孫立剛，劉 杰，范盛超，吳 剛

(1.山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250213；2.中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司，江蘇 南京 211102)

0 引言

中國已經(jīng)成為全球生產(chǎn)和消費發(fā)展最快的能源大國，習近平總書記準確把握歷史大勢，提出“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略，并面向未來，勾勒具有重大現(xiàn)實和長遠意義的“3060”目標。要實現(xiàn)這些戰(zhàn)略目標，必須要有革命性舉措，必須用開放的思維和創(chuàng)新的形式建立一套全新能源流動體系。發(fā)展綜合智慧能源是落實國家能源安全新戰(zhàn)略的有效手段。綜合智慧能源通過實現(xiàn)節(jié)約資源、高效環(huán)保，提升用戶用能體驗，進而更好解決清潔低碳、高效便捷和能源安全三大基本問題。綜合智慧能源可有效提高清潔能源占比，減少污染物和碳排放強度。

1 綜合智慧能源的含義

綜合智慧能源是針對區(qū)域內的能源用戶，改變原有的不同能源品種、不同供應環(huán)節(jié)單獨規(guī)劃、單獨設計、單獨運行的傳統(tǒng)模式，以電為核心，提供電、熱、冷、氣、水等能源一體化的解決方案，通過中央智能控制服務平臺，實現(xiàn)橫向能源多品種之間、縱向“源-網(wǎng)-荷-儲-用”能源供應環(huán)節(jié)之間的協(xié)同和互動，是能源革命的一種實現(xiàn)形式。其中，“綜合”強調能源一體化解決方案，從用戶側思維出發(fā)，是多種能源品種的融合?！爸腔邸斌w現(xiàn)為三個層次，一是信息技術智慧，通過互聯(lián)網(wǎng)及信息技術、能源信息高速公路，把綜合的能源系統(tǒng)有機聯(lián)系起來；二是系統(tǒng)算法升級，不同能源品種之間、不同供應環(huán)節(jié)之間需要優(yōu)化計算，實現(xiàn)多個維度的互補協(xié)同，這需要更強大的中央指揮系統(tǒng)，降低系統(tǒng)生產(chǎn)成本；三是設備端智慧，每個能源元件的智能化[1-4]。

2 綜合智慧能源發(fā)展過程中存在的問題

通過調研發(fā)現(xiàn)，電力勘測設計企業(yè)參與綜合智慧能源業(yè)務的情況不均衡，有的全力開發(fā)綜合智慧能源業(yè)務，有的進行試探性的參與，受疫情影響本次選取了國家電投集團綜合智慧能源科技有限公司、中國電建集團北京勘測設計研究院有限公司進行調研，了解綜合智慧能源業(yè)務開展的情況和當前面臨的問題。

1)成本較高，涉及技術門檻相對較低

綜合智慧能源發(fā)展面臨的許多難點與壁壘。一個是目前在政策方面成本較高，對于一些項目的核準機制壁壘較大，包括電、熱、氣、水、土地，燃氣價格沒有市場化。另外，整個綜合智慧能源規(guī)模效應不足，項目比較分散，單體項目投資較小，利潤較單薄，一般都需要定制化。另外在技術護城河方面，還沒有形成牢固的技術壁壘，同時競爭比較激烈。

綜合智慧能源發(fā)展面臨的許多難點。目前在政策方面成本較高，對于一些項目的核準機制不適應業(yè)務發(fā)展。綜合智慧能源提供電、熱、氣、水等產(chǎn)品，涉及到電網(wǎng)、熱力、自來水等行業(yè)政策的限制，一定程度制約了綜合智慧能源的發(fā)展。綜合智慧能源與傳統(tǒng)能源審批程序有很大不同，目前政府層面還沒有相關部門給予統(tǒng)一管理和審批。另外，整個綜合智慧能源規(guī)模效應不足，項目比較分散，單體項目投資較小，利潤較單薄，一般都需要根據(jù)客戶需求進行定制化。綜合智慧能源作為新興業(yè)態(tài)，缺乏統(tǒng)一的設計、建設、運營和管理標準，而未來發(fā)展空間巨大，吸引社會各類企業(yè)搶占優(yōu)質資源，尤其是一些具有一定技術水平的民營企業(yè)通過靈活的機制和相對簡單的方案能快速獲取市場，技術層面沒有形成一定的門檻，確保綜合智慧能源業(yè)務的高品質。

