周鵬程，程怡心，曾 鳴

（1.南方電網(wǎng)物資有限公司，廣東 廣州 510620；2.華北電力大學，北京 102206）

0 引言

智慧城市是開展多能源綜合利用最優(yōu)的實踐載體，智慧城市具有大規(guī)模分布式電源、分布式儲能和電動汽車接入等特征，同時還存在多種典型終端用戶［1-3］。天津市作為我國首批智慧城市試點，近年來一直探索新一代信息技術(shù)應用于智慧交通和水、電、熱、冷、氣等基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的方法。國網(wǎng)嘉興供電公司構(gòu)建了“面向電力系統(tǒng)、用電用戶和社會”的智能電網(wǎng)驅(qū)動智慧城市規(guī)劃體系，主動為智慧城市的建設(shè)提供支撐。因此，圍繞智慧城市開展多能源互聯(lián)的綜合利用已成為綜合能源服務(wù)商搶奪終端用戶的主要競爭手段，對于提高用戶黏性和多能源運營水平，提升能源服務(wù)商在綜合能源供應領(lǐng)域的競爭力具有重要意義［4-5］。

當前，國內(nèi)綜合能源服務(wù)整體尚處于發(fā)展的初級階段，而國外能源公司業(yè)已展開了綜合能源服務(wù)的相關(guān)實踐。電網(wǎng)公司、發(fā)電集團及其他大型能源企業(yè)都已提出開展綜合能源服務(wù)、向綜合能源服務(wù)商轉(zhuǎn)型的企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，社會資本成立的配售電公司和能源服務(wù)公司也紛紛加入綜合能源服務(wù)市場的競爭。綜合能源服務(wù)必將成為未來能源行業(yè)的重要服務(wù)模式和商業(yè)形態(tài)［6-8］。

鑒于此，有必要針對智慧城市多能源互聯(lián)下綜合能源服務(wù)商運營模式展開研究。一方面，理清智慧城市多能源互聯(lián)運營之間的互聯(lián)方式，提高智慧城市多能源綜合利用中的經(jīng)營效益，為能源服務(wù)商開展綜合能源業(yè)務(wù)提供模式支撐；另一方面，通過研究綜合能源服務(wù)的目標客戶、業(yè)務(wù)范圍和實施主體，結(jié)合國內(nèi)綜合能源服務(wù)商的成功經(jīng)驗，提出智慧城市多能源互聯(lián)下綜合能源服務(wù)商的投資模式、服務(wù)策略、盈利策略和發(fā)展策略，為綜合能源服務(wù)商開展業(yè)務(wù)提供策略建議。

1 智慧城市多能源互聯(lián)運營方式分析

1.1 電—熱互聯(lián)運營方式

在多能源系統(tǒng)內(nèi)加入分布式儲能及電熱轉(zhuǎn)換單元對電熱聯(lián)合調(diào)度，能夠更好地協(xié)調(diào)和配合新能源出力及電熱負荷的峰谷特性，以提高多能源互聯(lián)運營系統(tǒng)的可控性。電力系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)能夠通過熱電聯(lián)產(chǎn)（Combined Heat and Power，CHP）機組和電轉(zhuǎn)熱（Power to Heat，P2H）元件耦合成電—熱互聯(lián)綜合能源系統(tǒng)［9］。電—熱互聯(lián)多能源系統(tǒng)主要包括熱、電分產(chǎn)的電—熱獨立調(diào)度、“以熱定電”的電—熱耦合調(diào)度、電—熱聯(lián)合調(diào)度等運營方式。電—熱互聯(lián)多能源系統(tǒng)架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 電—熱互聯(lián)多能源系統(tǒng)架構(gòu)

