美國分散式能源主要以天然氣分散式為主。 通過發展天然氣分散式能源， 美國在減少二氧化碳和氮氧化物排放方面取得了顯著的成效。 本研究從天然氣市場價格、電力市場、稅收激勵政策、環保法規等方面對美國天然氣能源發展的幾項關鍵要素進行了分析。 在此基礎上， 結合我國能源發展綠色化、清潔化要求， 對我國天然氣分散式能源發展提出了建議： 穩定天然氣來源和價格 ；規範並激勵電力市場 ；多角度出臺扶持政策。
關鍵字：分散式能源 清潔能源 天然氣 美國 價格 裝機量 葉岩氣
美國分散式能源狀況
分散式能源（英文為Combined Heat and Power System， 直譯“熱電聯產系統 ”， 或 Distributed Energy， 簡稱DE）在美國被定義為用戶側發電並將其餘熱轉化有用的熱能的能源， 如蒸汽或熱水用於區域制熱、 製冷、 生活熱水和工業工藝生產。 由於分散式能源能捕捉多餘熱能並利用其生產冷和熱提供給工廠和商業，
美國環保署專門成立了分散式能源協作小組（Combined Heat and Power Partnership）， 明確分散式能源是經濟可行的清潔能源解決方案， 且視為國家首要事務之一；並設立了能源之星分散式能源獎（Energy Star CHP Award）， 自1999年以來， 每年開展專案評獎工作。 2001—2015年， 美國環保署分散式能源協作小組協助完成了1047個分散式能源項目， 總裝機容量為 7600 MW， 累積減少 二氧化碳排放1.7億噸。 截至2016年， 美國分散式能源裝機量約為82.5GW（包括熱電聯產及三聯供）。
美國分散式能源主要分佈在美國西海岸、東海岸及南海岸， 其中裝機量前五名的州分別為德克薩斯州、加利福尼亞州、路易斯安那州、紐約州及新澤西州。
美國分散式能源現存裝機量可每年節約5275億度電， 每年減少氮氧化物排放2.4億噸。 分散式能源多用於工業， 占總裝機量的87%（見圖1）
圖1 2016年美國分散式能源項目在不同產業中的應用比例
只有15%用於醫院、學校、酒店和辦公綜合體的供冷、熱， 其中分散式能源系統在城市和大學校園的裝機量為5GW。 美國分散式能源發電占總發電容量的8%左右， 在一些歐洲國家（ 丹麥、 芬蘭和挪威） 其占比為30%。
能源發展的影響因素分析
美國分散式能源主要以天然氣燃料為主。 從圖2可以出， 2000—2004年， 美國天然氣價格較低， 分散式能源新增裝機量呈上升趨勢；2005—2008年， 隨著天然氣價格的增長， 分散式能源新增裝機量以負值增長；2009—2016年， 天然氣價格大幅下降， 分散式能源新增裝機量又呈上升的趨勢。 不難看出， 天然氣價格上漲直接導致美國分散式能源發展緩慢。 為此， 美國主要通過北美天然氣的長期供應和價格調整來提升分散式能源產業的經濟性。
圖2 2000-2016年美國天然氣價格及美國分散式能源新增裝機量趨勢(1百萬英熱≈2.5*10^2千卡）
通過稅收優惠政策扶持分散式能源發展
美國大力推廣分散式能源的起 因來自1978年的原油危機， 美國國會通過了《 公共事業監管政策法案》（ PURPA）， 鼓勵加強能源使用效率。 其中，鼓勵發展高能效的分散式能源， 並且制定了合格設施資質（QFs），作為市場准入條件，為保障每個分散式能源項目的能效利用率，並達到燃料利用標準。對於取得合格設施資質的項目，可免去《公共設施持有公司法案》 和《 燃料使用法案》 中規定的天然氣稅。 同時，《公共事業監管政策法案》提出可避免成本（Avoid Cost），即公共電廠 未買入其他發電源的電量，則公共電廠必須承擔這部分電量的發電成本。 之後，針對做分散式能源的公共事業單位（市政公司），國會還為投資者提供稅收優惠，分別於1978年頒佈了《能源稅法案》、1980年頒佈了《原油高額稅收法案》。《能源稅法案》 對餘熱鍋爐等相關餘熱再利用設備給予10%稅收優惠。在此基礎上，《原油高額稅收法案》對優質的分散式能源專案安裝的設備額外減免了10%的稅。《公共事業監管政策法案》和相 關稅收激勵政策極大推動了分散式能源的發展。分散式能源從1980年的12000 MW裝機量增長到2000年的66000 MW。