2)政策和標準數(shù)量不足

綜合智慧能源業(yè)務涵蓋領域廣闊，跨行業(yè)競爭不僅會觸及其他行業(yè)企業(yè)的利益，也難以形成市場化的價格機制和充分的市場交易。同時，國家及地方有關部門缺少綜合智慧能源相關政策、標準規(guī)范的引導，導致多能源開放融合的市場體系難以形成。以綜合智慧能源業(yè)務的重要依托——增量配電網(wǎng)為例，盡管已先后公布了5 批增量配電業(yè)務改革試點項目名錄，累計批復了459 個項目，但試點項目進展總體緩慢，突出表現(xiàn)在缺乏統(tǒng)籌、“增量”和“存量”配電業(yè)務的界定存在明顯分歧、市場地位不明確、項目遴選機制不夠完善，缺乏明確準入標準等。

3)用戶數(shù)據(jù)分析能力薄弱

傳統(tǒng)能源行業(yè)強調以生產(chǎn)為導向，存在“重發(fā)輕供不管用”的傳統(tǒng)，缺乏用戶信息和數(shù)據(jù)解析能力，對用戶行為捕捉和需求感知力度較弱，導致綜合能源服務同質化程度高、交易成功率低、用戶參與意愿不足、服務推廣和項目落地困難等問題。與傳統(tǒng)能源相比，綜合智慧能源所涉及的用戶數(shù)據(jù)更為復雜、多樣，分析難度更大。用戶既具有相對穩(wěn)定的靜態(tài)信息(如所屬業(yè)態(tài)、用能面積等)，又具有時效性較強的動態(tài)信息(如用能參數(shù)和習慣等)；既具有體量龐大的結構化數(shù)據(jù)(如用能量等)，還具有種類繁多的非結構化數(shù)據(jù)(如市場交易等)，因此只有掌握廣度、深度和粒度更高的用戶數(shù)據(jù)，才能有效推動行業(yè)發(fā)展。

4)商業(yè)模式亟待創(chuàng)新

綜合智慧能源市場廣闊，但用戶需求定制化、個性化特征明顯，傳統(tǒng)的產(chǎn)品化、流程化、大規(guī)模批量復制模式難以開展。在項目開發(fā)過程中，還存在著對政策的研判不足，與市政規(guī)劃結合不夠，未能充分發(fā)揮規(guī)劃引導作用，特許經(jīng)營、價格備案等機制的應用還不夠靈活等問題。針對新興產(chǎn)業(yè)和市場細分，綜合智慧能源服務商缺少商業(yè)模式的頂層設計和創(chuàng)新機制，導致項目推進緩慢、盈利能力不足等問題。

5)儲能關鍵技術有待提升

目前儲能系統(tǒng)集成設計，EMS、BMS、日常管理技術等尚不成熟，相關技術標準缺失，并網(wǎng)驗收標準不夠完善。其中，使用范圍最為廣泛的電化學儲能，在安全性、使用壽命、回收再生、關鍵設備的國產(chǎn)化、降低成本等方面具有較大提升空間。以磷酸鐵鋰電池為代表的鋰離子電池技術發(fā)展迅速，儲能成本不斷下降，但磷酸鐵鋰電池在-10℃以下放電性能急劇下降，安全性低于鉛酸電池和全釩液流電池，壽命和總成本與電力儲能的需求仍有差距；液流電池非常契合規(guī)?；瘧脠鼍埃涑杀据^高，受限于電解液材料價格波動和關鍵部件技術壁壘；鈉硫電池過高的技術壁壘和安全隱患導致其短期內不具備發(fā)展前景。

6)數(shù)據(jù)壁壘有待破除

智慧能源行業(yè)通信協(xié)議標準依然缺乏，終端能源設備的接口、協(xié)議不統(tǒng)一，單一能源系統(tǒng)數(shù)字化水平高、能源數(shù)據(jù)孤島林立、不同品種能源數(shù)據(jù)壁壘難以破除，缺少將行業(yè)內部和跨行業(yè)的橫向和縱向數(shù)據(jù)整合而成的智慧能源一體化大平臺。數(shù)據(jù)壁壘的存在給城市能源變革帶來諸多制約，制約城市能源系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃和能源效率的進一步提升，進而影響城市產(chǎn)業(yè)升級，如城市供熱領域，由于目前多數(shù)城市的集中供熱主要采用區(qū)域特許經(jīng)營模式，導致熱源布局不合理、高低效率機組并存、跨區(qū)域協(xié)同優(yōu)化困難、供熱能力冗余和局部短缺同時存在，不僅制約了城市熱力系統(tǒng)的發(fā)展，也影響了城市整體能源效率提升和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟健康發(fā)展。

7)新技術自主化及深度融合欠缺

大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈等技術在能源系統(tǒng)的應用仍處于起步階段，關鍵設備與技術的自主可控使用、相關技術標準制定、安全防護措施、與能源系統(tǒng)的深度融合應用等問題亟待解決。目前國內大多數(shù)區(qū)塊鏈平臺都是基于開源框架開發(fā)，僅進行了國密改造，尚未實現(xiàn)自主開發(fā)，智能合約漏洞導致的損失占區(qū)塊鏈引發(fā)總損失的絕大部分。

