到北京友誼賓館，探討采用一種正在全世界興起的新型能源利用方式--“分布式能源”技術能否幫助中國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標。

一座飛起的大山

許多年前，現(xiàn)任的北京市長曾經(jīng)有一個經(jīng)典的比喻，與中國相比四小龍是幾塊石頭，石頭飛過來雖然可怕，但一座山慢慢滾過來將會使你從心底震撼。然而，今天的中國已經(jīng)不僅僅是一座滾動的大山，而是一座飛起來的大山，而且是一座比石頭飛的更快的大山。

中國的崛起引起國際上的高度關注，全世界最想知道的就是這座飛起來的大山將按照什么軌跡，最終將飛向何方？正是因為某種擔憂，能源專家們才從世界的四面八方聚集到北京。中國的資源能不能支撐中國的經(jīng)濟高速發(fā)展？實實在在已經(jīng)成為全世界不得不面對的現(xiàn)實問題。長期以來，我們總是以為中國地大物博，資源豐富，國民和政府都未能樹立資源危機的意識。然而，中國是世界上人口最多的國家，人均資源水平極低，幾乎所有人均資源都低于世界的平均水平。中國礦產(chǎn)資源緊缺矛盾日益突出，石油、煤炭、銅、鐵、錳、鉻儲量持續(xù)下降，缺口及短缺進一步加大，中國45種主要礦產(chǎn)的現(xiàn)有儲量，能保證2010年需求的只有24種，能保證2020年需求的只有6種，資源瓶頸已經(jīng)是一個不得不面對的現(xiàn)實。

“和平崛起”是我們對全世界的承諾，走可持續(xù)發(fā)展之路是我們確定無誤的既定方針，但是，似乎全世界并不關注我們的目標和承諾，正像這次來北京參加《世界分布式能源聯(lián)盟年會》的外國專家所言：關鍵是過程，你們將采用什么辦法來實現(xiàn)你們的目標？

熵的世界觀--一個無法回避的問題

我們傳統(tǒng)的世界觀是建筑在19世紀中葉，主要的科學基礎是牛頓的三個機械定律和熱力學第一定律，以及達爾文的“進化論”。基本的觀念是“物質(zhì)不滅”和“能量守恒”，“運動著物質(zhì)的永遠循環(huán)是宇宙的最終結(jié)論”，認為世界總的方向是從無序向有序發(fā)展。我們的目標是建立一個“物質(zhì)極大豐富”的人類大同世界，地球上的資源和能量將隨著技術的發(fā)展“取之不盡，用之不竭”。

1850年德國科學家克勞修斯總結(jié)并表述了熱力學第二定律--即“熵定律”（加入的熱量/絕對溫度＝熵），他認為：熱可以自發(fā)地從高溫傳向低溫，而低溫不會自發(fā)的傳向高溫。簡單地說，一杯熱水可以自己變冷，確不會自動變熱，除非借助外部更多的能量。能量雖然守恒，但質(zhì)量卻發(fā)生了變化，一桶溫水可能比一小鍋開水所含的熱量要多，但它永遠煮不熟一個雞蛋。熵會自發(fā)的越來越增加，而不會自動減少。熱向何處去了？向更低的溫度散去，直到絕對溫度－273℃，一旦散去將難以重新聚積，一旦能量散盡，溫差將消失，宇宙將熱寂，能量實際上是從有序向無序發(fā)展。

進入20世紀，科學突飛猛進，人們對世界的認識也在不斷加深，科學家發(fā)現(xiàn)熱力學第二定律是一個具有普遍意義的真理，而并非是導師批判的“形而上學”。特別是俄羅斯出生的比利時科學家普利高津，對熱力學第二定律進行了廣泛的延伸，并創(chuàng)立了耗散結(jié)構(gòu)理論。不僅能源科學進一步證實了這些理論的正確性，資源專家也相信盡管物質(zhì)不滅，但資源的品位將逐漸失去，最終將無法再利用。宇宙天文學家肯定地認為：對于太陽和地球，熵定律是一切自然定律中的最高定律，因為對于宇宙和天體的研究，越來越證實這一定律的正確。物理學家也發(fā)現(xiàn)時間是不可逆的，如同熵增加的過程也不可逆轉(zhuǎn)一樣，時間和能量起源于一點，時間最終指向熵增加。生物學家發(fā)現(xiàn)生命的過程也在熵定律的涵蓋之下，生命就是一個能量的過程，生命的能量過程就是整個宇宙的能量過程中的一部分，生命逝去的過程恰恰就是一個熵增的過程。而環(huán)境學家也認為熵增正是地球環(huán)境面臨的規(guī)律性問題，甚至社會學家和經(jīng)濟學家也在沿用著這一定律來分析、認識和解釋問題。

