王沖 張政 李嘉倫

[摘 要]清潔能源供暖是解決我國東北地區(qū)冬季可再生能源消納的有效途徑。首先，結(jié)合東北地區(qū)源荷特征分析清潔供暖的可行性及電采暖負(fù)荷與風(fēng)電出力的源荷耦合特性;其次，在技術(shù)及市場機(jī)制層面分析清潔能源供暖的核心問題并提出解決策略，介紹了清潔能源供暖的交易框架，結(jié)合商業(yè)模式理論對清潔供暖商業(yè)運(yùn)營模式進(jìn)行探索;最后，總結(jié)展望未來我國清潔供暖商業(yè)模式發(fā)展方向。

[關(guān)鍵詞]源網(wǎng)荷儲互動;清潔供暖;柔性負(fù)荷;商業(yè)模式

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2021.13.100

1 前言

近年來，清潔能源裝機(jī)容量不斷增長，以風(fēng)電為例，截至2019年年底，全國風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)2.1億千瓦，占全部發(fā)電裝機(jī)的10.4%。北方地區(qū)大量熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組為滿足冬季的供暖需求，在“以熱定電”的運(yùn)行模式下犧牲了絕大部分調(diào)節(jié)能力[1]，導(dǎo)致風(fēng)電消納存在一定困難。結(jié)合東北地區(qū)風(fēng)能資源及供暖需求等實(shí)際情況，風(fēng)電供熱[2-3]成為解決東北地區(qū)風(fēng)電消納的有效途徑之一。蓄熱式電鍋爐作為一種典型的采暖負(fù)荷，利用其可時(shí)移性[4]將用電時(shí)間轉(zhuǎn)移到風(fēng)電大發(fā)時(shí)段，可大大提高系統(tǒng)的靈活性。此外，利用蓄熱式電鍋爐的儲能特性及熱慣性，結(jié)合儲熱、儲能聯(lián)合調(diào)度的研究也越來越多。隨著東北地區(qū)調(diào)峰輔助服務(wù)市場設(shè)計(jì)[5-6]及電力現(xiàn)貨市場[7]建設(shè)等方面的不斷探索，采用市場化方式消納風(fēng)電[8]的趨勢越發(fā)顯著。除了采取市場化手段外，采用需求側(cè)響應(yīng)及源荷協(xié)調(diào)[9-10]優(yōu)化也對風(fēng)電消納產(chǎn)生積極作用。

如何在電力市場建設(shè)過程中整合調(diào)節(jié)資源實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲全平臺利益共贏，成為未來清潔供暖商業(yè)模式成熟發(fā)展的關(guān)鍵因素。因此，文章首先分析清潔能源供暖的源荷耦合特性，總結(jié)面向可再生能源消納的柔性采暖負(fù)荷參與電力市場交易的框架和流程。其次探索源網(wǎng)荷儲背景下清潔供暖商業(yè)運(yùn)營模式及發(fā)展路徑，總結(jié)未來我國供暖行業(yè)發(fā)展需要重點(diǎn)解決的問題與提升方向，以期對清潔能源供暖商業(yè)模式發(fā)展和完善清潔能源市場化交易提供理論和經(jīng)驗(yàn)借鑒。

2 清潔能源供暖可行性分析

2.1 清潔供暖供需雙方主體的耦合

東北地區(qū)風(fēng)能資源豐富，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，同時(shí)存在大量采暖負(fù)荷，兩者為調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、解決能源危機(jī)提供了物質(zhì)條件。清潔供暖實(shí)踐中電力供給側(cè)以高比例可再生能源發(fā)電和較大規(guī)模儲能、儲熱為標(biāo)志，需求側(cè)以電采暖為代表的熱能、電能為消費(fèi)主體，供需雙方在主體上存在耦合。通過源網(wǎng)荷儲互動平臺和市場對資源配置的決定性作用，實(shí)現(xiàn)新時(shí)期能源電力清潔低碳、安全高效、經(jīng)濟(jì)便捷的系統(tǒng)優(yōu)化和平衡狀態(tài)。

2.2 清潔供暖供需雙方時(shí)間的耦合

風(fēng)力發(fā)電具有很大的隨機(jī)性和間歇性，其出力隨季節(jié)、晝夜改變而變化，春冬季、夜間出力較大因而有棄風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)電大發(fā)期與供暖期基本重合，使得利用清潔能源供暖成為解決棄風(fēng)消納的突破口。風(fēng)電出力的電源特性與蓄熱式電采暖的負(fù)荷特性相互耦合將有效增加負(fù)荷低谷時(shí)期用電負(fù)荷、提升風(fēng)電消納量。蓄熱式電采暖作為具有“荷”和“儲”雙重特性的清潔能源供暖負(fù)荷，供熱及蓄熱環(huán)節(jié)有效利用了風(fēng)電出力與電采暖設(shè)備在時(shí)間上的耦合。