3 典型應用場景和商業(yè)模式應用

3.1 典型應用場景

綜合智慧能源項目典型場景的表現(xiàn)形式非常多樣，從功能來看，可分為智慧城鎮(zhèn)型(含新、老城區(qū)/鎮(zhèn)，結合智慧城市)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)型(含工業(yè)園區(qū)、高新園區(qū)，單一產(chǎn)業(yè)或多種類產(chǎn)業(yè))、集群樓宇型(含單一建筑和“主體+裙房”建筑)。各項目在前期規(guī)劃和立項階段著手獲取特許經(jīng)營權以綁定客戶群，降低后續(xù)投資風險。獲得特許經(jīng)營權的形式多樣，可與區(qū)域開發(fā)商合作、與政府合作適合大型項目，與園區(qū)簽署合同能源管理。

1)智慧城鎮(zhèn)型。智慧城鎮(zhèn)型主要面向城市新區(qū)、老城區(qū)或縣鎮(zhèn)區(qū)域擴建改造。需要結合新型智慧城市建設要求，開展的綜合智慧能源建設和服務，客戶主體是地方政府。此類型著力解決能源需求大、種類多、環(huán)保要求高等問題。結合智慧樓宇、智慧交通、智能城市基礎設施等手段，打造綠色、生態(tài)、節(jié)能、高效、安全的城市能源整體解決方案。主要以天然氣冷熱電三聯(lián)供、分布式燃機、超低排放火電、水電、生物質(垃圾)發(fā)電、地熱應用、大電網(wǎng)供電為基礎的能源供應，結合分布式光伏、低風速景觀式風電、熱泵、儲能等多種能源供應形式。

2)產(chǎn)業(yè)園區(qū)型。產(chǎn)業(yè)園區(qū)型主要指工業(yè)園區(qū)或高新園區(qū)。園區(qū)又可以是單一種類產(chǎn)業(yè)園區(qū)或是多種類產(chǎn)業(yè)園區(qū)。工業(yè)園區(qū)綜合能源區(qū)域規(guī)模差別比較大，有不到十平方公里的小型工業(yè)園，也有達到幾百平方公里的工業(yè)園區(qū)，特點是能源需求密度較大，除電、冷、熱等能源需求外，有蒸汽、熱水、余熱綜合利用、充電樁及充電場等需求。能源供應形式主要有天然氣冷熱電三聯(lián)供、大電網(wǎng)供電、余熱利用、建筑一體化屋頂光伏、分布式風電、儲能等。高新園區(qū)主要針對機場空港、高鐵樞紐中心、高教園區(qū)、科技園區(qū)、高新開發(fā)區(qū)、大學校區(qū)、數(shù)據(jù)中心、現(xiàn)代化醫(yī)院等規(guī)劃建設的綜合智慧能源項目。能源供應形式以天然氣分布式能源站為主，包括配電網(wǎng)、分布式光伏、風電、供熱管網(wǎng)系統(tǒng)、儲能和充電樁等。

3)集群樓宇型。集群樓宇型項目是依托商業(yè)建筑、總部基地、辦公大樓、賓館酒店、?？漆t(yī)院、酒店式公寓、寫字樓、別墅區(qū)和小型高檔社區(qū)等進行綜合智慧能源建設的項目。通常面對單一形式、“主體+裙房”形式、小規(guī)模的群體建筑形式開展綜合智慧能源建設。集群樓宇型項目對能源供應的可靠性要求高于其他類項目，能源供應主要包括天然氣冷熱電三聯(lián)供、分布式燃機、內燃機、大電網(wǎng)供電、建筑一體化、屋頂光伏、地熱、儲能等。

3.2 商業(yè)模式應用

綜合智慧能源開發(fā)離不開商業(yè)模式創(chuàng)新，產(chǎn)業(yè)能否可持續(xù)發(fā)展，盈利能力是關鍵。針對綜合智慧能源項目的特點，不同區(qū)域資源的亮點，地方政府和業(yè)主的痛點以及項目盈利的難點，頂層設計綜合能源商業(yè)模式，才能為推進項目落地提供有力保障。綜合智慧能源常用商業(yè)模式見表1所列。

