2001~2014年,，北方城鎮(zhèn)建筑供暖面積從50億平方米增長(zhǎng)到126億平方米,，增加了1.5倍，而平均的單位面積供暖能耗從2001年的22.8kgce/m2，降低到2014年的14.6kgce/m2,，降低了34% 。單位能耗下降的原因是高效熱源方式占比提高,、供熱系統(tǒng)效率提高和建筑保溫水平提高,。從數(shù)字來看，全國供熱面積在增加,，單位能耗在下降,，但是總能耗仍然很大。天然氣供應(yīng)緊張,、因燃煤污染而導(dǎo)致的霧霾嚴(yán)重,、可再生能源供能穩(wěn)定性的挑戰(zhàn)，以及城市熱力網(wǎng)的供能不平衡等諸多問題,，嚴(yán)重困擾著京津冀城鎮(zhèn)供熱的效果,。如何將各種能源因地制宜、合理利用,，并實(shí)現(xiàn)綜合能源效率最大化,，成為當(dāng)前面臨的首要問題。

1.分布式能源特性

    分布式能源是指分布在用戶端的供能技術(shù),。分布式能源在環(huán)境保護(hù)上,，將部分污染分散化、資源化,，并減少排放,；在能量的輸送和利用上分片布置,，減少長(zhǎng)距離輸送能量的損失，有效地提高了能源利用的安全性和靈活性,。通俗的理解分布式供熱技術(shù),，就是因地制宜、合理利用項(xiàng)目周邊已具備的各種能源,，將各種能源進(jìn)行耦合用于滿足供熱需求,。分布式能源具備以下幾種特性：

1）靈活的并網(wǎng)、離網(wǎng)運(yùn)行模式

    分布式能源是一種建在用戶端的能源供應(yīng)形式,，分布式能源站是以“資源,、環(huán)境效益最大化”為目標(biāo)而確定方式和容量的系統(tǒng)，將用戶的多種能源需求和環(huán)境資源進(jìn)行配置,，采用需求應(yīng)對(duì)式的設(shè)計(jì)和模塊化的配置,，獨(dú)立輸出電、熱,、冷等能量的供應(yīng)系統(tǒng),。如果負(fù)荷集中，分布式能源站可以獨(dú)立運(yùn)行,，熱力網(wǎng)的熱量可作為備用熱源,。分布式能源站也可以并入城市熱力網(wǎng)聯(lián)合運(yùn)行，當(dāng)前的技術(shù)完全可以保障分布式能源這種“隨時(shí)并網(wǎng),、離網(wǎng)”的順利切換,，同時(shí)不影響能源的安全供應(yīng)。

2）可采用多種能源輸入形式

    分布式能源包括燃?xì)忮仩t技術(shù),、燃?xì)鉄岜眉夹g(shù),、高效電鍋爐技術(shù)、電驅(qū)動(dòng)空氣源熱泵技術(shù),、太陽能光熱/光伏技術(shù),、燃?xì)馊?lián)供技術(shù)、水源熱泵技術(shù)和地源熱泵技術(shù)等,。分布式能源供熱技術(shù)的種類多，可采用多種能源輸入形式,，包括天然氣,、電力和各種可再生能源等。    

圖1  不同分布式能源供熱技術(shù)的能源成本示意圖

3）多能輸出可滿足用戶的不同需求

分布式能源包括多種技術(shù),，可同時(shí)輸出多種能源,，比如燃?xì)馊?lián)供技術(shù)，可同時(shí)輸出電力,、冷/熱,；燃?xì)忮仩t可同時(shí)輸出采暖熱水和生活熱水；地源熱泵/水源熱泵技術(shù)可輸出冷和熱等。

4）能量梯級(jí)與高效利用

能量梯級(jí)利用：能源合理利用的一種方式,，無論是一次能源還是余能資源,，均按其品位逐級(jí)加以利用。能源的梯級(jí)利用可以提高整個(gè)系統(tǒng)的能源利用效率,，是節(jié)能的重要措施,。分布式能源中燃?xì)馊?lián)供等技術(shù)，將能量從高品位至低品位逐級(jí)加以利用,，以便達(dá)到能源高效利用的效果,，有效提高了能源的綜合利用率。

2.城市熱力網(wǎng)特性

    北方城市熱力網(wǎng)目前以熱電聯(lián)產(chǎn)熱源為主,，建設(shè)城市熱力大管網(wǎng),，采用環(huán)狀或支狀管網(wǎng)的方式，將熱電聯(lián)產(chǎn)的余熱輸送至城市需要供熱的小區(qū)或商用建筑等用能客戶,，滿足城市主要的采暖需求,。熱電聯(lián)產(chǎn)的蒸汽沒有冷源損失，所以能將熱效率提高到85%,，比大型凝汽式機(jī)組（熱效率達(dá)40%）還要高得多,。熱電聯(lián)產(chǎn)不僅能有效節(jié)能，而且可以改善環(huán)境,，大大提高居民的生活水平,。