美國公共電力公司參與天然氣分散式能源項目投資
截至 2012 年， 美國公共電力公 司只擁有現存分散式能源裝機量的3%（約2.4GW）。因為傳統電力市場與銷電量、收回成本及收益有關，公共電力公司認為用戶端分散式能源減少了其發電收入。同時，由於分散式能源項目電力接入需依靠公共電力公司上網消耗自發電的多餘電量，並在分散式能源設備維修時，得到公共電力公司的應急和備用服務。因此，電力行業稅收結構和系統備用費會影響分 布式能源專案的經濟性，而且接入流程會延緩專案發展進度，技術要求和前期調研會增加成本。
基於上述阻礙，美國鼓勵公共電力公司作為合作單位參與分散式能源專案的開發，並權衡所有股東的利益，包括末端用戶、公共電力公司、建設投資方及納稅人。公共電力公司作為分散式能源專案開發的重要合夥人，可在並網上網方面給予支持，不僅支援發電和輸配電基礎設施建設，而且為用戶提供穩定的融資和風險管理，專案收益可進行合理分配。簡而言之，建立良好的公共電力公司合營模式，在分散式能源專案中，公共電力公司、末端用戶和專案開發者及其他納稅人可實現共贏局面。
環保政策助力
美國環保要求減少燃煤電廠發電量，2012年美國環境署制定了電力方面的空氣控制法規， 要求對已有火電設施進行投資建設污染防治技術；同時，要在2020年完成49GW燃煤電廠淘汰，工業設備需要更換老舊鍋 爐達到污染物排放標準。因此，老舊電廠及鍋爐淘汰增加了新發電裝機需求，新建專案需滿足區域電力規劃的利潤目標、保證發電可行性、節能及 環保要求。分散式能源作為清潔高效的能源投資項目，美國能源局和環保署合作確定了使用分散式能源這類高效清潔能源專案替代工業老舊設施的戰略。
美國各州不僅認識到發展分散式能源利於改善能源結構和提高經濟，且深刻認識到發展分散式能源是一種 能達到各州空氣減排目標的措施，因此，各州根據實際情況，制定出臺政策大力推行分散式能源，包括設立新建分散式能源目標、能效或可再生能源配額制， 並推出排放交易專案中的清潔能源政府補貼政策。截至2012年，有23個州將分散式能列入源新能源配額標準或能效利用配額標準的一部分。
表1 美國主要州環保部頒發的分散式能源支持政策
表1統計了美國主要州環保部門頒佈的具有顯著效力的分散式能源鼓勵政策及扶持情況（截至2008年；2008年後由於金融危機，項目增加大 幅放緩，統計資料不足）。2010年各州政府出臺的《清潔能源工作計畫計畫》規定2030年新增分散式能源裝機量達到6500 MW以上，以實現溫室氣體減排的目標。以加利福尼亞州（簡稱“加州”）為例，該州的回購電價政策（FIT）對20MW以下的分散式能源給予支持， 回購電價政策（FIT）制定考慮梯級能源利用率（Multi-tiered Rates）、傳輸限制和環境外部因素的新增內容。享有回購電價政策需滿足幾點要求： 20 MW以下裝機並產生多餘電量的分散式能源系統；須符合熱負荷、運行效率大於62%；回購電價與季節天然氣價變化緊密關聯（Market Price Referent，MPR）；優先執行聯邦政府合格設施資質（QFs）；費率不超過可避免成本。