1.2 電—氣互聯(lián)運營方式

天然氣管網(wǎng)與電網(wǎng)的聯(lián)系最為緊密，其能量流傳輸形式也與電網(wǎng)的大致相似，因此電—氣互聯(lián)運營是多能源互聯(lián)運營的重要方式之一。電轉(zhuǎn)氣（Power to Gas，P2G）技術(shù)是將低谷時段剩余的風力、光伏等發(fā)出的電能轉(zhuǎn)化為容易儲存的氫氣或天然氣，并在用電高峰時通過燃氣輪機發(fā)電再次轉(zhuǎn)化為電能。P2G 技術(shù)實現(xiàn)了天然氣管網(wǎng)與電網(wǎng)的雙向能量流動，使電—氣網(wǎng)絡(luò)耦合更加緊密，P2G 技術(shù)與燃氣輪機組成了電—氣互聯(lián)多能源系統(tǒng)的能量樞紐。電—氣互聯(lián)多能源系統(tǒng)架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 電—氣互聯(lián)多能源系統(tǒng)架構(gòu)

1.3 電—熱—冷—氣互聯(lián)運營方式

電—熱—冷—氣互聯(lián)多能源運營的核心為綜合能源調(diào)度運營商通過各種耦合型設(shè)備單元，基于用戶的用能負荷曲線，對大型能源基地送出的電、熱、冷、氣等能源進行綜合優(yōu)化調(diào)度，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時，滿足用戶對氣、電、熱、冷等不同能源的需求。電—熱—冷—氣多能源互聯(lián)運營方式中，既包含氣、電、熱的獨立調(diào)度，也存在多種能源的聯(lián)合調(diào)度。電—熱—冷—氣互聯(lián)多能源系統(tǒng)架構(gòu)如圖3 所示。

圖3 電—熱—冷—氣互聯(lián)多能源系統(tǒng)架構(gòu)

2 智慧城市多能源互聯(lián)下綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)概述

2.1 綜合能源服務(wù)

作為一種新型的、為滿足終端客戶多元化能源生產(chǎn)與消費的能源服務(wù)方式，綜合能源服務(wù)涵蓋能源規(guī)劃設(shè)計、工程投資建設(shè)、多能源運營服務(wù)及投融資服務(wù)等方面。南方電網(wǎng)公司提出，綜合能源服務(wù)主要可分為新能源、節(jié)能服務(wù)、能源綜合利用、電能替代、儲能、科技裝備、創(chuàng)新服務(wù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”等業(yè)務(wù)。由于綜合能源服務(wù)符合各國對能源高效利用，以及安全、環(huán)保、可持續(xù)等方面的要求，已成為發(fā)達國家新的能源戰(zhàn)略競爭和合作的焦點，傳統(tǒng)能源企業(yè)、能源服務(wù)商都在積極策劃拓展綜合能源服務(wù)市場。

2.2 綜合能源服務(wù)目標客戶

綜合能源服務(wù)主要以產(chǎn)業(yè)園區(qū)、工業(yè)企業(yè)、大型公共建筑、大型商業(yè)綜合體、交通樞紐、數(shù)據(jù)中心等為目標客戶［10］。在綜合能源服務(wù)開展初期時，目標客戶可首先以建筑物、工業(yè)企業(yè)為主，同時拓展少量信譽好、風險低的學校、醫(yī)院等客戶。

綜合能源服務(wù)的目標客戶應優(yōu)先選擇對降低能源成本存在迫切需求的客戶。在進行目標客戶選擇時，應充分考慮客戶的用能規(guī)模、能源服務(wù)需求的穩(wěn)定性、較強的支付能力、較高的負荷密度等因素，以確保獲得較高的服務(wù)收益。

綜合能源服務(wù)目標客戶的開發(fā)策略主要包括客戶開發(fā)時序和客戶服務(wù)組合兩個方面。

1）客戶開發(fā)時序。按照風險由低到高、實施難度由易到難的順序拓展開發(fā)綜合能源服務(wù)市場。

2）客戶服務(wù)組合。結(jié)合客戶能源需求和服務(wù)接受程度，在不同的開發(fā)階段提供差異化的能源服務(wù)組合方案。

2.3 綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)范圍

綜合能源服務(wù)商結(jié)合自身主營業(yè)務(wù)優(yōu)勢，統(tǒng)籌運用能效診斷、節(jié)能改造、用能監(jiān)測、分布式新能源發(fā)電，冷—熱—電三聯(lián)供、現(xiàn)代儲能等多種技術(shù)，開展綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)發(fā)展，綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)范圍如表1 所示。

