區(qū)域智慧能源發(fā)展現(xiàn)狀及其相關(guān)問(wèn)題的探討
一、智慧能源簡(jiǎn)介
“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源是一種互聯(lián)網(wǎng)與能源生產(chǎn)、傳輸、存儲(chǔ)、消費(fèi)以及能源市場(chǎng)深度融合的能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展新形態(tài)，具有設(shè)備智能、多能協(xié)同、信息對(duì)稱、供需分散、系統(tǒng)扁平、交易開(kāi)放等主要特征。
根據(jù)地理邊界范圍，智慧能源可以分為：(1)全球、洲際、國(guó)家、省際、城際、城域的全域能源互聯(lián)網(wǎng)(國(guó)家、省、市層面的能源側(cè)與傳輸側(cè));(2)一個(gè)較小范圍內(nèi)的區(qū)域(或局域)智慧能源，例如產(chǎn)業(yè)園區(qū)、城鎮(zhèn)區(qū)、商務(wù)區(qū)(用戶側(cè))。其中，區(qū)域(或局域)智慧能源，也稱園區(qū)智慧能源、區(qū)域綜合能源，具有邊界清晰、投資適量、建設(shè)靈活、過(guò)程可控、資產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、盈利穩(wěn)定、配售電(燃?xì)?政策放開(kāi)等特點(diǎn)，備受市場(chǎng)上投資企業(yè)青睞。(3)針對(duì)一個(gè)醫(yī)院、酒店、飛機(jī)場(chǎng)、火車站、數(shù)據(jù)中心、商場(chǎng)、工廠(用戶端)而建設(shè)的終端一體化集成供能系統(tǒng)，即單一能源站。
目前在市場(chǎng)上，一般市場(chǎng)化投資企業(yè)關(guān)注的是園區(qū)智慧能源和單一能源站。
二、智慧能源現(xiàn)狀
1、單一能源
單一能源站一般是指針對(duì)一個(gè)醫(yī)院、酒店、飛機(jī)場(chǎng)、火車站、數(shù)據(jù)中心、商場(chǎng)、工廠等單一用戶而建設(shè)的終端一體化集成供能系統(tǒng)。系統(tǒng)以滿足用戶冷熱負(fù)荷為主要目的。在用戶側(cè)產(chǎn)生冷熱的主要能源有：電力和燃?xì)?。電力供冷熱主要是通過(guò)電熱鍋爐、電制冷機(jī)、空調(diào)、熱泵等用電設(shè)備產(chǎn)生冷熱。燃?xì)夤├錈嶂饕峭ㄟ^(guò)燃?xì)忮仩t、直燃機(jī)、燃?xì)鉄岜?、燃?xì)獍l(fā)電機(jī)煙氣余熱等用氣設(shè)備產(chǎn)生冷熱。電轉(zhuǎn)熱效率低，因此無(wú)法在用戶側(cè)大規(guī)模使用電力產(chǎn)生熱。燃?xì)夤├湫实?，因此無(wú)法大規(guī)模在用戶側(cè)使用燃?xì)庵评洹?/p>
它的優(yōu)點(diǎn)是：
(1) 總體建設(shè)規(guī)模小，投資小。
(2) 針對(duì)單一用戶，商業(yè)模式簡(jiǎn)單。
(3) 項(xiàng)目建設(shè)周期短，一般在一年以內(nèi)。
(4) 能源收費(fèi)比較容易，一般不存在拖欠費(fèi)用的情況。
它的缺點(diǎn)是：
(1) 用戶單一，電、熱、冷負(fù)荷簡(jiǎn)單且不互補(bǔ)，必須按最大冷熱負(fù)荷配置設(shè)備，導(dǎo)致設(shè)備容量較大，投資增加，且長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行，實(shí)際使用效率較低。
(2) 系統(tǒng)一次性全部投資，但用戶卻長(zhǎng)時(shí)間不達(dá)產(chǎn)，導(dǎo)致投資方設(shè)備長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行，經(jīng)濟(jì)效益較差。