加州空氣資源委員會（CARB）制定區域計畫，鼓勵建設分散式能源以達到減少溫室氣體的目標，每年減少 670萬噸。2012年加州公共設施委員會制定了2020年新增3000 MW裝機的目標，以達到溫室氣體減排的目標。 為此，加州設立了自發電激勵計畫（SGIP），為滿足電力需求及技術標準的分散式系統專案提供資金支援。 該計畫針對的技術包括分散式能源、 燃料電池。餘熱回收和其他可再生能源，主要以加州4大公共電力公司給予回扣的方式進行操作。目前，加州允許分散式能源單台發電機系統最大裝機為10 MW，如果選用小型燃氣輪機或往復式發動機作為發電技術，基礎激勵對第一台系統裝機給予500美 元/kW，對第二台系統裝機給予350美元/kW，最大基礎激勵給予不超過75 萬美元。如果選用微燃機，對第一台系統裝機給予700美元/kW，對第二台系統裝機給予250美元/kW，最大基礎激勵給予不超過90萬美元。除了基礎激勵金外，對獲得Energy Star CHP Award的分散式能源系統可額外 給予50美元/kW。
我國天然氣分散式能源發展情況
1999年2月，我國發佈《中國中長期能源戰略（1997—2050年）》， 明確提出將能源優質化作為我國能源發展戰略的主攻方向，以天然氣開發作為21世紀我國一次能源開發的重點。同時，逐步開展電力調整改革及能源結構優化。在法律方面，《大氣污染防治法》限制高污染燃料使用，鼓勵使用天然氣等清潔能源。
近年，我國天然氣分散式能源開發開始起步。據中國城市燃氣協會分散式能源專業委員會統計， 截至 2015年底，我國天然氣分散式能源專案（單機規模小於或等於50 MW，總裝機容量200 MW以下）共計288個， 總裝機超過11120 MW。其中已建項目 127個，裝機1405.5 MW；在建項目69個，裝機1603.2 MW；籌建項目92個，裝機8114.8 MW。
根據國家能源發展“十三五”規 劃，我國現階段能源存在的問題有： 能源價格、稅收、財政、環保等政策 銜接協調不夠， 價格制度不完善， 天然氣、 電力調峰成本補償及相應 價格機制較為缺乏等。這也是天然氣 分散式能源所面臨的問題。同時，天然氣分散式能源電力產出的消納問題也亟待解決。現階段天然氣分散式能源專案依賴進口裝備和技術，導致前期投資壓力大。在開發模式上，我國天然氣分散式能源專案以BOT模式為主，模式單一，且投資企業的資金壓力大。
此外，地方財政對天然氣分散式能源項目的扶持政策不夠具體，多為宏觀層面。目前僅有3個城市有具體扶持獎勵政策：《上海市天然氣分散式供能系統和燃氣空調發展專項扶持辦法》《長沙市促進天然氣分散式能源產業發展實施暫行辦法》《青島市黃島區清潔能源供熱發展若干政策實施細則》。相較於美國的情況，我國的天然氣分散式能源發展較為落後， 其發展潛能有待進一步激發。
美國天然氣分散式能源發展對我國的啟示
中共十九大報告第九部分指出 “推進能源生產和消費革命，構建清潔低碳、安全高效的能源體系”。燃 氣分散式能源作為清潔能源綜合高效利用的供能方式之一，有助於更好地推進我國綠色發展。近年來，我國大力推進天然氣分散式能源發展，可借鑒美國分散式能源發展經驗，建議能源部門與環保部門聯合促進天然氣分散式能源的推廣應用，多措並舉才能更好地建立天然氣分散式能源市場，實現節能和環保的雙贏局面。
穩定天然氣來源和價格
由於一次能源價格影響天然氣分散式能源的運營成本，天然氣價格上漲會阻礙天然氣分散式能源發展。在國際天然氣價格波動情況下，加強天然氣儲備，才能保障價差。我國與美國、加拿大一樣，葉岩氣資源豐富， 但葉岩氣有效開發不充分，可進一步 鼓勵建設“葉岩氣特區”，有效開發葉岩氣及相關資源。此外，我國還需進一步調整能源結構，穩定天然氣市場價格。
規範並激勵電力市場
隨著我國電力體制改造的不斷深入，可借鑒美國經驗，如國家電網可作為分散式能源投資人之一，參與分散式能源項目投資建設，這樣有利於提高分散式能源經濟效益、活躍分散式能源自發電售電市場、規範電力等綜合能源市場。更好地落實能源“四個革命”（即能源消費、能源供給、 能源技術和能源體制） 和國家“ 節約、清潔、安全”能源發展戰略。
