能源網絡將消費能源從生產端輸送到用戶端，具有大規模儲能的優勢。依托互聯網信息技術的引導，通過分布式能源轉換技術，將智能電網及能源網絡融合互補，突破各自局限，提高能源控制能力，建立多元化供應體系，成為未來能源系統的發展趨勢。

一、分布式能源是未來能源系統的發展趨勢

能源的集中式開發利用一直以來都是我國能源供給的主要模式，然而，隨著我國能源結構優化和清潔化目標的提出，能源集中式開發在傳輸損耗、利用效率、環境污染等方面都不能滿足要求;光伏、風電等波動性可再生能源發電比例要求的提升，電動車等大功率用電交通的普及，也對集中式供電網絡的彈性和安全性提出了挑戰。

另一方面，能源網絡將氣、冷/熱、氫等用戶主要的消費能源從生產端輸送到用戶端，并具有大規模儲能的優勢。因此，依托互聯網信息技術的引導，通過分布式能源轉換技術，將智能電網及能源網絡融合互補，突破各自局限，提高能源控制能力，建立多元化供應體系，成為未來能源系統的發展趨勢。
二、能源系統向分布式轉型的優勢

分布式能源是指在用戶端智能的組合、利用本地資源，以經濟和環境效益最優化來確定技術路徑與容量規模，為客戶提供價格合理、清潔、可靠的生活、生產所需電能、熱/冷能的能源供應方式;同時，依托于先進信息技術以及微電網控制策略，分布式能源可以與電網進行并網互動，為電網提供儲存服務。
分布式能源有以下的優勢：

1. 提高能源利用效率：更具需求側個性化定制，通過多能源和多級能源利用，以獲得較高的整體能源效率(80-90%);

2. 減少能源傳輸成本：通常來說，輸配電成本占集中供應電力最終電費的30%左右，分布式能源在用戶側安裝，可就近供能，避免了輸配損耗，減少了大規?；A設施的建設和維護費用;

3. 減少環境污染：分布式能源可以將化石燃料為主的中央能源系統轉變為利用更清潔、低碳的能源的系統，包括天然氣、氫氣、風能或太陽能等;或者提供多樣的靈活的消納和儲能解決方案整合可變發電電力，提高可再生發電份額，間接的減少污染物排放總量;

4. 提高能源系統安全性：可作為備用電源，用來應對洪水、地震及火災等大規模災害，當集中式供電系統受損時，維持正常電力供應;

5. 提高電網彈性：每個分布式發電裝置都相當于電網的旋轉備用，可作為電網的緩沖容量，削峰平谷，用來緩解電網中用電高峰和低谷所帶來的波動，減輕電網調解、調度的壓力，提高電力利用效率;

6. 解決離網地區的供能問題：邊遠地區集中供能困難、代價高昂，可根據當地資源稟賦發展分布式能源，避免高壓長輸電網建設的巨大投入，降低供能成本;

7. 有利于能源市場的發展：多樣化、本地化和產銷合一的供能方式為小型企業及電力用戶創造了參與能源供應的機會，也使用戶擁有更強的能源消費主導權，可刺激能源交易需求，促進能源交易市場的開放。

未來，通過分布式能源系統，整個能源傳輸網絡將逐步轉型升級為智能電網與能源網的高度融合，能源消費端將逐步形成利用柔性負荷、多能互補、產銷一體為主的模式，能源交易市場也將不斷放開，最終實現自主交易。

三、燃料電池分布式系統是實現產銷一體，多能互補的有效途徑

根據國際能源署統計，加熱需求約占全球能源相關二氧化碳排放量的30%，并且其中一半需求用于建筑物。燃料電池分布式系統利用氫燃料電池技術產生放電反應，同時實現反應余熱的梯級利用，為工業園區，商業中心，數據中心，辦公樓，社區設施，住宅等提供熱力和電力的聯合供應服務。

 

燃料電池分布式系統的優勢：

1. 供能效率高：相比于天然氣、風能、太陽能，燃料電池系統通過電化學反應實現能量的轉換，發電效率最高;同時余熱品味高，熱能利用難度小，整體效率可到95%。尤其是在微型CHP(<5kW，住宅、社區公共設施、商鋪等)應用領域，效率優勢尤其明顯。

2. 環境效益突出：燃料電池分布式以天然氣為原料，可顯著減少二氧化硫、氮氧化物和顆粒物質的排放;同時，天然氣重整流程相比天然氣分布式系統的直接燃燒流程，有著更低的排放指標，尤其是在小功率發電領域。

3. 負載彈性：燃料電池分布式相比風、光等可再生分布式能源具有更高的時間和輸出可控性和可靠性。通過充分了解用戶負荷的需求特性以及期望的可靠性水平，個性化優化能源供應容量規模;在使用過程中啟停靈活、響應速度快，可以實現負荷跟隨，減少儲能成本。

4. 城市適應能力強：該系統原料來自現有城市燃氣網絡，供能主體為燃料電池模組，模塊化、規格化的產品特征使其無基礎設施要求、建設周期短、擴容升級簡單;相比于風力，太陽能光/熱系統，燃料電池分布式占用空間小，無安裝位置要求;相比于燃氣引擎，燃料電池系統無動設備參與，運行安靜無噪音。

四、利用家庭燃料電池分布式系統匹配電動車充電負荷

目前，我國電動車產業穩步發展，電動車已成為國內家庭的重要交通工具之一。若按照我國2030年8000萬輛電動汽車的規劃，每輛車2萬公里的邊界條件來計算，全年電網需要增加的充電電力供應總量將達到3200億度(三峽年發電量的3.3倍)。目前市售的家用電動汽車中，特斯拉Model S的續航里程超過400公里，其電池容量達到了85kWh;比亞迪e6的續航里程達到了300km，它的的電池容量為57kWh;以常見的國家電網慢充樁為例，其電壓為220V，電流在25A左右，輸出功率約5.5kW，因此為一輛電動汽車充滿電所耗費的時間為10-15個小時。按照家庭生活習慣，在晚間下班回家后人們即會將電動車停在家用車庫或小區共用車庫開始充電，至早上再次駕駛出門。同樣按照居民生活習慣，城市用電高峰期為晚間下班回家至入睡前，以及晨間起床洗沐至出門上班前。但是，如果電動車在城市用電高峰負荷時充電，不但不能對電網負荷起到調節作用，反而使得電網更加雪上加霜，降低電網效率，造成嚴重不利影響。

基于用電高峰期間同樣是家庭用熱的需求高峰時段，這里提出安裝家庭燃料電池CHP(~5kW)來匹配電動車充電負荷的解決方案，可以在高峰時段滿足家庭熱水和空間熱能需求的同時，利用同步產生的電力為電動車輛充電，避免對電網的沖擊，減少用戶用電費用，甚至獲得需求響應的政策獎勵。使得高峰時期和低谷時期城市電力需求差距越來越小，提高電網基荷用電量，提升電網整體效率，總體需求上升時，發電成本卻越來越低，每個居民的用電成本都能得到實質改善。