(3) 投資方議價(jià)能力較弱，能源價(jià)格比較難協(xié)商。
(4) 發(fā)電裝機(jī)容量和上網(wǎng)電價(jià)受到電力接入的制約。
(5) 目前各地燃?xì)鈨r(jià)格較高，電價(jià)較低，導(dǎo)致燃?xì)獍l(fā)電機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較差。
(6) 無(wú)法大規(guī)模采用電制熱，而且氣價(jià)相對(duì)較高，導(dǎo)致供熱經(jīng)濟(jì)效益較低。
(7) 單一用戶系統(tǒng)用燃?xì)饬枯^少，難以與燃?xì)夤咀h價(jià)、爭(zhēng)取氣價(jià)優(yōu)惠。
(8) 不能LNG點(diǎn)供作為燃?xì)鈦?lái)源，目前大多數(shù)LNG點(diǎn)供都存在建設(shè)不按流程，現(xiàn)場(chǎng)不滿足消防、安全要求等問(wèn)題。
目前，由于單一能源站必須按滿足最大冷熱負(fù)荷配置容量，負(fù)荷不互補(bǔ)，裝機(jī)總?cè)萘客?，而且是一次性全額投資，同時(shí)大多數(shù)用戶長(zhǎng)期不達(dá)產(chǎn)，再加上各地燃?xì)鈨r(jià)格較高、電價(jià)較低，項(xiàng)目受到燃?xì)夂碗娏Φ碾p重制約，導(dǎo)致市場(chǎng)上絕大部分單一能源站項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益較差。
2、園區(qū)智慧能源項(xiàng)目
(1)園區(qū)智慧能源的定義
在一個(gè)邊界清晰的產(chǎn)業(yè)園區(qū)、城鎮(zhèn)區(qū)、商務(wù)區(qū)(用戶側(cè))，因地制宜，充分利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能等可再生能源和天然氣等清潔能源，以多能互補(bǔ)和電、熱、冷、氣等綜合供能方式為核心，在園區(qū)內(nèi)建設(shè)多個(gè)分布式能源站，互聯(lián)互通，所產(chǎn)生的電、熱、冷、氣等終端能源通過(guò)內(nèi)部配電網(wǎng)、熱力網(wǎng)、燃?xì)饩W(wǎng)，輸送至終端用戶，滿足用戶電、熱、冷、氣等能源需求。同時(shí)，建設(shè)園區(qū)智慧運(yùn)行云平臺(tái)，通過(guò)智能化調(diào)控運(yùn)營(yíng)管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智慧供電、智慧供熱、智慧供冷、智慧運(yùn)營(yíng)。如下圖所示。
典型園區(qū)智慧能源示意圖
它的優(yōu)點(diǎn)是：
(1) 采用區(qū)域綜合能源發(fā)配售用一體化服務(wù)的商業(yè)模式，政府、企業(yè)、用戶等多元主體參與，互利共贏，符合國(guó)家能源發(fā)展方向，推進(jìn)阻力較小。
(2) 園區(qū)內(nèi)用戶類型多樣，用戶群體大，冷、熱、電負(fù)荷互補(bǔ)性強(qiáng)，可以有效降低總體建設(shè)規(guī)模。
(3) 長(zhǎng)期為園區(qū)內(nèi)大量的工商業(yè)、居民提供綜合能源服務(wù)，用能需求量較大，盈利能力較穩(wěn)定。
(4) 園區(qū)內(nèi)可利用的空閑屋頂、綠地多，可以大規(guī)模建設(shè)光伏、風(fēng)電、熱泵等可再生能源，充分利用當(dāng)?shù)馗鞣N資源。
(5) 園區(qū)用戶多且用能需求大，再加上采用了燃?xì)舛嗦?lián)供、外部市政電力、智慧配網(wǎng)、智慧運(yùn)行云平臺(tái)等保障手段，可以高比例消納光伏、風(fēng)電、熱泵等可再生能源，多能互補(bǔ)，獲得經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)能源的綠色低碳、可持續(xù)發(fā)展。
