吳俊宏, 崔 旻, 孫偉卿, 談一鳴

(1.華東電力設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200001;2.上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，上海 200093)

市場(chǎng)環(huán)境下微能源網(wǎng)商業(yè)模式研究

吳俊宏1, 崔 旻1, 孫偉卿2, 談一鳴2

(1.華東電力設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200001;2.上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，上海 200093)

微能源網(wǎng)是由狹義微電網(wǎng)發(fā)展起來(lái)的廣義微型能源網(wǎng)，集成風(fēng)、光、氣等多種能源輸入和熱、電、冷等多種產(chǎn)品輸出，其作為微型綜合能源系統(tǒng)，不僅包含了供電服務(wù)，也涵蓋了供冷、供熱服務(wù)。微能源網(wǎng)具有廣闊的應(yīng)用前景，但是微能源網(wǎng)的商業(yè)模式還不夠成熟，特別是電力市場(chǎng)環(huán)境對(duì)微能源網(wǎng)商業(yè)模式影響較大，缺乏相應(yīng)的研究基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。介紹了我國(guó)電力市場(chǎng)的發(fā)展概況和現(xiàn)有的售電模式，結(jié)合微能源網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)，分析了市場(chǎng)環(huán)境下微能源網(wǎng)的作用與定位，并對(duì)微能源網(wǎng)的投資模式和運(yùn)營(yíng)模式進(jìn)行了研究。最后，提出了市場(chǎng)環(huán)境下微能源網(wǎng)的主要商業(yè)產(chǎn)品，包括冷熱電銷售服務(wù)、面向用戶的增值服務(wù)、面向電網(wǎng)的輔助服務(wù)和碳交易統(tǒng)一運(yùn)作服務(wù)，對(duì)我國(guó)微能源網(wǎng)的發(fā)展和商業(yè)模式創(chuàng)新具有一定的參考價(jià)值。

電力； 可再生能源； 微能源網(wǎng)； 互聯(lián)網(wǎng)； 分布式能源； 商業(yè)模式

0 引言

微電網(wǎng)在我國(guó)已經(jīng)有多個(gè)示范工程，但微電網(wǎng)示范項(xiàng)目大多是分布式電源和電儲(chǔ)能裝置的簡(jiǎn)單組合，不能充分發(fā)揮整個(gè)系統(tǒng)的利用率。隨著對(duì)能源綜合利用率要求的不斷提高，純粹提供供電服務(wù)的微電網(wǎng)已經(jīng)不能滿足時(shí)代發(fā)展的需求。國(guó)外已經(jīng)開(kāi)始了綜合能源系統(tǒng)(integratedenergysystems,IES)的研究[1-4]，并認(rèn)為其將是未來(lái)30～50年人類社會(huì)的主要能源承載形式；歐洲最早提出IES概念并付諸實(shí)施，日本是亞洲最早開(kāi)展IES研究的國(guó)家，美國(guó)、加拿大等國(guó)已將其上升為國(guó)家戰(zhàn)略。

微能源網(wǎng)集成了風(fēng)、光、氣等多種能源輸入和熱、電、冷等多種產(chǎn)品輸出。由狹義微電網(wǎng)發(fā)展起來(lái)的廣義微型能源網(wǎng)，包含了供電服務(wù)和供冷、供熱服務(wù)。微能源網(wǎng)也稱為區(qū)域型能源互聯(lián)網(wǎng)。由于微能源網(wǎng)綜合考慮了各種能源之間的有機(jī)組合與集成優(yōu)化，其突出優(yōu)勢(shì)之一是可以充分利用可再生能源以及能源的梯級(jí)進(jìn)行冷、熱、電一體化生產(chǎn)、計(jì)劃和調(diào)度。

微能源網(wǎng)應(yīng)用工程在我國(guó)還處于起步階段。雖然我國(guó)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了基于分布式三聯(lián)供系統(tǒng)的區(qū)域供能網(wǎng)，例如上海的虹橋商務(wù)區(qū)、迪斯尼樂(lè)園、前灘、世博園央企總部聚集區(qū)等都采用了區(qū)域集中供能方式，但這些已建成的項(xiàng)目主要是向用戶供冷和供熱，還沒(méi)有直接向用戶供電；同時(shí)，由于存在與用戶用能協(xié)調(diào)不足導(dǎo)致運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)、商業(yè)產(chǎn)品單一等諸多問(wèn)題，其商業(yè)模式仍有待研究。