城市熱力網(wǎng)具備以下特性：

1）能源利用率高：城市熱力網(wǎng)的主要熱源為熱電聯(lián)產(chǎn)，熱電聯(lián)產(chǎn)能源的綜合利用率達(dá)85%,，能源利用率高,。

2）安全性、穩(wěn)定性高：城市熱力網(wǎng)具有安全性和穩(wěn)定性高的特點(diǎn),，是因?yàn)槌鞘袩崃芫W(wǎng)具備蓄熱特性,、輸送能力強(qiáng)；水力特性與小管網(wǎng)相比,，較為穩(wěn)定,，具有內(nèi)調(diào)節(jié)作用。

3）集約利用土地：熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱項(xiàng)目在建設(shè)之前,，會(huì)對(duì)城市規(guī)劃和集中供熱區(qū)進(jìn)行統(tǒng)籌安排,，選定項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)。由于項(xiàng)目的規(guī)模一般較大,，可以滿足城市大部分的供熱負(fù)荷,，與小型分散燃煤供熱項(xiàng)目相比，能節(jié)約土地資源,。

4）具備能源基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的特性：城市熱力網(wǎng)作為集中供熱網(wǎng)絡(luò),，具備能源基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的特性,，無論是環(huán)狀還是支狀網(wǎng)絡(luò)，基本上都以水作為介質(zhì),，允許其他各種以水為介質(zhì)的供熱系統(tǒng)接入,，與電網(wǎng)相比，包容性較強(qiáng),。

3.分布式能源與城市熱力網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行

分布式能源的主要問題是項(xiàng)目的規(guī)模受限制,，原因是周邊的能源量有限，分布式能源供應(yīng)的單個(gè)項(xiàng)目體量主要是幾千平方米至幾十萬平方米,，和熱電聯(lián)產(chǎn)等大型供熱項(xiàng)目相差十倍乃至百千倍,，其中可再生能源還有能源供應(yīng)的穩(wěn)定性和可靠性，以及投資高的問題,。比如土壤源熱泵技術(shù),，項(xiàng)目打井面積、地?zé)崆闆r,、項(xiàng)目資金預(yù)算決定了土壤源熱泵系統(tǒng)的規(guī)模,，十萬平方米住宅的供熱，需要打井面積兩萬平方米,，投資需要2500萬元以上,。比如，燃?xì)馊?lián)供技術(shù),，需要考慮熱電的匹配,，單一考慮這種技術(shù)，撇除投資不說,，熱電平衡的項(xiàng)目也非常罕見,。

    熱電聯(lián)產(chǎn)把電廠的發(fā)電與用戶的用熱緊密聯(lián)系，降低了靈活性,，同時(shí)也增加了電廠的投資,。熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)和后期運(yùn)營(yíng)的實(shí)際情況相去甚遠(yuǎn)，比如,，由于上游電廠余熱過剩但下游負(fù)荷未發(fā)展,、下游負(fù)荷分配不均導(dǎo)致管網(wǎng)失衡、負(fù)荷偏遠(yuǎn)支管網(wǎng)的投資建設(shè)大等問題相繼產(chǎn)生,，最終導(dǎo)致用戶投訴,、熱力企業(yè)利益受損和能量浪費(fèi)等現(xiàn)象層出不窮。

    針對(duì)分布式能源和城市熱力網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì),；針對(duì)不同城鎮(zhèn)或區(qū)域的供熱需求，在有城市熱力網(wǎng)的城鎮(zhèn)區(qū)域,，將分布式供熱技術(shù)與城市熱力網(wǎng)相耦合,，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)供熱,、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，應(yīng)是今后城鎮(zhèn)供熱的主要方向,，屬于國家現(xiàn)在重點(diǎn)推進(jìn)的“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源（能源互聯(lián)網(wǎng)）的范疇,。

分布式能源與城市熱力網(wǎng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，技術(shù)上需要做好以下幾項(xiàng)工作：一是詳細(xì)調(diào)研項(xiàng)目當(dāng)?shù)氐馁Y源情況,、能源價(jià)格和市政資源情況,；二是摸清項(xiàng)目的供熱需求，當(dāng)?shù)卦袩崃W(wǎng)和已有熱源的情況,，以及熱源和負(fù)荷的匹配情況,；三是根據(jù)上述兩項(xiàng)調(diào)研的結(jié)果，篩選出分布式能源供熱技術(shù),，進(jìn)行進(jìn)一步計(jì)算和確定,；四是分析分布式能源技術(shù)與城市熱力網(wǎng)進(jìn)行耦合后的供熱系統(tǒng)和管網(wǎng)，以達(dá)到供需   平衡的要求,。完成以上幾步工作后,，技術(shù)的初步耦合篩選工作就完成了。