熵定律已經(jīng)成為一種新的世界觀，它為人類規(guī)范了一種行為界線，我們無法逆轉(zhuǎn)熵的方向，就像無法逆轉(zhuǎn)時間一樣，但是可以減緩熵增加的速度和過程，通過我們對自身的生活方式和行為方式的調(diào)整和約束，通過科學技術進步和社會觀念進步，來減緩有效資源和有效能量的耗散速度。20世紀70年代，先后兩次石油危機之后使人們更加堅信不移，世界的資源不可能無限制地支持人類的高速發(fā)展和肆無忌憚的消費，“物質(zhì)極大豐富”僅僅是一個夢想，社會、經(jīng)濟發(fā)展的有序性是由更多的無序作為代價的。因此，“可持續(xù)發(fā)展”、“綠色GDP”和“循環(huán)經(jīng)濟”等等觀念開始成為人類文明的主題，影響人類的發(fā)展進程。實際上，這就是我們所說的“科學發(fā)展觀”。

在熵的世界觀的感召下，為了落實可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，一些以節(jié)約資源、保護環(huán)境、提高能效為核心的“行動浪潮”在西方發(fā)達國家迅速涌起，相應發(fā)展出“能源需求側(cè)管理（DSM）”、“合同能源管理（EMC）”、“綜合資源規(guī)劃（IRP）”、“資源環(huán)境交易”、“溫室氣體減排機制”、“能源服務公司（ESCo）體系”等等，這些立足于需求側(cè)的能源優(yōu)化和以節(jié)能環(huán)保為盈利空間的市場化運作手段得到了社會和政府的支持，同時也提出了在需求側(cè)和一些小規(guī)模資源綜合利用現(xiàn)場直接建立相關的能源利用設施的必要性。從此，分布式能源（DE）得到了發(fā)展。

何謂“分布式能源”

所謂“分布式能源”是指：在用戶附近的或小規(guī)模資源綜合利用現(xiàn)場建立的能源系統(tǒng)，它包括：能源綜合利用和可再生能源設施，以及蓄能系統(tǒng)。在需求或資源現(xiàn)場根據(jù)用戶對各種能源的不同需求，按照“分配得當、各得所需、溫度對口、梯級利用”的供能方式，盡力擴大資源和溫度利用空間，將輸送環(huán)節(jié)的損耗降至最低，從而實現(xiàn)能源利用效能與效率的最大化。

形象地說，如果有一個醫(yī)院需要各種能源，例如：電力、消毒蒸汽、采暖、制冷、空調(diào)的除濕和加濕、生活熱水、烘干熱氣，甚至花棚里的氣體肥料等。傳統(tǒng)的方式是從電網(wǎng)架設電線，保障供電，再安裝一臺小型應急發(fā)電機來保障萬一斷電時的電力供應；從熱力公司鋪設熱力管道，建設換熱站保障冬季供暖；從天然氣公司鋪設燃氣管道，并安裝蒸汽和熱水鍋爐，以及熱風機，解決消毒和炊事蒸汽、衛(wèi)生熱水和洗衣房烘干，以及冬季空調(diào)加濕的需要；使用電力制冷機組在夏季制冷。而在發(fā)達國家最新的解決模式是采用分布式能源系統(tǒng)，他們在醫(yī)院里安裝一臺或幾臺小型或微型模塊化發(fā)電機組，利用天然氣和醫(yī)院污水處理設施的沼氣發(fā)電，將發(fā)電之后的廢熱通過余熱鍋爐轉(zhuǎn)換成為蒸汽，同時利用醫(yī)院垃圾焚燒進行補充熱量，用蒸汽解決消毒、炊事、采暖和加濕的需要，夏季采用蒸汽吸收式機組制冷，并利用更低溫度的鍋爐廢熱和制冷機組冷卻水中的余熱來供應衛(wèi)生熱水，再利用較低溫度的余熱鍋爐排煙作為空調(diào)除濕、洗衣房烘干，最后將煙氣注入花卉大棚利用其中的二氧化碳作為氣體肥料，以及廢熱和煙氣中的合成水。將天然氣中的能量“吃光用盡”，把污染變?yōu)橘Y源，以這種方式來控制資源的“耗散”和保護環(huán)境。使用傳統(tǒng)方式，能源利用效率只要30～40％，而使用分布式能源可以將能源的利用效率越高到80～90％，甚至更高。