本文將結(jié)合我國(guó)電力市場(chǎng)發(fā)展進(jìn)程、發(fā)展預(yù)期和微能源網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)微能源網(wǎng)的商業(yè)模式進(jìn)行研究。

1 微能源網(wǎng)研究與發(fā)展概況

微能源網(wǎng)的組成為用戶、分布式光伏、分布式風(fēng)電、分布式三聯(lián)供燃機(jī)、熱泵以及其他分布式供能單元；儲(chǔ)能裝置不限于電儲(chǔ)能，還包括冷儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能等；組網(wǎng)結(jié)構(gòu)則包括電網(wǎng)、熱(冷)網(wǎng)、通信網(wǎng)等，能夠通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)對(duì)用戶和能源進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度管理，從而更好地實(shí)現(xiàn)能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。微能源網(wǎng)完全顛覆了傳統(tǒng)的大集中、大一統(tǒng)、大規(guī)模的供能用能模式和單向管理架構(gòu)[5-6]，典型的微能源網(wǎng)示意圖和多能互補(bǔ)結(jié)構(gòu)圖分別如圖1、圖2所示。

圖1 微能源網(wǎng)示意圖

圖2 微能源網(wǎng)多能互補(bǔ)結(jié)構(gòu)圖

近年來(lái)，在綠色能源需求和節(jié)能減排壓力下，國(guó)內(nèi)外更加重視微能源網(wǎng)的研究與應(yīng)用，例如美國(guó)開(kāi)展的綜合能源系統(tǒng)——冷熱電三聯(lián)供(IES-CCHP)系統(tǒng)、加拿大的ICES系統(tǒng)以及2010年日本發(fā)起的智能社區(qū)聯(lián)盟(JSCA)[1-5]等。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要針對(duì)微能源網(wǎng)的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了研究，例如文獻(xiàn)[6]對(duì)微能源網(wǎng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，文獻(xiàn)[7]結(jié)合冷熱電負(fù)荷特性對(duì)微能源網(wǎng)的規(guī)劃進(jìn)行了研究，文獻(xiàn)[8]提出了一種復(fù)合儲(chǔ)能優(yōu)化配置方法，文獻(xiàn)[9]～文獻(xiàn)[16]則對(duì)微能源網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度和優(yōu)化控制進(jìn)行了研究，文獻(xiàn)[17]重點(diǎn)針對(duì)微能源網(wǎng)的供熱系統(tǒng)進(jìn)行了太陽(yáng)能—地源熱泵多熱源的控制策略研究。

2016年3月，《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》(發(fā)改能源〔2016〕392號(hào))發(fā)布，微能源網(wǎng)正是文件描述的“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源的重要表現(xiàn)形式之一；2016年8月，《關(guān)于推進(jìn)多能互補(bǔ)集成優(yōu)化示范工程建設(shè)的實(shí)施意見(jiàn)》(發(fā)改能源〔2016〕1430號(hào))發(fā)布，強(qiáng)調(diào)了創(chuàng)新管理體制和商業(yè)模式。微能源網(wǎng)在我國(guó)的發(fā)展前景不僅取決于其技術(shù)形式，也取決于商業(yè)模式。具有經(jīng)濟(jì)性的商業(yè)模式能夠促進(jìn)微能源網(wǎng)的健康發(fā)展。

2 我國(guó)電力市場(chǎng)發(fā)展和售電模式

我國(guó)電力市場(chǎng)發(fā)展可以追溯到1978年，當(dāng)時(shí)提出可使用銀行貸款建設(shè)電力項(xiàng)目；1987年，政企分開(kāi)，成立了國(guó)家電力公司；2002年，國(guó)發(fā)〔2002〕5號(hào)文發(fā)布，提出廠網(wǎng)分開(kāi)，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)；次年，華東電網(wǎng)與東北電網(wǎng)一同被確立為我國(guó)區(qū)域電力市場(chǎng)建設(shè)試點(diǎn)；2009年，原國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì)印發(fā)《電力用戶與發(fā)電企業(yè)直接交易試點(diǎn)基本規(guī)則(試行)》 (電監(jiān)市場(chǎng)〔2009〕50號(hào))，開(kāi)始推進(jìn)電力直接交易試點(diǎn)工作；2015年，中發(fā)9號(hào)文及配套文件相繼發(fā)布，旨在推進(jìn)中國(guó)電力市場(chǎng)建設(shè)和售電側(cè)發(fā)展，鼓勵(lì)發(fā)展電力批發(fā)市場(chǎng)、電力零售市場(chǎng)以及調(diào)峰調(diào)頻、無(wú)功服務(wù)等輔助服務(wù)市場(chǎng)。