3 清潔供暖商業(yè)化問題分析

3.1 清潔能源供暖核心障礙

東北地區(qū)清潔供暖主要面臨兩方面的難題，主要體現(xiàn)在技術(shù)及市場化機(jī)制方面。技術(shù)方面，東北地區(qū)電采暖分布較為分散，獨(dú)立用戶參與清潔能源供暖作用微乎其微且調(diào)度困難。蓄熱式電鍋爐在電價(jià)低谷時(shí)段運(yùn)行方式單一，多以恒定功率連續(xù)運(yùn)行，缺乏多目標(biāo)控制技術(shù)及跟蹤風(fēng)電出力，致使低谷時(shí)段用電并未完全助力風(fēng)電消納。市場化機(jī)制方面，清潔供暖成本普遍高于燃煤供暖，要保障電供暖企業(yè)及用戶利益共贏，必須制定合理的市場化機(jī)制，給予價(jià)格優(yōu)惠及財(cái)政補(bǔ)貼，激發(fā)各類主體參與市場的積極性。

3.2 清潔能源供暖響應(yīng)策略

為解決調(diào)度層面的技術(shù)問題，設(shè)計(jì)包含可再生能源發(fā)電商、售電商、柔性負(fù)荷管理平臺、調(diào)度中心、交易中心和采暖用戶的清潔供暖交易框架。采暖用戶中集中供暖用戶多是可以直接參與電力市場的大用戶，可直接與電力交易中心實(shí)現(xiàn)可調(diào)負(fù)荷的交易策略對接或利用自身調(diào)控方案實(shí)現(xiàn)主動追尋電源出力的波動;分散供暖用戶則通過采用售電公司代理參與市場同時(shí)利用柔性負(fù)荷管理平臺實(shí)現(xiàn)可調(diào)負(fù)荷的聚合;調(diào)度中心保障電力系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度，負(fù)責(zé)安全校核并安排參與交易的風(fēng)電企業(yè)優(yōu)先調(diào)電;交易中心負(fù)責(zé)市場交易主體的注冊管理及清潔能源供暖交易的組織、申報(bào)、出清、結(jié)算、信息發(fā)布等相關(guān)服務(wù);柔性負(fù)荷管理平臺采集分析客戶數(shù)據(jù)，將柔性采暖負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔并評估柔性采暖負(fù)荷調(diào)節(jié)能力，聚合可調(diào)資源、指導(dǎo)用戶精[JP+2]確用能。在市場機(jī)制設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)基于中長期交易與短期動態(tài)考核相結(jié)合的機(jī)制。對積極參與項(xiàng)目風(fēng)電實(shí)施最高等級優(yōu)先調(diào)電、優(yōu)先結(jié)算，促進(jìn)電源側(cè)積極參與交易組織。

4 源網(wǎng)荷儲背景下清潔供暖商業(yè)運(yùn)營模式探索

4.1 商業(yè)模式構(gòu)成

商業(yè)模式創(chuàng)新是源網(wǎng)荷儲市場化消納清潔能源以及可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，迫切需要構(gòu)架全新的清潔、低碳、安全、高效的能源體系。分析挖掘柔性采暖負(fù)荷可時(shí)移性的內(nèi)在商業(yè)價(jià)值，找到其價(jià)值實(shí)現(xiàn)的途徑和模式，最終實(shí)現(xiàn)與清潔能源的共贏共生?；谶\(yùn)營視角，商業(yè)模式是指企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值的流程和基本構(gòu)造設(shè)計(jì)，同時(shí)描述如何創(chuàng)造價(jià)值、傳遞價(jià)值和獲取價(jià)值的商業(yè)邏輯。

清潔能源供暖商業(yè)模式中，客戶細(xì)分包括分散用戶、集中用戶、響應(yīng)用戶、非響應(yīng)用戶等，采暖用戶的共同價(jià)值主張是降低用能成本、改變用能方式、提升用能水平，獲得與用能相關(guān)的安全、質(zhì)量、高效、環(huán)保、低碳、智能化的服務(wù)。通過柔性負(fù)荷管理平臺及交易中心的樞紐作用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)及物理層面的連接，與風(fēng)電企業(yè)構(gòu)建互聯(lián)互通的關(guān)系。風(fēng)電企業(yè)以提供清潔高效的能源作為價(jià)值主張，利用清潔能源作為核心資源，實(shí)現(xiàn)電能服務(wù)由單向供給到智能互動，推動形成以清潔能源消納為核心的優(yōu)化共享等關(guān)鍵業(yè)務(wù)。電網(wǎng)企業(yè)作為重要合作方，可構(gòu)建市場化多邊業(yè)務(wù)平臺，做到業(yè)務(wù)邊界清晰化、定位清晰化、運(yùn)作市場化;充分發(fā)揮電網(wǎng)側(cè)的技術(shù)優(yōu)勢，探索用戶側(cè)數(shù)字化平臺，形成數(shù)字化產(chǎn)業(yè)生態(tài);以資本運(yùn)作為紐帶，形成平臺與上下游產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同。