當然，分布式能源的形式是多種多樣的。中國每年有數(shù)以千計礦工因為瓦斯爆炸而失去生命，如果允許采用分布式能源在礦區(qū)抽放瓦斯發(fā)電，而且給予比較優(yōu)惠的電價收購，使投資抽放瓦斯發(fā)電比挖煤更賺錢，不僅可以充分利用資源，減少煤炭消耗；而且可以減少瓦斯中甲烷排空造成的溫室氣體效應，因為甲烷是二氧化碳溫室效應的24.5倍；更重要的是可以挽救成千上萬礦工的寶貴生命。

中國是全世界最大的焦炭生產(chǎn)國，每年估計有2億噸優(yōu)質(zhì)煤炭用于生產(chǎn)焦炭。根據(jù)煉焦爐型和煤質(zhì)不同的條件，每噸原煤轉(zhuǎn)化為焦炭時可以產(chǎn)生300～400立方米熱值當量1,500～4,500大卡/立方米的焦化煤氣，全國每年在煉焦中伴生600－800億立方米的焦化煤氣，粗略估算折合約250－350億立方米的天然氣，超過西氣東輸工程的熱值總量，相當3,000～4,000萬噸標準煤。目前這些資源不是通過火炬頭燃燒，就是直接放散，能夠利用的非常有限，不僅造成資源的大量浪費，也嚴重污染環(huán)境。如果能將這些分散的焦化廠所產(chǎn)生的焦化煤氣就近發(fā)電并實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，可以形成1500～2000萬千瓦的發(fā)電能力，同時滿足5億平米建筑的采暖。

信息時代的能源系統(tǒng)

自20世紀80年代后期以來，信息技術的快速發(fā)展，特別是互聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展對于能源工業(yè)產(chǎn)生了巨大的啟迪，那些分布在千家萬戶的微型計算機在與網(wǎng)絡連接之后創(chuàng)造了一個嶄新的時代--信息時代，它不僅代替了超級電腦，而且通過計算機和互聯(lián)網(wǎng)將全世界的人腦連接起來，掀起了一場知識進步的“人民戰(zhàn)爭”。隨著信息技術的發(fā)展，一場“分布式”的革命正在悄然而致，直接挑戰(zhàn)后工業(yè)時代的“規(guī)模效益”的經(jīng)濟理念。

在人類信息整合能力不足時，只有通過規(guī)模經(jīng)濟來降低成本，增加效率。實現(xiàn)“大工業(yè)、大生產(chǎn)、大市場、大消費、大消耗”。當信息技術發(fā)展之后，我們可以更加清楚地了解生產(chǎn)銷售和最終使用的全部過程，人們發(fā)現(xiàn)在大多數(shù)情況下，規(guī)模未必能夠帶來效益，反而增加更多的資源耗散和環(huán)境代價--熵增加。

電力工業(yè)就是最好的一個例子，傳統(tǒng)上我們認為“大電廠、大電網(wǎng)、超高壓”是效率最高的方式，但是這是在轉(zhuǎn)換端來判斷問題，而且在“電”這一單產(chǎn)品一條件下的分析結(jié)果，如果在需求一側(cè)進行綜合資源對比分析，可能結(jié)論未必如此，大電廠與小電廠比較當然發(fā)電效率是高的，但是由于燃料、排放的限制，大電廠只能遠離城市，首先發(fā)電之后的余熱無法利用，其次輸變電和配電又要增加電網(wǎng)和線路的損失，到了終端用戶的實際資源利用效率必然大打折扣。此外，建設輸電走廊和變電站需要消耗大量土地資源，發(fā)電之后的灰渣因為遠離城市無法制成建筑材料再加以利用。此外，城市不僅需要電力，同時還會需要熱力，為解決需求不得不再建設熱力廠，將寶貴的資源轉(zhuǎn)換成為低品位的采暖能量進行利用，增加了各種資源的耗散和浪費。因此，在需求側(cè)建立能源梯級利用設施被認為是解決問題的關鍵方法。1978年，美國為此修改的《公共事業(yè)法》允許這一類能效水平更高的用戶熱電聯(lián)產(chǎn)設施并網(wǎng)發(fā)電。隨之，歐洲、日本都相繼效法修改法律，使他們的法律體系和政府的管理機制能夠順應這一時代的發(fā)展趨勢。