本輪電改之前，我國(guó)已有的售電模式主要有以下三類。

①公共電網(wǎng)售電。我國(guó)的國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)都屬于公共電網(wǎng)公司，是中國(guó)最常見(jiàn)的售電方式。

②大用戶直購(gòu)電。2009年，原國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì)印發(fā)《電力用戶與發(fā)電企業(yè)直接交易試點(diǎn)基本規(guī)則(試行)》(電監(jiān)市場(chǎng)〔2009〕50號(hào))，開(kāi)始推進(jìn)電力直接交易試點(diǎn)工作，不過(guò)市場(chǎng)進(jìn)展非常緩慢。

③分布式電源售電。以分布式光伏為代表的分布式電源投資方直接將分布式電量賣給用戶，是近年來(lái)常見(jiàn)且發(fā)展迅速的一種售電模式。

本輪電改中新成立的售電公司主要業(yè)務(wù)模式包括以下三種。

①購(gòu)售電業(yè)務(wù)。購(gòu)售電交易為核心業(yè)務(wù)，售電公司可以通過(guò)與發(fā)電企業(yè)和售電企業(yè)進(jìn)行市場(chǎng)交易獲得差價(jià)收入。

②增值業(yè)務(wù)。向用戶提供增值服務(wù)，如優(yōu)化購(gòu)電、節(jié)能改造、用電方式咨詢、合同能源管理等。

③營(yíng)銷業(yè)務(wù)。部分售電公司(有配網(wǎng))可從事抄表、表計(jì)維護(hù)、計(jì)費(fèi)和收費(fèi)、信息服務(wù)等相關(guān)電力營(yíng)銷業(yè)務(wù)。

3 市場(chǎng)環(huán)境下微能源網(wǎng)的作用與定位

微能源網(wǎng)利用風(fēng)、光、氣輸入，通過(guò)能源的生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換，向終端用戶提供冷、熱、電產(chǎn)品。微能源網(wǎng)各方關(guān)系圖如圖3所示。

圖3 微能源網(wǎng)各方關(guān)系圖

電力市場(chǎng)環(huán)境下，并網(wǎng)型微能源網(wǎng)關(guān)于電力產(chǎn)品的市場(chǎng)定位，可以分為用戶型微網(wǎng)和售電公司型微網(wǎng)兩類。微網(wǎng)參與電力市場(chǎng)的主體定位，可分為用戶主體和售電公司主體。微網(wǎng)參與電力市場(chǎng)主體定位如圖4所示。

圖4

①用戶型微網(wǎng)，即單個(gè)用戶建設(shè)的微網(wǎng)，例如一個(gè)工廠用戶建設(shè)的廠區(qū)內(nèi)含有光伏、儲(chǔ)能等元件的微網(wǎng)。無(wú)論微網(wǎng)與工廠業(yè)主的關(guān)系屬于合同能源管理模式、能源服務(wù)公司模式，還是業(yè)主自行投資、自行維護(hù)模式，該微電網(wǎng)在電力市場(chǎng)主體中均應(yīng)和工廠用戶一同被視作用戶主體，而非售電主體。另外，《關(guān)于推進(jìn)售電側(cè)改革的實(shí)施意見(jiàn)》中提到，該類“擁有分布式電源或微網(wǎng)的用戶可以委托售電公司代理購(gòu)售電業(yè)務(wù)”，即該類微網(wǎng)用戶可以同其他用戶一樣參與電力市場(chǎng)。

②售電公司型微網(wǎng)，即形成局域網(wǎng)向多個(gè)用戶主體供電，例如一個(gè)工業(yè)園區(qū)的微網(wǎng)，同時(shí)面向多個(gè)不同用戶進(jìn)行供電。該類型微網(wǎng)電壓等級(jí)一般為10～110kV，且與公共電網(wǎng)存在單一并網(wǎng)點(diǎn)。并網(wǎng)點(diǎn)以下部分屬于微網(wǎng)主體投資建設(shè)的增量配網(wǎng)部分，且負(fù)責(zé)該配網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)。按照《關(guān)于推進(jìn)售電側(cè)改革的實(shí)施意見(jiàn)》中對(duì)售電公司的定義，該類微網(wǎng)主體應(yīng)屬于第二類售電公司，即擁有配電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)權(quán)的售電公司。根據(jù)微網(wǎng)主體對(duì)網(wǎng)內(nèi)分布式電源的擁有情況，可進(jìn)一步將微網(wǎng)主體分為發(fā)配售一體化公司和配售一體化公司。

