王 卉 唐 文 曹 杰

1.煙臺(tái)市地理信息中心

2.上海方融科技有限責(zé)任公司

0 引言

我國為了大力發(fā)展清潔能源，應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)重的環(huán)境污染，減少CO2的排放，以出臺(tái)各種政策措施和政府紅利補(bǔ)貼等方式，推動(dòng)新能源汽車和園區(qū)光儲(chǔ)充建設(shè)。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2020年全年，新能源汽車產(chǎn)銷分別完成136.6萬輛和136.7萬輛，保有量500萬輛，包括460萬輛乘用車、20萬輛電動(dòng)公交、20萬輛電動(dòng)卡車。2018年全球充電樁保有量接近400萬臺(tái)，中國充電樁保有量約占25%。

隨著我國光儲(chǔ)充項(xiàng)目快速推進(jìn)，很多實(shí)際問題也暴露出來。由于充電樁運(yùn)維需要投入大量成本，園區(qū)很多充電樁建設(shè)完畢，拿到政府補(bǔ)貼后就處于無人維護(hù)狀態(tài)，充電樁處于名存實(shí)亡的擺設(shè)狀態(tài)。

本文綜合分析園區(qū)光儲(chǔ)充綜合管理運(yùn)營服務(wù)現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)市場化運(yùn)營模式，從火電廠、市電低價(jià)購電，儲(chǔ)能削峰填谷，園區(qū)分布式光伏建設(shè)方、運(yùn)維方、充電樁建設(shè)方的多元參與共享收益，以及提供充電返利以吸引更多新能源車充電等方式，提升園區(qū)充電樁的利用率，并通過實(shí)際園區(qū)光儲(chǔ)充項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證，為綠車、綠電——新能源汽車和可再生能源利用的推廣應(yīng)用提供參考。

1 研究背景

2014 年6 月13 日，習(xí)近平總書記在中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會(huì)議上明確提出了“四個(gè)革命、一個(gè)合作”的重大能源戰(zhàn)略思想。中國能源需求的壓力巨大，能源供給的制約較多，能源技術(shù)水平總體落后，能源生產(chǎn)和消費(fèi)對(duì)生態(tài)環(huán)境損害嚴(yán)重。與此同時(shí)，伴隨著世界能源轉(zhuǎn)型的大趨勢，中國作為能源大國和負(fù)責(zé)任大國，也肩負(fù)著推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新、促進(jìn)地區(qū)能源轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重任。

為應(yīng)對(duì)氣候變化，我國在2020 年全球氣候領(lǐng)導(dǎo)人峰會(huì)上提出“二氧化碳排放力爭于2030 年前達(dá)到峰值，努力爭取2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和”等莊嚴(yán)的目標(biāo)承諾。在今年的政府工作報(bào)告中，“做好碳達(dá)峰、碳中和工作”被列為2021 年重點(diǎn)任務(wù)之一；“十四五”規(guī)劃也將加快推動(dòng)綠色低碳發(fā)展列入其中。

國網(wǎng)能源研究院院長張運(yùn)洲在2020 年能源轉(zhuǎn)型發(fā)展論壇上指出[1]：我國能源消費(fèi)CO2排放占全球的比重為29%，2018 年碳排放量達(dá)96 億t，同比增長3%，電力及交通行業(yè)碳排放增長是推升我國總體排放量的主要因素。2018 年中國工業(yè)領(lǐng)域碳排放維持負(fù)增長，電力及交通領(lǐng)域增速分別為7%及4%。交通領(lǐng)域碳排放增長主要由兩個(gè)原因造成，其一，國內(nèi)電氣化主要在乘用轎車領(lǐng)域推進(jìn)，來自搜狐新興產(chǎn)業(yè)觀察者資料[2]，國內(nèi)柴油消耗所產(chǎn)生的CO2量是汽油的2 倍。其二，乘用領(lǐng)域電氣化進(jìn)程仍無法抵消新增載具所產(chǎn)生的碳排放，因此減排效果不顯著。目前交通電氣化主要集中于乘用轎車，即使實(shí)現(xiàn)100%汽油車替代，仍將面臨3.5億t來自柴油消耗的碳排放。因此在遠(yuǎn)續(xù)航重載領(lǐng)域推進(jìn)電氣化，是實(shí)現(xiàn)2060碳中和的有效途徑。