此后，由于天然氣的開發(fā)利用，使人們更加認識到應對天然氣的能源設施并非越大越有效，首先因為天然氣比煤更加昂貴，中間環(huán)節(jié)的浪費變的不可忍受，同時它被利用之后的環(huán)境代價更小。此外，對于天然氣的利用技術非常靈活，人們可以根據(jù)用戶對于熱電冷多種能源的綜合需求，按照綜合效益最大化來確定規(guī)模，并向搭積木一樣組合系統(tǒng)，實現(xiàn)了以效益定規(guī)模的理想化的飛躍。

為了利用一切可以利用的能源來有效降低資源的耗散速度，人們開始積極利用一些可再生能源，并對各種資源實現(xiàn)綜合利用，由于資源量，能流密度和需求量的限制，社會需要一種更加便捷合理的系統(tǒng)來構(gòu)筑我們的能源體系。例如，垃圾壜癯『臀鬯沓У惱悠?，采油、陵牂E械陌檣?，矿井瓦速復煤查Z?，化工厂和钢厂的可葦D掀?，壹s骯こХ先?、压差爹o齲換褂刑裟?，地瑞堒，小型水能，房P埽鎦誓艿瓤稍偕茉吹取I緇嵋笳匭虢⒁恢旨饒芄睦蠹一褂謎廡┳試?，訋密盪鮮褂謎叩睦嫻哪茉叢誦泄芾砘啤U庋桓齷剖紫仍諗分薜玫酵晟疲迸飯彝ü那恐聘稍ず徒⒒肪襯茉此笆棧頻齲行Ф糝屏死醋約鵲美婕諾淖枇?，使这种先进的能源利用方g?-分布式能源成為一種時尚和榮耀。此后，日本和美國也在積極地進行社會觀念上的轉(zhuǎn)變。

在需求側(cè)建設能源設施并非新鮮事，實際上世界上最早的電廠--愛迪生在紐約珍珠街建立的人類第一個發(fā)電廠就是一個需求側(cè)電源。但是，今天的分布式能源已經(jīng)是一種全新的概念，因為它融入信息技術的成果，將追求一個更新的目標。首先，分布式能源系統(tǒng)都擁有智能化的控制系統(tǒng)，并將多個系統(tǒng)或者各個子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)鏈接，其中包括發(fā)電設施、制冷換熱設施、儲能設施等等。這種鏈接一邊與用戶需求進行實時信息交互，實行互動優(yōu)化運行；另一邊，與相關的電網(wǎng)、燃氣管網(wǎng)、甚至環(huán)境排放監(jiān)控系統(tǒng)，以及周邊的分布式能源設施進行鏈接，實現(xiàn)多元協(xié)同優(yōu)化，這一目標的實現(xiàn)，不僅使用戶的系統(tǒng)更加經(jīng)濟有效，也使整個能源環(huán)境系統(tǒng)隨時可以得到優(yōu)化。

也許有人認為這是天方夜譚，從你的口袋里掏出你的手機看看，就會知道這并不遙遠，就信息技術而言，這根本算不了一會事，關鍵是我們是否決心朝著之一目標去努力。其實，無論我們是否選擇分布式能源，它都將是我們的必經(jīng)之路，因為資源快速耗散的現(xiàn)實是不以我們的意志為轉(zhuǎn)移的。信息時代的關鍵是每一個人可以通過互聯(lián)網(wǎng)和PC機直接參與其中，而分布式能源也是可以調(diào)動每一人、每一個家庭、每一個企業(yè)的積極性，讓民眾直接參與到資源的高效利用和環(huán)節(jié)污染的減排行動之中，分布式能源是一場人類可持續(xù)發(fā)展的“人民戰(zhàn)爭”。