多角度出臺扶持政策
從大氣污染治理角度， 可借鑒美國環保署視熱電冷聯產及分散式能源作為治理污染問題的措施之一，並給予相應的補貼。隨著《環境保護稅 法》的實施，建議地方政府研究針對已達到地方排放標準的天然氣分散式能源給予環保稅優惠政策。
從綠色基金角度， 成立新能源基金，引用政府與民間的資本成立基金，對符合節能與環保標準的分散式能源項目提供扶持，如：補貼天然氣 價格、擔保低利率的貸款等。
從能源定價角度，形成市場化的供能定價。天然氣分散式能源項目可生產電、熱和冷，供應業主。目前，供電和供熱價格執行政府定價，冷價執行測算價格。當天然氣價格上漲、 人工成本上漲，業主的供電價格、供熱價格和供冷價格不動，勢必會給天然氣分散式能源運營單位帶來經營壓力。
從技術評分角度，完善市場准入及評價體系，設立一套評分標準。激勵天然氣分散式能源項目的節能及環保收益最大化，對具有良好節能環保效果的天然氣分散式能源，給予相應的獎勵。
我國幅員遼闊， 發展分散式能源前景廣闊，為快速完成“十三五” 能源轉型的目標，在國家宏觀政策基礎上， 應從融資、 節能獎勵、 環保稅減免、價格優惠等實質性資金鼓勵政策入手。在地方政策上，可因地制宜，借鑒美國各州的相關政策措施，合理制定分散式能源的各項政策和激 勵制度。在我國天然氣分散式能源的環境收益還未顯性化時，可借鑒美國能源局與美國環保署聯合協調機制， 加強天然氣分散式能源在環保領域的科學化認識、 標準化管理和精准化扶持。
其中，鼓勵發展高能效的分散式能源， 並且制定了合格設施資質（QFs），作為市場准入條件，為保障每個分散式能源項目的能效利用率，並達到燃料利用標準。對於取得合格設施資質的項目，可免去《公共設施持有公司法案》 和《 燃料使用法案》 中規定的天然氣稅。 同時，《公共事業監管政策法案》提出可避免成本（Avoid Cost），即公共電廠 未買入其他發電源的電量，則公共電廠必須承擔這部分電量的發電成本。 之後，針對做分散式能源的公共事業單位（市政公司），國會還為投資者提供稅收優惠，分別於1978年頒佈了《能源稅法案》、1980年頒佈了《原油高額稅收法案》。《能源稅法案》 對餘熱鍋爐等相關餘熱再利用設備給予10%稅收優惠。在此基礎上，《原油高額稅收法案》對優質的分散式能源專案安裝的設備額外減免了10%的稅。《公共事業監管政策法案》和相 關稅收激勵政策極大推動了分散式能源的發展。分散式能源從1980年的12000 MW裝機量增長到2000年的66000 MW。美國公共電力公司參與天然氣分散式能源項目投資
截至 2012 年， 美國公共電力公 司只擁有現存分散式能源裝機量的3%（約2.4GW）。因為傳統電力市場與銷電量、收回成本及收益有關，公共電力公司認為用戶端分散式能源減少了其發電收入。同時，由於分散式能源項目電力接入需依靠公共電力公司上網消耗自發電的多餘電量，並在分散式能源設備維修時，得到公共電力公司的應急和備用服務。因此，電力行業稅收結構和系統備用費會影響分 布式能源專案的經濟性，而且接入流程會延緩專案發展進度，技術要求和前期調研會增加成本。
基於上述阻礙，美國鼓勵公共電力公司作為合作單位參與分散式能源專案的開發，並權衡所有股東的利益，包括末端用戶、公共電力公司、建設投資方及納稅人。公共電力公司作為分散式能源專案開發的重要合夥人，可在並網上網方面給予支持，不僅支援發電和輸配電基礎設施建設，而且為用戶提供穩定的融資和風險管理，專案收益可進行合理分配。簡而言之，建立良好的公共電力公司合營模式，在分散式能源專案中，公共電力公司、末端用戶和專案開發者及其他納稅人可實現共贏局面。
環保政策助力