開展園區(qū)光儲(chǔ)充項(xiàng)目建設(shè)和推廣應(yīng)用是利用光伏清潔能源發(fā)電，儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電，實(shí)現(xiàn)園區(qū)削峰填谷的同時(shí)，為充電樁新能源汽車充電提供穩(wěn)定的電源保障，形成自發(fā)自用，自主消納的綠色低碳新能源汽車能源利用新模式，促進(jìn)新能源車的健康發(fā)展，為2035年基本實(shí)現(xiàn)車輛電氣化的目標(biāo)努力[3]。

由于充電樁需要投入大量維護(hù)成本，園區(qū)很多充電樁建設(shè)完畢，拿到政府補(bǔ)貼后就處于無人維護(hù)狀態(tài)，充電樁處于名存實(shí)亡的擺設(shè)狀態(tài)。如何通過市場化手段，激活園區(qū)充電樁，提升園區(qū)充電樁的利用率，是本文研究的出發(fā)點(diǎn)和意義所在。

2 研究內(nèi)容

本文通過分析GEF6 上海示范項(xiàng)目的子課題“長寧區(qū)臨空產(chǎn)業(yè)園智慧能源管理運(yùn)營服務(wù)”，從火電廠、市電低價(jià)購電，儲(chǔ)能削峰填谷，園區(qū)分布式光伏建設(shè)方、運(yùn)維方、充電樁建設(shè)方的多元參與共享收益，以及提供充電返利以吸引更多新能源車充電等方式，形成綠車、綠電——新能源汽車及可再生能源可持續(xù)推廣應(yīng)用的新商業(yè)模式，實(shí)現(xiàn)園區(qū)光儲(chǔ)充市場投資、市場運(yùn)營、共享共贏，提升園區(qū)充電樁的利用率和持續(xù)運(yùn)營。

3 項(xiàng)目建設(shè)情況

3.1 “長寧區(qū)臨空產(chǎn)業(yè)園智慧能源管理運(yùn)營服務(wù)”項(xiàng)目內(nèi)容

該項(xiàng)目是GEF6 上海示范項(xiàng)目的子課題，主要建設(shè)內(nèi)容是建設(shè)光儲(chǔ)充微電網(wǎng)示范站點(diǎn)，挖掘利用園區(qū)企業(yè)光伏自主消納后的余量，通過園區(qū)綜合能源互聯(lián)互保共享機(jī)制，實(shí)現(xiàn)園區(qū)充電樁智能導(dǎo)引，有序充電的同時(shí)，引入智能運(yùn)維服務(wù)體系，實(shí)現(xiàn)新能源汽車和可再生能源綜合應(yīng)用的安全、節(jié)能、可靠保障，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多方參與和共贏，形成可復(fù)制、可推廣的園區(qū)綠車、綠電市場化運(yùn)營創(chuàng)新應(yīng)用模式。

3.2 項(xiàng)目建設(shè)情況

項(xiàng)目已在建設(shè)期內(nèi)完成，經(jīng)過臨空產(chǎn)業(yè)園區(qū)投產(chǎn)建設(shè)完畢，并在另一場景“龍吳路充電站”進(jìn)行可復(fù)制驗(yàn)證，達(dá)到項(xiàng)目的效果。

1）臨空園區(qū)試點(diǎn)