分布式能源同時還依賴于社會化的服務體系的建立，由于它跨越了我們傳統(tǒng)的工業(yè)化社會分工，將暖通空調(diào)、發(fā)電、供熱制冷、燃氣、配電等不同的學科進行橫向整合，而每一個分布式能源項目又都很小，所以需要專業(yè)公司的支持，在國外這一產(chǎn)業(yè)被稱之為“能源服務公司(ESCo)”。能源服務公司與用戶簽訂節(jié)能服務合同，或者直接投資用戶的能源設施并管理它們，用專家來解決用戶的能源利用問題，通過信息和服務網(wǎng)絡來運營用戶的系統(tǒng)。將節(jié)能作為一個盈利市場加以經(jīng)營，再靠競爭來優(yōu)勝劣汰，實現(xiàn)節(jié)能工作的可持續(xù)發(fā)展。

分布式能源解決中國可持續(xù)發(fā)展問題的鑰匙

最近，中國社會科學院和中國科學院的專家和科學家們不斷向中國政府建議：應積極發(fā)展分布式能源技術，來解決中國的能源和環(huán)境問題?？偫矸浅Ｖ匾?，先后兩次批示有關部門認真研究，并將意見告知他本人。

國家發(fā)展與改革委員會能源局就此問題認真研究后，向溫總理報告中指出：

分布式能源是近年來興起的利用小型設備向用戶提供能源供應的新的能源利用方式。與傳統(tǒng)的集中式能源系統(tǒng)相比，分布式能源接近負荷，不需要建設大電網(wǎng)進行遠距離高壓或超高壓輸電，可大大減少線損，節(jié)省輸配電建設投資和運行費用；由于兼具發(fā)電、供熱等多種能源服務功能，分布式源可以有效地實現(xiàn)能源的梯級利用，達到更高能源綜合利用效率。分布式能源設備起停方便，負荷調(diào)節(jié)靈活，各系統(tǒng)相互獨立，系統(tǒng)的可靠性和安全性較高；此外，分布式能源多采取天然氣、可再生能源等清潔能源為燃料。較之傳統(tǒng)的集中式能源系統(tǒng)更加環(huán)保。熱電聯(lián)產(chǎn)是目前典型的分布式能源利用方式，在發(fā)達國家已得到廣泛的推廣利用。例如丹麥在八十年代前主要依靠幾座大型電站供電，目前，丹麥電力的40％轉(zhuǎn)由風電和分散的小型熱電聯(lián)產(chǎn)電廠供應，能源利用效率高達80％以上。

總體來看，國際分布式能源系統(tǒng)主要以天然氣資源為主，由于天然氣管網(wǎng)的發(fā)展和天然氣燃料的良好環(huán)保性能，以天然氣為燃料的燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展很快，是目前分布式能源的主要內(nèi)容。同時，風力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，也是分布式能源的重要組成部分，目前，分布式能源的發(fā)展十分迅猛，在能源系統(tǒng)中的比例不斷提高，正在給能源工業(yè)帶來革命性的變化。特別是近年來，隨著戶用分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展（如屋頂太陽能光伏發(fā)電和燃料電池發(fā)電技術等），家庭已不再單純是能源的消費者，同時也成為能源的生產(chǎn)者和銷售者。有專家預計，正如個人微型計算機進入家庭，并逐漸取代巨型計算機的統(tǒng)治地位一樣，在不遠的將來，分布式能源有可能取代集中式能源，成為未來能源工業(yè)發(fā)展的主力軍之一

我們將結(jié)合深化電力體制改革的要求，研究促進分布式能源發(fā)展的政策和措施，對于工業(yè)生產(chǎn)用熱，將支持采用小型背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)機組，對于規(guī)模較小的縣城地區(qū)，將結(jié)合秸稈等生物質(zhì)資源利用，支持生物質(zhì)為燃料的熱電聯(lián)產(chǎn)機組的發(fā)展，力爭到2020年，全國建成2000萬千瓦生物質(zhì)發(fā)電機組。同時，將研究支持天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)、沼氣發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電等小型分布能源系統(tǒng)發(fā)展的政策和措施、促進我國分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展，充分有效利用能源資源，提高能源利用效率，促進我國經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展。