4 微能源網(wǎng)商業(yè)模式

4.1 微能源網(wǎng)的投資模式

微能源網(wǎng)的投資模式主要包括社會(huì)資本投資建設(shè)模式和公私合營(yíng)模式(publicprivatepartnership,PPP)投資建設(shè)模式。

①社會(huì)資本投資建設(shè)模式。

該模式是由社會(huì)資本進(jìn)行投資建設(shè)?？紤]到微能源網(wǎng)的投資標(biāo)的較大，且投資項(xiàng)目對(duì)工程技術(shù)要求很高，除傳統(tǒng)銀行貸款融資模式外，社會(huì)資本投資建設(shè)可尋求專業(yè)性更強(qiáng)的融資租賃公司提供融資服務(wù)。

②PPP投資建設(shè)模式。

近年來(lái)，國(guó)家出臺(tái)了一系列針對(duì)PPP模式政策支持文件，包括《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于深化投融資體制改革的意見(jiàn)》(中發(fā)〔2016〕18號(hào))、《國(guó)務(wù)院關(guān)于創(chuàng)新重點(diǎn)領(lǐng)域投融資機(jī)制鼓勵(lì)社會(huì)投資的指導(dǎo)意見(jiàn)》(國(guó)發(fā)〔2014〕60號(hào))、《國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于切實(shí)做好傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域政府和社會(huì)資本合作有關(guān)工作的通知》(發(fā)改投資〔2016〕1744號(hào))。這些文件明確提出：“鼓勵(lì)引導(dǎo)民間投資和外商投資”，“鼓勵(lì)和引導(dǎo)民營(yíng)企業(yè)、外資企業(yè)參與PPP項(xiàng)目”，“探索在PPP項(xiàng)目中發(fā)展混合所有制，組建國(guó)有資本、民營(yíng)資本、外商資本共同參與的項(xiàng)目公司，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)項(xiàng)目順利實(shí)施。引導(dǎo)民間資本、外商資本參與PPP基金等，拓寬民間資本、外商資本參與PPP項(xiàng)目渠道。鼓勵(lì)不同類型的民營(yíng)企業(yè)、外資企業(yè)，通過(guò)組建聯(lián)合體等方式共同參與PPP項(xiàng)目”。

4.2 微能源網(wǎng)的商業(yè)產(chǎn)品

在電力市場(chǎng)環(huán)境下，微能源網(wǎng)能夠提供更多的商業(yè)產(chǎn)品，主要包括以下四種[18]。

①冷熱電銷售服務(wù)。

根據(jù)微能源網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)，可以向用戶提供電產(chǎn)品和冷熱產(chǎn)品，同時(shí)應(yīng)制定合理的冷熱電產(chǎn)品套餐，以提高微能源網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性以及節(jié)省用戶的用能費(fèi)用。

②面向用戶的增值服務(wù)。

該服務(wù)包括用戶節(jié)能服務(wù)、需求管理服務(wù)、不間斷電源(UPS)服務(wù)等。通過(guò)大數(shù)據(jù)，可對(duì)用戶的用能習(xí)慣進(jìn)行分析。增值服務(wù)能夠給用戶提出合理的節(jié)能建議，同時(shí)可通過(guò)價(jià)格引導(dǎo)用戶用能合理消費(fèi)，并且利用微能源網(wǎng)的孤網(wǎng)運(yùn)行功能以及電儲(chǔ)能系統(tǒng)向重要用戶提供不間斷電源服務(wù)。

③面向電網(wǎng)的輔助服務(wù)。

該服務(wù)包括響應(yīng)電網(wǎng)的需求管理信號(hào)、對(duì)電網(wǎng)提供調(diào)峰、調(diào)頻服務(wù)、無(wú)功電壓支撐服務(wù)以及黑啟動(dòng)服務(wù)等。微能源網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)τ脩糌?fù)荷、分布式電源、儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，具有多種調(diào)節(jié)手段，諸如分布式電源、儲(chǔ)能等，能夠針對(duì)電網(wǎng)提供調(diào)峰調(diào)頻服務(wù)。同時(shí)，微能源網(wǎng)內(nèi)的逆變器單元和燃機(jī)均具備功率因素調(diào)節(jié)能力，可以為電網(wǎng)提供無(wú)功支撐服務(wù)。除此之外，微能源網(wǎng)具備電網(wǎng)全黑故障下的孤網(wǎng)運(yùn)行功能，能夠?yàn)猷徑姀S提供黑啟動(dòng)電源服務(wù)，支援電網(wǎng)的黑啟動(dòng)。