2.4 典型綜合能源服務(wù)商實踐案例

1）新奧集團股份公司。主營業(yè)務(wù)是城市燃氣及能源分銷，并開發(fā)CCHP 項目。以能源供應為基礎(chǔ)構(gòu)建泛能網(wǎng)，將信息網(wǎng)、能源網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)高度融合，利用不同區(qū)域網(wǎng)絡(luò)之間的互相支持，實現(xiàn)能源間相互補充。以園區(qū)、公共建筑和城市綜合體為主要服務(wù)對象，已成功運營多個城市燃氣項目，并提供300 余個能源整體解決方案，如實施了株洲神農(nóng)城、江蘇鹽城亭湖醫(yī)院等分布式能源項目。

表1 綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)范圍

2）協(xié)鑫集團控股有限公司。將CCHP、光伏、風電、分布式儲能和節(jié)能改造等技術(shù)結(jié)合為一體，以互聯(lián)網(wǎng)為載體，融合從清潔能源生產(chǎn)、微電網(wǎng)輸配，到能源消費環(huán)節(jié)的能量流與信息流的采集、存儲、分析與調(diào)控。以園區(qū)、建筑物屋頂、公共機構(gòu)為主要服務(wù)對象，實施了近百個20 MW 以上光伏項目，如建成蘇州協(xié)鑫工業(yè)應用研究院天然氣分布式能源站項目。

3）南方電網(wǎng)綜合能源有限公司。以節(jié)能服務(wù)為基礎(chǔ)，開發(fā)利用生物質(zhì)、風能、光伏等可再生能源，并構(gòu)建“南度度”電商平臺為企業(yè)提供優(yōu)化的綜合能源解決方案。重點服務(wù)于工業(yè)企業(yè)、園區(qū)、城市綜合體，實施了廣州市超級計算中心分布式能源、佛山三水綜合能源開發(fā)等多個項目。南方電網(wǎng)公司松山湖綜合能源示范項目如圖4 所示。

圖4 松山湖綜合能源示范項目

3 智慧城市多能源互聯(lián)下綜合能源服務(wù)商運營策略

3.1 綜合能源服務(wù)商投運模式分析

1）混合所有制模式。電網(wǎng)企業(yè)、社會資本、園區(qū)管委會之間互相合作，成立多元化的能源服務(wù)公司，滿足用戶多樣性的用能需求?；旌纤兄仆顿Y模式可以通過各主體之間的股權(quán)合作，成立多元化能源服務(wù)公司，發(fā)揮各主體在設(shè)備、技術(shù)、系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等優(yōu)勢，增加多能源互聯(lián)運營的競爭力，亦可以分散風險。

2）獨資模式?？紤]到技術(shù)、資本等條件的限制，該投資模式主要適用于電網(wǎng)公司。電網(wǎng)公司在電能服務(wù)方面有豐富的經(jīng)驗和先進的技術(shù)，并借助雄厚的資本，投資引進其他能源供應技術(shù)，成立獨資型的綜合能源服務(wù)公司，開展綜合能源服務(wù)。該模式讓電網(wǎng)公司獨享收益，但也需承擔巨大的風險。

3）建設(shè)—經(jīng)營—轉(zhuǎn)讓模式（Build-Operate-Transfer，BOT）／建設(shè)—擁有—經(jīng)營模式（Building-Owning-Operation，BOO）。該模式是由多家能源企業(yè)以混合所有制的方式成立綜合能源服務(wù)公司，以政府經(jīng)營特許權(quán)方式開展綜合能源服務(wù)。在特許經(jīng)營期內(nèi)，由綜合能源服務(wù)商對項目的運營進行管理，所獲利潤收益的支配權(quán)歸能源服務(wù)商所有。期滿后，若為BOT 模式，則終止特許經(jīng)營權(quán)利，綜合能源服務(wù)商將無償移交給政府；若為BOO 模式，綜合能源服務(wù)商則獲得該項目的所有權(quán)。