圖2 分布式能源與城市熱力網(wǎng)耦合示意圖

    分布式能源與城市熱力網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行,，在技術(shù)上比較容易實(shí)現(xiàn),，在商務(wù)方面，可以采用以下幾種模式,。

（1）由城市熱力網(wǎng)經(jīng)營(yíng)者來建設(shè)分布式能源系統(tǒng),，這種模式的優(yōu)點(diǎn)在于建設(shè)方統(tǒng)一的情況下，聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的運(yùn)營(yíng)管理者也統(tǒng)一,，這樣聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的控制和供熱的質(zhì)量會(huì)比較有保證,，項(xiàng)目的收益也可控；

（2）城市熱力網(wǎng)和分布式能源系統(tǒng)的建設(shè)方不同,，運(yùn)營(yíng)管理權(quán)統(tǒng)一為城市熱力網(wǎng)建設(shè)方,，這種情況下聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的管理者統(tǒng)一，優(yōu)點(diǎn)和第一種模式一樣,，對(duì)用能客戶是有利的,。但是需要協(xié)商好兩個(gè)建設(shè)方的利益分享；

（3）城市熱力網(wǎng)和分布式能源系統(tǒng)建設(shè)方不同,，運(yùn)營(yíng)管理權(quán)分開,，這樣聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的系統(tǒng)就比較難以集中控制，涉及的原因有分布式能源系統(tǒng)隨意離網(wǎng)或并網(wǎng)運(yùn)行,，對(duì)大網(wǎng)造成沖擊,，影響用戶供能質(zhì)量等；

因此,，分布式能源與城市熱力網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的項(xiàng)目,，建議運(yùn)營(yíng)管理方統(tǒng)一,，盡量統(tǒng)一交給城市熱力網(wǎng)建設(shè)方；在不能統(tǒng)一的情況下,，需要提前制定一些制約條款,，以保證聯(lián)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的正常運(yùn)行和用戶的供能質(zhì)量。

4.聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行與智慧供熱系統(tǒng)

    分布式能源與城市熱力網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行,，需要建設(shè)智慧供熱控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的運(yùn)行管理,。智慧供熱系統(tǒng)是把供熱系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立的各個(gè)子系統(tǒng)整合成一個(gè)有機(jī)的綜合性智能平臺(tái)，有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享,、智能決策與能耗分析和能源調(diào)配等功能,，通過歷年熱計(jì)量及氣象等數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，預(yù)測(cè)耗熱量,，實(shí)現(xiàn)按需供熱和能源搭配,，從而最大限度地節(jié)約能源。

圖3 智慧供熱控制系統(tǒng)部分功能示意圖

    智慧供熱控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)供能側(cè)和用能側(cè)的供需有效結(jié)合和控制管理,，將供能系統(tǒng)做到“人性化,、最優(yōu)化和智慧化”，實(shí)現(xiàn)分布式能源和城市熱力網(wǎng)中各種能源互聯(lián)互通,，提高供熱質(zhì)量和供熱服務(wù),，從而最大程度地實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

5.結(jié)語 

本文對(duì)分布式能源和城市熱力網(wǎng)（熱電聯(lián)產(chǎn)）進(jìn)行了優(yōu)劣勢(shì)的分析,，并對(duì)分布式能源和城市熱力網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行分析,，得出如下結(jié)論：

（1）分布式能源較為分散，城市熱力網(wǎng)可以將不同的分布式能源聯(lián)合城市（鎮(zhèn)）熱電聯(lián)產(chǎn)一起,，取長(zhǎng)補(bǔ)短,，形成能源互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)城市（鎮(zhèn)）合理供熱高效供熱,；

（2）分布式能源與城市熱力網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行,，技術(shù)篩選時(shí)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐馁Y源能源，因地制宜,，同時(shí)結(jié)合項(xiàng)目的資金預(yù)算,，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行的條件下，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)供熱,； 

（3）分布式能源與城市熱力網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行,，盡量實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)管理，以確保供能系統(tǒng)的安全,、穩(wěn)定運(yùn)行和用戶的供熱質(zhì)量,；

（4）運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+”的思維，將能源生產(chǎn)、輸送,、存儲(chǔ)及使用的過程與互聯(lián)網(wǎng),、能源市場(chǎng)相結(jié)合，建設(shè)智慧控制系統(tǒng),，打造能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，既對(duì)提高可再生能源的比重,，提高能源綜合利用率,，以及高效節(jié)能減排具有重要意義，也是響應(yīng)國家號(hào)召,、推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的一項(xiàng)行之有效的任務(wù),。