④碳交易統(tǒng)一運(yùn)作服務(wù)。

2017年，全國(guó)將建成統(tǒng)一的碳排放交易體系。結(jié)合用戶節(jié)能服務(wù)和網(wǎng)內(nèi)綠色能源服務(wù)，將網(wǎng)內(nèi)碳交易排放權(quán)作為商品。由于該服務(wù)對(duì)網(wǎng)內(nèi)用戶進(jìn)行統(tǒng)一管理，可以考慮打包網(wǎng)內(nèi)用戶的碳排放權(quán)進(jìn)行交易，以獲得更大利益。

4.3 微能源網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)模式

微能源網(wǎng)項(xiàng)目可以由用戶自行運(yùn)營(yíng)，對(duì)于不擅長(zhǎng)能源管理的用戶，也可以委托第三方運(yùn)營(yíng)，有多種運(yùn)營(yíng)方式可供選擇。微能源網(wǎng)主要運(yùn)營(yíng)模式如圖5所示。

圖5 微能源網(wǎng)主要運(yùn)營(yíng)模式

其中，綜合能源服務(wù)與售電公司最主要的區(qū)別在于：如果采用綜合能源服務(wù)，微能源網(wǎng)內(nèi)分布式電源(特別是分布式燃機(jī))的發(fā)電量可以選擇上網(wǎng)模式。

5 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，國(guó)家密集出臺(tái)了多個(gè)文件，鼓勵(lì)清潔能源和能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。同時(shí)，隨著智慧能源技術(shù)的不斷成熟和我國(guó)電改的穩(wěn)步推進(jìn)，可以預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，微能源網(wǎng)將成為我國(guó)重要的能源生產(chǎn)和消費(fèi)形式之一。

微能源網(wǎng)的發(fā)展在我國(guó)尚屬起步階段，商業(yè)模式還不夠成熟。本文探討了我國(guó)電力市場(chǎng)環(huán)境下，微能源網(wǎng)可能存在的商業(yè)模式，并對(duì)微能源網(wǎng)的投資模式、運(yùn)營(yíng)模式和商業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行了分析，對(duì)于微能源網(wǎng)的發(fā)展和商業(yè)模式創(chuàng)新有現(xiàn)實(shí)的參考價(jià)值。

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StudyforCommercialModeofMicroEnergyNetworkintheMarketEnvironment

WUJunhong1,CUIMin1,SUNWeiqing2,TANYiming2

Here,microenergynetworkmeansthegeneralizedmicroenergynetwork,whichisdevelopedfromthenarrowsensemicrogrid,itintegratedwind,light,gasandotherenergyinputsandheating,electricity,coolingandotherkindsofproductoutputs;asamicrointegratedenergysystem,itnotonlycontainsthepowersupplyservices,butalsocoversthesupplyofcoolingandheatingservices.Microenergynetworkhasbroadapplicationprospects,butthebusinessmodelofmicroenergynetworkisnotmatureenough,especiallythepowermarketenvironmenthasgreatinfluenceonthebusinessmodeofmicroenergynetwork;andlackofrelatedresearchandpracticalexperience.Thedevelopmentoverviewandthecurrentsalesmodeofourelectricitymarketareintroduced;andcombiningwiththetechnicalcharacteristicsofmicroenergynetwork,theroleandpositioningofmicroenergynetworkundermarketenvironmentareanalyzed;andtheinvestmentandoperatingmodesofmicroenergynetworkarestudied.ThisprovidescertainreferencevalueforthedevelopmentandinnovationofbusinessmodelofmicroenergynetworkinChina.

Electricity;Renewableenergy;Microenergynetwork;Internet;Distributedenerygyresources;Commercialmode

吳俊宏(1984—)，男，碩士，工程師，主要從事能源互聯(lián)網(wǎng)以及電力市場(chǎng)方向的研究。E-mail:wujh2589@ecepdi.com。

TM727;TH

ADOI: 10686/j.cnki.issn1000-0380.201701005

(1.EastChinaElectricPowerDesignInstituteCo.,Ltd.,Shanghai200001,China;2.SchoolofOpticalElectricalandComputerEngineering,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093，China)

修改稿收到日期：2016-11-22