2001~2014年，北方城鎮(zhèn)建筑供暖面積從50億平方米增長到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、合理利用項目周邊已具備的各種能源，將各種能源進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)境資源進行配置，采用需求應(yīng)對式的設(shè)計和模塊化的配置，獨立輸出電、熱、冷等能量的供應(yīng)系統(tǒng)。如果負荷集中，分布式能源站可以獨立運行，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)合運行，當(dāng)前的技術(shù)完全可以保障分布式能源這種“隨時并網(wǎng)、離網(wǎng)”的順利切換，同時不影響能源的安全供應(yīng)。

2）可采用多種能源輸入形式

    分布式能源包括燃氣鍋爐技術(shù)、燃氣熱泵技術(shù)、高效電鍋爐技術(shù)、電驅(qū)動空氣源熱泵技術(shù)、太陽能光熱/光伏技術(shù)、燃氣三聯(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)，可同時輸出多種能源，比如燃氣三聯(lián)供技術(shù)，可同時輸出電力、冷/熱；燃氣鍋爐可同時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）能量梯級與高效利用

能量梯級利用：能源合理利用的一種方式，無論是一次能源還是余能資源，均按其品位逐級加以利用。能源的梯級利用可以提高整個系統(tǒng)的能源利用效率，是節(jié)能的重要措施。分布式能源中燃氣三聯(lián)供等技術(shù)，將能量從高品位至低品位逐級加以利用，以便達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%，比大型凝汽式機組（熱效率達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，是因為城市熱力管網(wǎng)具備蓄熱特性、輸送能力強；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)集中供熱項目在建設(shè)之前，會對城市規(guī)劃和集中供熱區(qū)進行統(tǒng)籌安排，選定項目建設(shè)地點。由于項目的規(guī)模一般較大，可以滿足城市大部分的供熱負荷，與小型分散燃煤供熱項目相比，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。

3.分布式能源與城市熱力網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行

分布式能源的主要問題是項目的規(guī)模受限制，原因是周邊的能源量有限，分布式能源供應(yīng)的單個項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)，項目打井面積、地?zé)崆闆r、項目資金預(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，燃氣三聯(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，同時也增加了電廠的投資。熱電聯(lián)產(chǎn)項目在規(guī)劃設(shè)計時和后期運營的實際情況相去甚遠，比如，由于上游電廠余熱過剩但下游負荷未發(fā)展、下游負荷分配不均導(dǎo)致管網(wǎng)失衡、負荷偏遠支管網(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等現(xiàn)象層出不窮。

    針對分布式能源和城市熱力網(wǎng)的優(yōu)勢和劣勢；針對不同城鎮(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，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)供熱、優(yōu)勢互補，應(yīng)是今后城鎮(zhèn)供熱的主要方向，屬于國家現(xiàn)在重點推進的“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)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)運行，技術(shù)上需要做好以下幾項工作：一是詳細調(diào)研項目當(dāng)?shù)氐馁Y源情況、能源價格和市政資源情況；二是摸清項目的供熱需求，當(dāng)?shù)卦袩崃W(wǎng)和已有熱源的情況，以及熱源和負荷的匹配情況；三是根據(jù)上述兩項調(diào)研的結(jié)果，篩選出分布式能源供熱技術(shù)，進行進一步計算和確定；四是分析分布式能源技術(shù)與城市熱力網(wǎng)進行耦合后的供熱系統(tǒng)和管網(wǎng)，以達到供需   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)運行，在技術(shù)上比較容易實現(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)營者來建設(shè)分布式能源系統(tǒng)，這種模式的優(yōu)點在于建設(shè)方統(tǒng)一的情況下，聯(lián)網(wǎng)運行的運營管理者也統(tǒng)一，這樣聯(lián)網(wǎng)運行的控制和供熱的質(zhì)量會比較有保證，項目的收益也可控；

（2）城市熱力網(wǎng)和分布式能源系統(tǒng)的建設(shè)方不同，運營管理權(quán)統(tǒng)一為城市熱力網(wǎng)建設(shè)方，這種情況下聯(lián)網(wǎng)運行的管理者統(tǒng)一，優(yōu)點和第一種模式一樣，對用能客戶是有利的。但是需要協(xié)商好兩個建設(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，運營管理權(quán)分開，這樣聯(lián)網(wǎng)運行的系統(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)運行，對大網(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)運行的項目，建議運營管理方統(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)的正常運行和用戶的供能質(zhì)量。

4.聯(lián)網(wǎng)運行與智慧供熱系統(tǒng)

    分布式能源與城市熱力網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行，需要建設(shè)智慧供熱控制系統(tǒng)來實現(xiàn)統(tǒng)一的運行管理。智慧供熱系統(tǒng)是把供熱系統(tǒng)相對獨立的各個子系統(tǒng)整合成一個有機的綜合性智能平臺，有效地實現(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，通過歷年熱計量及氣象等數(shù)據(jù)的對比分析，預(yù)測耗熱量，實現(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)，從而最大程度地實現(xiàn)節(jié)能減排。

5.結(jié)語 

本文對分布式能源和城市熱力網(wǎng)（熱電聯(lián)產(chǎn)）進行了優(yōu)劣勢的分析，并對分布式能源和城市熱力網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)運行進行分析，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，取長補短，形成能源互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)，實現(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)運行，技術(shù)篩選時應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐馁Y源能源，因地制宜，同時結(jié)合項目的資金預(yù)算，在技術(shù)經(jīng)濟可行的條件下，實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)供熱； 

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

（4）運用“互聯(lián)網(wǎng)+”的思維，將能源生產(chǎn)、輸送、存儲及使用的過程與互聯(lián)網(wǎng)、能源市場相結(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)國家號召、推進能源互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的一項行之有效的任務(wù)。