4）建設(shè)—轉(zhuǎn)讓模式（Build-Transfer，BT）。即綜合能源服務(wù)商可采取此投資模式。通過與業(yè)主簽訂合作協(xié)議，投入資金進行多能源互聯(lián)設(shè)施建設(shè)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完工后，獲得多能源互聯(lián)系統(tǒng)的運營權(quán)，收益歸公司所有；業(yè)主按照合同協(xié)議規(guī)定的期限，分期贖回基礎(chǔ)設(shè)施，直至最后一期，所有公司投入的資金已經(jīng)被業(yè)主全部付清時，轉(zhuǎn)讓該運營權(quán)，此后的收益歸業(yè)主所有。

5）租賃模式。這是一種所有權(quán)和經(jīng)營權(quán)分離的投運模式。地方政府負責多能源系統(tǒng)的投資建設(shè)，綜合能源服務(wù)商負責系統(tǒng)的規(guī)劃運行、統(tǒng)一調(diào)度、日常運營和維護管理，并定期向政府支付租賃費用。

3.2 綜合能源服務(wù)商服務(wù)策略分析

1）為用戶提供多元能源服務(wù)，構(gòu)建多區(qū)域綜合能源供應體系。建設(shè)分布式光伏發(fā)電、風力發(fā)電、冷—熱—電三聯(lián)供、分布式儲能電站等基礎(chǔ)設(shè)施，滿足用戶對電、熱、冷、氣等能源需求，構(gòu)建綜合能源集成供能系統(tǒng)［11］。

2）做好用戶能源基礎(chǔ)服務(wù)，形成以電為核心的能源消費新模式。推進用戶側(cè)電氣化的能效提升，降低用能成本，改善用戶體驗；對用能設(shè)備設(shè)施等開展故障診斷和智能運維服務(wù)，提高用能穩(wěn)定性，保障用電安全。

3）制定科學的綜合能源服務(wù)營銷策略，滿足用戶差異化服務(wù)需求。以能效管理、用能咨詢、用能監(jiān)測、能源物業(yè)為切入點，向用戶推介多元化的能源組合，提供定制化的綜合能源整體服務(wù)方案。

圖5 終端用戶綜合能源管理

4）推進“互聯(lián)網(wǎng)+”能源增值服務(wù)，搭建終端用戶綜合能源管理云平臺，如圖5 所示。搭建基于“源—網(wǎng)—荷—儲”多元數(shù)據(jù)信息交互的綜合能源管理平臺，促進能源流與信息流深度融合，為用戶提供用能診斷、能效預測、綜合需求響應等增值服務(wù)［12］。

5）探索和開發(fā)綜合能源金融衍生服務(wù)，實現(xiàn)用戶價值的持續(xù)增長。利用“云、大、物、移、智”等新型技術(shù)，研究分析用戶的能源消費行為特征，為用戶提供多種用能決策支撐；深入研究碳交易、金融服務(wù)規(guī)則，重點開發(fā)以能源保險、能源理財、碳資產(chǎn)交易等綜合能源金融衍生服務(wù)。

3.3 綜合能源服務(wù)商盈利策略分析

在多能源系統(tǒng)的運營過程中，綜合能源服務(wù)商應充分結(jié)合不同用戶的需求，通過為用戶提供多樣化的綜合能源服務(wù)并獲取收益。目前，綜合能源服務(wù)商可開展運用的盈利策略主要包括4 個方面。

1）供電、熱、冷、氣服務(wù)。

綜合能源服務(wù)商將區(qū)域內(nèi)的分布式風電、光伏、儲能等電能出力供應給用戶并獲取收益；綜合能源服務(wù)商將區(qū)域內(nèi)的熱泵、電采暖設(shè)備、分布式天然氣、儲熱等熱源的熱能出力供應給用戶并獲取收益；綜合能源服務(wù)商通過采用冷—熱—電三聯(lián)供、冰蓄冷空調(diào)、電制冷機等設(shè)備為用戶提供供冷服務(wù)，并獲取收益；綜合能源服務(wù)商向用戶供應天然氣并獲取收益。

2）配電網(wǎng)服務(wù)。

綜合能源服務(wù)商通過競標的方式獲得增量配電網(wǎng)試點區(qū)域配網(wǎng)投資權(quán)限，配售電公司可以進行配電網(wǎng)投資并擁有配電網(wǎng)的經(jīng)營權(quán)。其他售電公司、發(fā)電企業(yè)等售電主體與區(qū)域內(nèi)用戶開展電力交易產(chǎn)生的過網(wǎng)電量，則可以對其按照省級核定的輸配電價進行收費，獲取配電網(wǎng)過網(wǎng)費收益。