(6) 采用了多能互補(bǔ)、能源互聯(lián)網(wǎng)的新型供能方式，能源生產(chǎn)側(cè)多能互補(bǔ)，能源傳輸環(huán)節(jié)互聯(lián)互通，能源消費(fèi)側(cè)智能互補(bǔ)，能夠有效實(shí)現(xiàn)能源供需匹配、資源合理配置、系統(tǒng)安全穩(wěn)定。
(7) 綜合能源供應(yīng)的產(chǎn)品多元化，電、熱、冷、氣交叉互補(bǔ)，能夠優(yōu)化產(chǎn)品組合及定價(jià)，整體供能價(jià)格有保障。
(8) 能夠有效避免光伏、風(fēng)電的限電、補(bǔ)貼不到位、分布式售電收益無(wú)保障的問(wèn)題，使項(xiàng)目收入有保障。
(9) 園區(qū)有大量用戶基數(shù)，可以綜合拓展相關(guān)產(chǎn)業(yè)與服務(wù)，包括園區(qū)地產(chǎn)、電動(dòng)汽車銷售/租賃、社區(qū)綜合服務(wù)、旅游、酒店、金融等。
(10) 園區(qū)智慧能源中的能源配網(wǎng)(配電網(wǎng)、燃?xì)饩W(wǎng)、熱力網(wǎng))是自然“壟斷”業(yè)務(wù)，投資體量適中、盈利長(zhǎng)期穩(wěn)定，資本青睞，容易融資。
它的缺點(diǎn)是：
(1) 整個(gè)項(xiàng)目總體建設(shè)規(guī)模大，總投資大，全部周期較長(zhǎng)，風(fēng)險(xiǎn)較大。因此整個(gè)項(xiàng)目必須因地制宜，統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施，根據(jù)園區(qū)實(shí)際需求，分期建設(shè)，實(shí)現(xiàn)供需匹配，操作靈活可控，分散投資，才能大大降低了風(fēng)險(xiǎn)，獲得長(zhǎng)期收益。
(2) 面臨電力電網(wǎng)企業(yè)、燃?xì)馄髽I(yè)的制約或競(jìng)爭(zhēng)。雖然電力改革、油氣改革已經(jīng)推行，涉及到配售電、上網(wǎng)電價(jià)、燃?xì)夤?yīng)及價(jià)格的時(shí)候，仍受到對(duì)方的抵制和控制，議價(jià)能力弱，協(xié)商談判處于劣勢(shì)。
3、小結(jié)
綜上所述，單一能源站本身存在著難以解決的問(wèn)題，市場(chǎng)上此類項(xiàng)目大部分經(jīng)濟(jì)效益較差。園區(qū)智慧能源具有投資體量適中、分期建設(shè)投資、用能有保障、盈利較長(zhǎng)期穩(wěn)定、融資較容易、操作靈活可控、總體風(fēng)險(xiǎn)可控等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，應(yīng)考慮與燃?xì)?、電網(wǎng)公司的合作，爭(zhēng)取優(yōu)惠氣價(jià)和上網(wǎng)電價(jià);在有條件的地方，應(yīng)優(yōu)先掌握天然壟斷的配電網(wǎng)、燃?xì)饩W(wǎng)和熱力網(wǎng)，實(shí)施阻力較小，能夠大大提高經(jīng)濟(jì)效益。
三、園區(qū)智慧能源現(xiàn)狀
園區(qū)智慧能源在規(guī)劃實(shí)施過(guò)程中可以分成兩類：一是以電力為主的園區(qū)智慧能源;二是以燃?xì)鉃橹鞯膱@區(qū)智慧能源。
1、以電力為主的園區(qū)智慧能源
以電力系統(tǒng)為核心，結(jié)合燃?xì)庀到y(tǒng)和熱力系統(tǒng)，以電力為園區(qū)主要?jiǎng)恿?lái)源，產(chǎn)生電、冷和熱，為園區(qū)提供電、熱、冷等綜合能源供應(yīng)及服務(wù)。
它的優(yōu)點(diǎn)是：