在臨空產(chǎn)業(yè)區(qū)內(nèi)利用園區(qū)5 家企業(yè)共計(jì)638.7 kW 屋頂光伏，建設(shè)32 個(gè)7 kW 交流充電樁（見圖1、圖2），進(jìn)行變電站智能化改造，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集分析。項(xiàng)目投運(yùn)后發(fā)現(xiàn)：該站點(diǎn)常年變壓器負(fù)載率較低（見圖3），不屬于高耗能園區(qū)，有企業(yè)光伏發(fā)電自主消納后的余量作為補(bǔ)充，結(jié)合充電樁用電量和用電習(xí)慣，儲(chǔ)能設(shè)備投入對(duì)電站擴(kuò)容和削峰填谷均起不到提升經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能效益的作用，按上海市兩部制峰谷電價(jià)差0.76 元/kW 計(jì)算，儲(chǔ)能投資回收期過長，而且增加運(yùn)營成本，在該園區(qū)配置儲(chǔ)能是不合適的。

圖1 光伏匯流箱及光伏棚

圖2 地下停車場充電樁及充電計(jì)量裝置

圖3 園區(qū)變壓器平均負(fù)載率圖

2）龍吳路充電站光儲(chǔ)充一體化智慧運(yùn)營

為了實(shí)現(xiàn)光儲(chǔ)充微網(wǎng)系統(tǒng)綜合性價(jià)值的評(píng)估，驗(yàn)證項(xiàng)目的可行性和可復(fù)制性，在原項(xiàng)目地點(diǎn)不投放儲(chǔ)能設(shè)備，新增一個(gè)光儲(chǔ)充微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)營項(xiàng)目。該項(xiàng)目系專門針對(duì)新能源車充電建設(shè)的，綜合光伏、儲(chǔ)能、充電一體化運(yùn)營的示范項(xiàng)目，上海方融科技有限責(zé)任公司為該項(xiàng)目提供綜合智能運(yùn)維服務(wù)。

該項(xiàng)目具備“光-儲(chǔ)-充”一體化建設(shè)要求，并已正式投運(yùn)，具備大小新能源車有序充電和計(jì)費(fèi)核算功能（見圖4、圖5、圖6），光伏發(fā)電為充電樁供電外的剩余電量也上網(wǎng)出售。可為GEF 項(xiàng)目提供基于“光-儲(chǔ)-充”可再生能源利用和新能源車有序充電的商業(yè)化創(chuàng)新模式研究提供數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)。

圖4 大小車充電

圖5 龍吳路充電站儲(chǔ)能系統(tǒng)

圖6 龍吳路充電站箱式變電站

項(xiàng)目投產(chǎn)情況：

頂棚光伏系統(tǒng):440 kWp,平均日發(fā)電量:1 500 kWh；

退役電池儲(chǔ)能:150 kWh,平均日儲(chǔ)能量:150 kWh；

21 個(gè)直流60 kW 樁,平均每日充電車輛數(shù):45輛,采用掃碼開啟方式為純電大客車、出租車、貨運(yùn)車輛及私家車等各類新能源車輛提供充電服務(wù)。

項(xiàng)目特點(diǎn)：

實(shí)現(xiàn)園區(qū)光儲(chǔ)充一體化應(yīng)用；

從龍吳路發(fā)電廠引入火電方式補(bǔ)充光伏的不足；

電價(jià)紅利策略，充電價(jià)格分時(shí)段，0.6～1.2元/kWh 不等，比其他園區(qū)、小區(qū)、停車場2 元/kWh的電價(jià)策略優(yōu)惠不少，每天吸引各種新能源車入場充電。

3）項(xiàng)目交付成果：

完成1 套180 kWp 屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)，發(fā)電電能為自發(fā)自用，匯入園區(qū)充電樁系統(tǒng)的同時(shí)并入園區(qū)整體配電系統(tǒng)，當(dāng)充電樁不能全部消納時(shí)，供大樓照明動(dòng)力使用，實(shí)現(xiàn)用能運(yùn)維一體化商業(yè)模式。

已投入32 個(gè)7 kW 的交流充電樁，僅為園區(qū)內(nèi)部員工使用，采用插卡式預(yù)付費(fèi)電表對(duì)充電樁進(jìn)行控制和實(shí)現(xiàn)充電交易。