3）增值服務(wù)。

能源物業(yè)。綜合能源服務(wù)商作為區(qū)域綜合能源系統(tǒng)內(nèi)的直接供能服務(wù)機構(gòu)，為終端用戶提供內(nèi)部管網(wǎng)的更新、改造，能源設(shè)備的安裝、代運營和檢修保養(yǎng)等增值服務(wù)，和客戶簽訂一次性代理合同，以合同約定季度、年度收費的方式獲取收益。

能效診斷和監(jiān)測。綜合能源服務(wù)商通過對整個區(qū)域綜合能源系統(tǒng)內(nèi)各類設(shè)備的安全運轉(zhuǎn)率、運維情況、關(guān)鍵設(shè)備無故障時間等角度診斷分析能源安全情況，并通過對關(guān)鍵設(shè)備的無故障時間、設(shè)備故障次數(shù)、修復時間的分析，為終端用戶提供綜合能源系統(tǒng)的診斷和故障處理等服務(wù)。

綜合需求響應。綜合能源服務(wù)商通過采集用戶的峰谷用電情況、自發(fā)和購電情況、平均電價等用電數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)和云計算進行數(shù)字化分析，形成優(yōu)化后的用戶用能方案，以此降低用電成本。

節(jié)能改造。綜合能源服務(wù)商通過節(jié)能改造技術(shù)針對用戶用能特點進行分析，充分挖掘、滿足終端用戶深層次、多樣化的綜合能源服務(wù)需求，為區(qū)域內(nèi)的用戶提供節(jié)能設(shè)備、電能替代、多能管網(wǎng)等綜合性節(jié)能改造服務(wù)，幫助終端用戶節(jié)能降耗，獲得改造效益，收取相關(guān)服務(wù)費用。

4）補貼收益。

政府為鼓勵分布式發(fā)電產(chǎn)業(yè)和儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展而進行的財政補貼或其他補貼，政府補貼可考慮按照發(fā)電量或系統(tǒng)容量進行價格補貼或一次性補貼，該項補貼收益可視為系統(tǒng)運營商的直接經(jīng)濟收益。

3.4 綜合能源服務(wù)商發(fā)展策略分析

在智慧城市多能源互聯(lián)運營的近期階段，多能源互聯(lián)相關(guān)技術(shù)、運營經(jīng)驗尚未成熟，綜合能源服務(wù)商應以購售電業(yè)務(wù)為主，依托增量配電網(wǎng)試點，逐步拓展以電為核心的綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)，探索適用于多能源互聯(lián)運營的發(fā)展策略；而在遠期發(fā)展階段，相關(guān)多能源互聯(lián)運營技術(shù)發(fā)展成熟，綜合能源服務(wù)商應“云、大、物、移、智”等新型技術(shù)，搭建基于“源—網(wǎng)—荷—儲”多元數(shù)據(jù)信息交互的綜合能源管理平臺，建立信息化服務(wù)體系，構(gòu)建智慧城市綜合能源供應服務(wù)體系。智慧城市多能源互聯(lián)下綜合能源服務(wù)商發(fā)展策略如表2 所示。

表2 多能源互聯(lián)下綜合能源服務(wù)商發(fā)展策略

4 結(jié)語

針對智慧城市多能源互聯(lián)下綜合能源服務(wù)商運營模式展開研究。通過梳理多能源系統(tǒng)的種類及架構(gòu)，明確提出了智慧城市下多能源互聯(lián)系統(tǒng)的運營方式；明確界定綜合能源服務(wù)的目標客戶、業(yè)務(wù)范圍、實施主體和國內(nèi)綜合能源服務(wù)商的成功經(jīng)驗；全面研究綜合能源服務(wù)商投運模式、服務(wù)策略、盈利策略和發(fā)展策略，為綜合服務(wù)商開展綜合能源服務(wù)提供新型商業(yè)模式、拓寬盈利渠道、提升市場競爭力。