美國環保要求減少燃煤電廠發電量，2012年美國環境署制定了電力方面的空氣控制法規， 要求對已有火電設施進行投資建設污染防治技術；同時，要在2020年完成49GW燃煤電廠淘汰，工業設備需要更換老舊鍋 爐達到污染物排放標準。因此，老舊電廠及鍋爐淘汰增加了新發電裝機需求，新建專案需滿足區域電力規劃的利潤目標、保證發電可行性、節能及 環保要求。分散式能源作為清潔高效的能源投資項目，美國能源局和環保署合作確定了使用分散式能源這類高效清潔能源專案替代工業老舊設施的戰略。
美國各州不僅認識到發展分散式能源利於改善能源結構和提高經濟，且深刻認識到發展分散式能源是一種 能達到各州空氣減排目標的措施，因此，各州根據實際情況，制定出臺政策大力推行分散式能源，包括設立新建分散式能源目標、能效或可再生能源配額制， 並推出排放交易專案中的清潔能源政府補貼政策。截至2012年，有23個州將分散式能列入源新能源配額標準或能效利用配額標準的一部分。
表1 美國主要州環保部頒發的分散式能源支持政策
表1統計了美國主要州環保部門頒佈的具有顯著效力的分散式能源鼓勵政策及扶持情況（截至2008年；2008年後由於金融危機，項目增加大 幅放緩，統計資料不足）。2010年各州政府出臺的《清潔能源工作計畫計畫》規定2030年新增分散式能源裝機量達到6500 MW以上，以實現溫室氣體減排的目標。以加利福尼亞州（簡稱“加州”）為例，該州的回購電價政策（FIT）對20MW以下的分散式能源給予支持， 回購電價政策（FIT）制定考慮梯級能源利用率（Multi-tiered Rates）、傳輸限制和環境外部因素的新增內容。享有回購電價政策需滿足幾點要求： 20 MW以下裝機並產生多餘電量的分散式能源系統；須符合熱負荷、運行效率大於62%；回購電價與季節天然氣價變化緊密關聯（Market Price Referent，MPR）；優先執行聯邦政府合格設施資質（QFs）；費率不超過可避免成本。
加州空氣資源委員會（CARB）制定區域計畫，鼓勵建設分散式能源以達到減少溫室氣體的目標，每年減少 670萬噸。2012年加州公共設施委員會制定了2020年新增3000 MW裝機的目標，以達到溫室氣體減排的目標。 為此，加州設立了自發電激勵計畫（SGIP），為滿足電力需求及技術標準的分散式系統專案提供資金支援。 該計畫針對的技術包括分散式能源、 燃料電池。餘熱回收和其他可再生能源，主要以加州4大公共電力公司給予回扣的方式進行操作。目前，加州允許分散式能源單台發電機系統最大裝機為10 MW，如果選用小型燃氣輪機或往復式發動機作為發電技術，基礎激勵對第一台系統裝機給予500美 元/kW，對第二台系統裝機給予350美元/kW，最大基礎激勵給予不超過75 萬美元。如果選用微燃機，對第一台系統裝機給予700美元/kW，對第二台系統裝機給予250美元/kW，最大基礎激勵給予不超過90萬美元。除了基礎激勵金外，對獲得Energy Star CHP Award的分散式能源系統可額外 給予50美元/kW。
我國天然氣分散式能源發展情況
1999年2月，我國發佈《中國中長期能源戰略（1997—2050年）》， 明確提出將能源優質化作為我國能源發展戰略的主攻方向，以天然氣開發作為21世紀我國一次能源開發的重點。同時，逐步開展電力調整改革及能源結構優化。在法律方面，《大氣污染防治法》限制高污染燃料使用，鼓勵使用天然氣等清潔能源。
近年，我國天然氣分散式能源開發開始起步。據中國城市燃氣協會分散式能源專業委員會統計， 截至 2015年底，我國天然氣分散式能源專案（單機規模小於或等於50 MW，總裝機容量200 MW以下）共計288個， 總裝機超過11120 MW。其中已建項目 127個，裝機1405.5 MW；在建項目69個，裝機1603.2 MW；籌建項目92個，裝機8114.8 MW。