(1) 我國(guó)智能電網(wǎng)技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先，園區(qū)智能配電網(wǎng)的應(yīng)用也廣泛成熟。
(2) 可以高比例有效消納園區(qū)內(nèi)部及周邊的可再生能源電力(光伏、風(fēng)電)。
(3) 以園區(qū)外部市政電力為調(diào)節(jié)補(bǔ)充，可以有效減少或者不使用燃?xì)狻?/p>
(4) 適用于以電力、供冷為主的園區(qū)，且要求極少或無(wú)集中供熱供氣需求。
它的缺點(diǎn)是：
(1) 電力無(wú)法大規(guī)模產(chǎn)生蒸汽、采暖、燃?xì)猓虼瞬贿m用于具有集中供熱、供氣負(fù)荷需求的園區(qū)。
(2) 電力無(wú)法大規(guī)模產(chǎn)生蒸汽、采暖、燃?xì)?，因此不適用于具有大量采暖、蒸汽、燃?xì)庳?fù)荷需求的園區(qū)。
(3) 在采暖、蒸汽負(fù)荷需求較大的園區(qū)，受到燃?xì)庵萍s，難以推進(jìn)。如若以電力產(chǎn)生熱力，導(dǎo)致總投資劇增，且綜合能源利用效率低下，經(jīng)濟(jì)效益較差。
(4) 難以為園區(qū)集中供熱，受到燃?xì)夤净驘崃局萍s和競(jìng)爭(zhēng)，難以實(shí)現(xiàn)綜合能源供應(yīng)服務(wù)模式。
2、以燃?xì)鉃橹鞯膱@區(qū)智慧能源
以燃?xì)庀到y(tǒng)為核心，結(jié)合電力系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)，以燃?xì)鉃閳@區(qū)主要?jiǎng)恿?lái)源，產(chǎn)生電、冷和熱，為園區(qū)提供電、熱、冷、氣等綜合能源供應(yīng)及服務(wù)。
它的優(yōu)點(diǎn)是：
(1) 燃?xì)庠趫@區(qū)的應(yīng)用是采用冷熱電多聯(lián)供方式，即燃?xì)庀韧ㄟ^(guò)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力，然后發(fā)電后的余熱再進(jìn)行制冷制熱，綜合能源利用效率高于70%(一般電力系統(tǒng)綜合效率約33%)，同時(shí)售電、熱、冷，經(jīng)濟(jì)效益較好
(2) 燃?xì)饪梢源笠?guī)模產(chǎn)生蒸汽和采暖，適用于具有大量熱力需求的園區(qū)。
(3) 燃?xì)馐乔鍧嵞茉?，適用于替代園區(qū)燃煤鍋爐(供熱)，進(jìn)行大規(guī)模的供蒸汽和采暖。
(4) 燃?xì)庖彩菆@區(qū)用戶的一種終端能源需求形式，例如商業(yè)居民餐飲、工業(yè)原料、冶煉熔融行業(yè)等。
(5) 燃?xì)夤芫W(wǎng)已覆蓋我國(guó)大部分區(qū)域，且燃?xì)廨斔蛶缀鯖](méi)有燃?xì)饬康膿p失。
(6) 燃?xì)獍l(fā)電成熟穩(wěn)定，可以有效解決可再生能源電力(光伏、風(fēng)電)的不連續(xù)、電能質(zhì)量差等問(wèn)題，高效集成互補(bǔ)，并提高消納可再生能源電力。
它的缺點(diǎn)是：
(1) 受到燃?xì)夤镜闹萍s和競(jìng)爭(zhēng)，且目前我國(guó)大部分地區(qū)燃?xì)鈨r(jià)格較高、電價(jià)較低，導(dǎo)致大部分燃?xì)饫錈犭姸嗦?lián)供系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性較差，從而使得園區(qū)智慧能源項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益降低。
(2) 受到電網(wǎng)電力的制約和競(jìng)爭(zhēng)，因此燃?xì)饫錈犭姸嗦?lián)供的裝機(jī)容量無(wú)法做到在園區(qū)內(nèi)的最合理匹配和運(yùn)營(yíng)，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益下降。