4.2 清潔能源供暖商業(yè)模式探索

（1）分析項(xiàng)目價(jià)值創(chuàng)造的核心和關(guān)鍵。從交易平臺公平中立的角度來看，一個(gè)完整的商業(yè)模式包含價(jià)值的來源。供需雙方的價(jià)值需求及其價(jià)值實(shí)現(xiàn)的連接方式。在目前清潔能源供需關(guān)系中，蓄熱式電采暖的調(diào)節(jié)能力作為價(jià)值來源是客觀存在的，但無法與清潔能源出力實(shí)現(xiàn)完美對接。通過柔性負(fù)荷平臺及交易平臺實(shí)現(xiàn)物理、經(jīng)濟(jì)上的連接，最終實(shí)現(xiàn)供需雙方利益共贏。因此，提供有效的供需對接模式成為利益共享價(jià)值創(chuàng)造的關(guān)鍵。

（2）建設(shè)柔性負(fù)荷管理平臺。通過柔性負(fù)荷平臺實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)能力的聚合和可調(diào)可控，用市場化手段實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)利益的共享共生。該商業(yè)模式將泛在的物理連接和開放共享的經(jīng)濟(jì)連接有機(jī)地整合在一起，最終實(shí)現(xiàn)價(jià)值創(chuàng)造。柔性負(fù)荷管理平臺的建立，從物理結(jié)構(gòu)角度看，實(shí)現(xiàn)了清潔能源電廠、電采暖用戶、電網(wǎng)調(diào)度中心、電力交易中心的有效銜接;從能源消費(fèi)角度看，實(shí)現(xiàn)了用電供需、用暖供需的有效連接;從信息傳輸角度看，實(shí)現(xiàn)了用電及供熱設(shè)備的開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)、用電功率、蓄熱容量等相關(guān)信息自動化與智能化的遠(yuǎn)程控制。

（3）提出商業(yè)模式發(fā)展演化路徑。商業(yè)模式發(fā)展演化路徑應(yīng)考慮到柔性采暖負(fù)荷響應(yīng)情況及電力市場建設(shè)推進(jìn)程度，采取不同的商業(yè)模式。結(jié)合外部條件的成熟度在不同層面及范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)由低級向高級演化、由簡單向復(fù)雜演化的價(jià)值創(chuàng)造。初期，結(jié)合柔性負(fù)荷管理平臺和交易平臺的建設(shè)，采用初級的定向?qū)由虡I(yè)模式。在項(xiàng)目取得一定的初步成果之后，即平臺功能日趨完善、價(jià)值創(chuàng)造認(rèn)知度提升時(shí)，將其他具有調(diào)節(jié)能力的用戶納入交易平臺，進(jìn)入廣義的源網(wǎng)荷儲互動階段。

5 結(jié)語

清潔能源供暖交易模式正是抓住了能源革命、清潔供暖惠民生的核心，然而一個(gè)成熟的商業(yè)模式需要在市場環(huán)境中接受檢驗(yàn)并進(jìn)行實(shí)踐，需要不斷創(chuàng)新發(fā)展才能促進(jìn)能源市場開放競爭、健康良好地發(fā)展。電網(wǎng)企業(yè)需要實(shí)現(xiàn)從為用戶創(chuàng)造價(jià)值的平臺向多主體協(xié)同共享、共創(chuàng)、共生的生態(tài)價(jià)值創(chuàng)造平臺的轉(zhuǎn)變。完善市場機(jī)制設(shè)計(jì)，現(xiàn)有機(jī)制應(yīng)考慮中長期市場與現(xiàn)貨市場建設(shè)相銜接，建立完善的實(shí)時(shí)電力市場機(jī)制，加強(qiáng)監(jiān)管，引入金融合約等降低市場投資風(fēng)險(xiǎn)。源網(wǎng)荷儲市場化清潔供暖商業(yè)模式培育了新的市場主體，用戶側(cè)的調(diào)節(jié)潛力將大大激發(fā)。當(dāng)前模式下，能源的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化、存儲、消費(fèi)等各個(gè)環(huán)節(jié)被逐漸打通，清潔供暖市場將變得更加公平、開放、透明。清潔能源供暖交易的商業(yè)模式實(shí)現(xiàn)了富余清潔能源市場化交易、供需互動及利益相關(guān)方共享共贏的目標(biāo)。

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[基金項(xiàng)目]國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：71702029）;中國博士后特別資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：2020T130085）;博士后面上基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：2018M631840）。

[作者簡介]王沖（1982—），女，博士，副教授，研究方向：電力市場、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè);張政（1996—），男，碩士，研究方向：電力市場、新能源消納;李嘉倫（1994—），女，碩士，研究方向：應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)。