市場化園區(qū)智慧能源管理運(yùn)維服務(wù)項(xiàng)目建設(shè)。

利用ie-cloud智慧能源云平臺(tái)，對(duì)園區(qū)的變電站、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能設(shè)備、充電樁設(shè)備進(jìn)行綜合管理，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)維一體化、能源智能經(jīng)濟(jì)調(diào)控（見圖7、圖8、圖9、圖10），從而達(dá)到園區(qū)綠電安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)營的目的。

圖7 智慧能源管理運(yùn)營平臺(tái)首頁面圖

圖9 變電站監(jiān)控主頁面圖

圖10 變電站視頻監(jiān)控圖

3.3 項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益分析

3.3.1 能源綜合管理運(yùn)營服務(wù)成果分析

運(yùn)營中心使用的綜合能源系統(tǒng)管理軟件為園區(qū)內(nèi)用能客戶提供安全高效的運(yùn)維服務(wù)的同時(shí)，結(jié)合光伏、儲(chǔ)能、新能源車充電等能源場景提供各類能源綜合運(yùn)營管理服務(wù)，打通了源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通道；同時(shí)通過運(yùn)營中心打通了能源調(diào)度通道，將光伏發(fā)電、儲(chǔ)能等源頭能源高效高價(jià)值使用，充分發(fā)揮了新能源的節(jié)能減排社會(huì)價(jià)值；并通過區(qū)域調(diào)控，降低高峰需量，削峰填谷降低了電力使用成本，為能源用戶帶來共贏的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3.3.2 光儲(chǔ)充收益計(jì)算

光儲(chǔ)充收益計(jì)算詳見表1。

表1 光儲(chǔ)充收益計(jì)算表

3.3.3 2021年1月光儲(chǔ)發(fā)電、充電、放電及充電樁充電情況

2021年1月光儲(chǔ)發(fā)電、充電、放電及充電樁充電成本分析詳見表2。

表2 2021年1月光儲(chǔ)發(fā)電、充電、放電及充電樁充電成本分析表

從表1和表2分析，儲(chǔ)能設(shè)備的投資為45萬元，2021 年 1 月綜合用能成本降低 10 807.86 元，該成本主要由光儲(chǔ)充建設(shè)，投入儲(chǔ)能設(shè)備后實(shí)現(xiàn)調(diào)控帶來的降低部分，按此計(jì)算，3.47年可收回儲(chǔ)能成本。

4 總結(jié)

長寧臨空產(chǎn)業(yè)園光儲(chǔ)充項(xiàng)目通過兩個(gè)不同場景，探討了通過挖掘利用園區(qū)企業(yè)自建光伏消納后的余量，火電廠低價(jià)購電補(bǔ)充光伏不足、儲(chǔ)能削峰填谷、優(yōu)惠充電等方式，有效激活園區(qū)光儲(chǔ)充可持續(xù)市場化運(yùn)營服務(wù)的方案是可行的，表明創(chuàng)新商業(yè)模式在電力能源日漸趨緊的城市運(yùn)行中，使用互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)+能源網(wǎng)等多網(wǎng)融合技術(shù)，解決園區(qū)、寫字樓、商業(yè)綜合體等新能源車及可再生能源利用綜合管理運(yùn)營難題，具有利用園區(qū)光儲(chǔ)充綜合能源協(xié)同調(diào)控，實(shí)現(xiàn)綠車、綠電的項(xiàng)目可復(fù)制性和推廣價(jià)值。

建議通過政府引導(dǎo)、平臺(tái)服務(wù)、市場自主調(diào)節(jié)，整合激活市場上離散可再生能源及充電樁資源，助推新能源車的普及，實(shí)現(xiàn)園區(qū)光儲(chǔ)充安全、綠色、融合、互利的市場化運(yùn)營服務(wù)創(chuàng)新商業(yè)模式的推廣應(yīng)用。