(3) 受燃?xì)?、電力的雙重制約和競(jìng)爭(zhēng)，不適用于以電力、供冷為主的園區(qū)。
3、不同類型園區(qū)智慧能源發(fā)展現(xiàn)狀
目前，我國(guó)園區(qū)智慧能源項(xiàng)目大多是由電力電網(wǎng)公司牽頭，更關(guān)注電力的融合互補(bǔ)、互聯(lián)互通，但熱能的傳輸損失要遠(yuǎn)大于電，而且在用戶終端(園區(qū))能源需求中熱能占比一般也高于電，導(dǎo)致項(xiàng)目受到燃?xì)夤净驘崃緩?qiáng)烈制約和競(jìng)爭(zhēng)，要么難以實(shí)現(xiàn)綜合能源供應(yīng)服務(wù)的目標(biāo)，要么經(jīng)濟(jì)效益較差。
目前，日本正從傳統(tǒng)單一能源站走向園區(qū)智慧能源模式，園區(qū)智慧能源推進(jìn)大多以燃?xì)夤緸閷?shí)施主體，以既有建筑為實(shí)施對(duì)象，以區(qū)域集中供冷供熱為實(shí)施內(nèi)容，是國(guó)際上較成功的案例。在我國(guó)，以燃?xì)夤緸閷?shí)施主體的項(xiàng)目，發(fā)展以燃?xì)鉃橹鞯膱@區(qū)智慧能源，但由于其核心目的是銷售燃?xì)?，且受到電網(wǎng)電力制約，且大部分項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模過(guò)大(特別是燃?xì)舛嗦?lián)供)，導(dǎo)致供需不匹配，設(shè)備利用率低，綜合能源利用率低，經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到預(yù)期。
對(duì)于既不是電力電網(wǎng)企業(yè)、也不是燃?xì)馄髽I(yè)的公司，則利用自身在光伏、風(fēng)電領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，推進(jìn)園區(qū)智慧能源項(xiàng)目，同時(shí)受到電力電網(wǎng)企業(yè)、燃?xì)馄髽I(yè)的制約和競(jìng)爭(zhēng)。目前，他們?cè)谛略雠潆娋W(wǎng)領(lǐng)域主要選擇與電力電網(wǎng)企業(yè)合作，在園區(qū)綜合供能項(xiàng)目主要選擇與燃?xì)馄髽I(yè)合作，都不可避免的遇到項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模過(guò)大、投資過(guò)大、供需不匹配、設(shè)備利用率低、能源效率低、經(jīng)濟(jì)效益不達(dá)預(yù)期等問(wèn)題。
4、燃?xì)鈦?lái)源
對(duì)于不掌握燃?xì)饩W(wǎng)的園區(qū)智慧能源項(xiàng)目，如果熱力(蒸汽、采暖)需求較大，燃?xì)鈦?lái)源問(wèn)題一般有三種解決方案：
(1)與上游供氣公司直接簽訂供氣協(xié)議，為項(xiàng)目建設(shè)供氣專線。好處是獲得門站燃?xì)鈨r(jià)格，但需要自建供氣專線管道，投資增加，同時(shí)要協(xié)調(diào)氣源指標(biāo)。
(2)與當(dāng)?shù)厝細(xì)夤竞献鞒闪㈨?xiàng)目公司，爭(zhēng)取優(yōu)惠氣價(jià)，并共享能源服務(wù)收益。好處是燃?xì)夤痉矫孀枇ο鄬?duì)較小，燃?xì)夤具€可幫忙協(xié)調(diào)當(dāng)?shù)卣P(guān)系。