根據國家能源發展“十三五”規 劃，我國現階段能源存在的問題有： 能源價格、稅收、財政、環保等政策 銜接協調不夠， 價格制度不完善， 天然氣、 電力調峰成本補償及相應 價格機制較為缺乏等。這也是天然氣 分散式能源所面臨的問題。同時，天然氣分散式能源電力產出的消納問題也亟待解決。現階段天然氣分散式能源專案依賴進口裝備和技術，導致前期投資壓力大。在開發模式上，我國天然氣分散式能源專案以BOT模式為主，模式單一，且投資企業的資金壓力大。
此外，地方財政對天然氣分散式能源項目的扶持政策不夠具體，多為宏觀層面。目前僅有3個城市有具體扶持獎勵政策：《上海市天然氣分散式供能系統和燃氣空調發展專項扶持辦法》《長沙市促進天然氣分散式能源產業發展實施暫行辦法》《青島市黃島區清潔能源供熱發展若干政策實施細則》。相較於美國的情況，我國的天然氣分散式能源發展較為落後， 其發展潛能有待進一步激發。
美國天然氣分散式能源發展對我國的啟示
中共十九大報告第九部分指出 “推進能源生產和消費革命，構建清潔低碳、安全高效的能源體系”。燃 氣分散式能源作為清潔能源綜合高效利用的供能方式之一，有助於更好地推進我國綠色發展。近年來，我國大力推進天然氣分散式能源發展，可借鑒美國分散式能源發展經驗，建議能源部門與環保部門聯合促進天然氣分散式能源的推廣應用，多措並舉才能更好地建立天然氣分散式能源市場，實現節能和環保的雙贏局面。
穩定天然氣來源和價格
由於一次能源價格影響天然氣分散式能源的運營成本，天然氣價格上漲會阻礙天然氣分散式能源發展。在國際天然氣價格波動情況下，加強天然氣儲備，才能保障價差。我國與美國、加拿大一樣，葉岩氣資源豐富， 但葉岩氣有效開發不充分，可進一步 鼓勵建設“葉岩氣特區”，有效開發葉岩氣及相關資源。此外，我國還需進一步調整能源結構，穩定天然氣市場價格。
規範並激勵電力市場
隨著我國電力體制改造的不斷深入，可借鑒美國經驗，如國家電網可作為分散式能源投資人之一，參與分散式能源項目投資建設，這樣有利於提高分散式能源經濟效益、活躍分散式能源自發電售電市場、規範電力等綜合能源市場。更好地落實能源“四個革命”（即能源消費、能源供給、 能源技術和能源體制） 和國家“ 節約、清潔、安全”能源發展戰略。
多角度出臺扶持政策
從大氣污染治理角度， 可借鑒美國環保署視熱電冷聯產及分散式能源作為治理污染問題的措施之一，並給予相應的補貼。隨著《環境保護稅 法》的實施，建議地方政府研究針對已達到地方排放標準的天然氣分散式能源給予環保稅優惠政策。
從綠色基金角度， 成立新能源基金，引用政府與民間的資本成立基金，對符合節能與環保標準的分散式能源項目提供扶持，如：補貼天然氣 價格、擔保低利率的貸款等。
從能源定價角度，形成市場化的供能定價。天然氣分散式能源項目可生產電、熱和冷，供應業主。目前，供電和供熱價格執行政府定價，冷價執行測算價格。當天然氣價格上漲、 人工成本上漲，業主的供電價格、供熱價格和供冷價格不動，勢必會給天然氣分散式能源運營單位帶來經營壓力。
從技術評分角度，完善市場准入及評價體系，設立一套評分標準。激勵天然氣分散式能源項目的節能及環保收益最大化，對具有良好節能環保效果的天然氣分散式能源，給予相應的獎勵。
我國幅員遼闊， 發展分散式能源前景廣闊，為快速完成“十三五” 能源轉型的目標，在國家宏觀政策基礎上， 應從融資、 節能獎勵、 環保稅減免、價格優惠等實質性資金鼓勵政策入手。在地方政策上，可因地制宜，借鑒美國各州的相關政策措施，合理制定分散式能源的各項政策和激 勵制度。在我國天然氣分散式能源的環境收益還未顯性化時，可借鑒美國能源局與美國環保署聯合協調機制， 加強天然氣分散式能源在環保領域的科學化認識、 標準化管理和精准化扶持。