(3)LNG點(diǎn)供：目前大多數(shù)LNG點(diǎn)供都存在建設(shè)不按流程，現(xiàn)場(chǎng)不滿足消防、安全要求等問(wèn)題，國(guó)家會(huì)在適當(dāng)時(shí)候出臺(tái)治理政策。LNG點(diǎn)供要跟園區(qū)協(xié)商，按照國(guó)家要求報(bào)批、建設(shè)及運(yùn)維，但存在問(wèn)題是園區(qū)一般很難提供能夠滿足安全間距的場(chǎng)地空間，需要我方能夠合理設(shè)計(jì)，滿足消防安全要求等。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)運(yùn)行來(lái)看，方案1要優(yōu)于方案2，方案2要優(yōu)于方案3。
5、小結(jié)
綜上所述，對(duì)于以電力為主的園區(qū)智慧能源，宜掌握配電網(wǎng)，同時(shí)結(jié)合熱力網(wǎng)和燃?xì)饩W(wǎng)。對(duì)于以燃?xì)鉃橹鞯膱@區(qū)智慧能源，宜掌握燃?xì)饩W(wǎng)，同時(shí)結(jié)合熱力網(wǎng)和配電網(wǎng)。
目前，我國(guó)大多數(shù)園區(qū)，特別是工業(yè)園區(qū)，熱能需求往往大于電能，且熱能的難題遠(yuǎn)大于電能，因而在推進(jìn)園區(qū)智慧能源的過(guò)程中，熱力局域網(wǎng)的迫切性要高于電力局域網(wǎng)。天然氣是一次能源，我國(guó)燃?xì)夤芫W(wǎng)覆蓋面積廣，僅次于電網(wǎng)和交通網(wǎng)，以燃?xì)夤緸橹黧w推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，可以使互聯(lián)網(wǎng)理念在用戶終端(園區(qū))能源領(lǐng)域的滲透更深入、更徹底。規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)擺脫常規(guī)貪大求多的規(guī)模效應(yīng)思維，立足于可確定負(fù)荷，并最優(yōu)化減小天然氣冷熱電多聯(lián)供系統(tǒng)的規(guī)模，減少總投資;要結(jié)合既有建筑和工業(yè)節(jié)能改造，構(gòu)建跨邊界的一體化節(jié)能改造框架體系，減少因園區(qū)新擴(kuò)建緩慢而產(chǎn)生的負(fù)荷率長(zhǎng)期較低的風(fēng)險(xiǎn)。
四、智慧能源業(yè)務(wù)發(fā)展方向
1、智慧能源業(yè)務(wù)模式
以園區(qū)類智慧能源為切入點(diǎn)，通過(guò)智慧能源整體解決方案，獲得燃?xì)狻⑴潆?、熱力或綜合能源特許經(jīng)營(yíng)權(quán)，掌握具有“天然”壟斷性質(zhì)的燃?xì)饩W(wǎng)、配電網(wǎng)、熱力網(wǎng)，采用多能互補(bǔ)、能源互聯(lián)網(wǎng)的新型供能方式，因地制宜，在園區(qū)內(nèi)統(tǒng)一規(guī)劃、分期、有序構(gòu)建涵蓋分布式光伏、燃?xì)饫錈犭姸嗦?lián)供、儲(chǔ)能、熱泵、配售電、智能光伏車棚充電站、智慧用能、需求側(cè)響應(yīng)、智慧運(yùn)行云平臺(tái)、綜合能源交易、能源金融、增值輔助服務(wù)、發(fā)配售用一體化在內(nèi)的區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)(即智慧能源項(xiàng)目)，為園區(qū)提供包括電、熱、冷、蒸汽、燃?xì)庠趦?nèi)的綜合能源供應(yīng)與服務(wù)。同時(shí)，延伸拓展至市政基礎(chǔ)設(shè)施、園區(qū)地產(chǎn)、交通路燈、電動(dòng)汽車、生態(tài)環(huán)保、文旅康養(yǎng)等相關(guān)業(yè)務(wù)領(lǐng)域。
2、打造智慧能源專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)
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