表1 綜合智慧能源常用商業(yè)模式

4 綜合智慧能源商業(yè)模式創(chuàng)新設想

商業(yè)模式的定義相對寬泛，目前專家學者和相關從業(yè)人員從多個角度認識和分析綜合智慧能源商業(yè)模式，缺乏統(tǒng)一的標準。綜合智慧能源的特色是多能聯(lián)動、跨界集成，跨越多種產(chǎn)業(yè)，可以說是一種新業(yè)態(tài)。就目前發(fā)展現(xiàn)狀來看，成熟的商業(yè)模式是多要素共同作用、相互疊加的結果。商業(yè)模式的創(chuàng)新不是單一式創(chuàng)新，而是涉及技術進步、政策環(huán)境、公司管理和運營等諸多因素的集成創(chuàng)新。在綜合智慧能源發(fā)展過程中，隨著設計技術、集成能力、信息化、互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的應用、經(jīng)驗與案例的增加，也會不斷催生、創(chuàng)新商業(yè)模式。

多能互補園區(qū)綜合智慧能源項目是國家大力發(fā)展的能源利用形式，但現(xiàn)行能源政策下，所發(fā)電力存在上網(wǎng)價格低、直供電政策不允許等多重障礙。項目開發(fā)應緊密跟蹤電力體制改革進展，創(chuàng)新商業(yè)模式，通過整合售電服務、市場化交易、直供電、增量配網(wǎng)、智能微網(wǎng)、綜合能源服務等方式，促進所發(fā)電力就近消納，加大同電網(wǎng)、燃氣企業(yè)的合作力度，打造上下游一體化發(fā)展優(yōu)勢。

綜合能源系統(tǒng)發(fā)展需要創(chuàng)新能源發(fā)展模式，特別是創(chuàng)新商業(yè)模式。當前，綜合能源系統(tǒng)發(fā)展模式還存在的問題有:從產(chǎn)業(yè)鏈條來看，綜合能源系統(tǒng)具備長產(chǎn)業(yè)鏈、強專業(yè)化特征，絕大部分服務尚難以具備全鏈條服務能力以支撐綜合能源系統(tǒng)的構建；從投資運營來看，綜合能源系統(tǒng)重資產(chǎn)驅動的產(chǎn)業(yè)特征制約了大量輕資產(chǎn)能源服務商參與；從數(shù)字化程度來看，能源流與信息流未實現(xiàn)深度融通并產(chǎn)生價值，依托數(shù)字技術激發(fā)的模式創(chuàng)新路徑還不明晰。

未來，隨著能源信息技術進步、體制機制壁壘破除及市場機制完善，綜合能源商業(yè)模式創(chuàng)新發(fā)展將經(jīng)歷從系統(tǒng)服務到平臺服務再到生態(tài)服務三個階段。

系統(tǒng)服務階段重在打造集成式、一體化解決方案系統(tǒng)服務，推動服務模式從專注單一環(huán)節(jié)、單一領域向提供全環(huán)節(jié)、全周期一站式系統(tǒng)服務轉變。這一階段商業(yè)模式發(fā)展關鍵在于針對項目投資—建設—運營全生命周期中的模式創(chuàng)新問題給出系統(tǒng)性解決方案，支撐終端用戶側綜合能源系統(tǒng)的構建，商業(yè)模式創(chuàng)新主要體現(xiàn)在服務形態(tài)、組織形式、運作方式三方面：

1)服務形態(tài)上，單體式向集成式發(fā)展。單體模式專注于在細分領域提供單一的解決方案，如分布式光伏、余熱/壓利用等，無法支撐構建綜合能源系統(tǒng)這一涉及多環(huán)節(jié)、長產(chǎn)業(yè)鏈的復雜系統(tǒng)，因此需要向集成模式發(fā)展。主要有存量市場輕資產(chǎn)集成式和增量市場重資產(chǎn)集成式兩種典型模式，其中，存量市場主要基于現(xiàn)有能源系統(tǒng)，重在運營管理集成，如配置智慧能源管控系統(tǒng)，實現(xiàn)協(xié)調優(yōu)化運營；增量市場主要是打破行業(yè)壁壘，重在規(guī)劃設計、投資建設、運營管理全環(huán)節(jié)集成。

2)組織形式上，從相對獨立向分工協(xié)作發(fā)展。在體制機制壁壘、技術環(huán)節(jié)壁壘無法破除的階段，混合所有制是實現(xiàn)分工協(xié)作的核心模式，有助于匯聚各方優(yōu)勢力量，加快項目落地。通過聯(lián)合行業(yè)龍頭企業(yè)、金融機構、業(yè)主方等，以項目公司為主要載體，面向投資風險大、技術復雜度高的綜合能源項目開展合作，采用“資產(chǎn)所有多元化+運營維護專業(yè)化”方式，實現(xiàn)多方共贏。

3)運作方式上，從關注短周期投資建設(BT或BOT)趨向于全生命周期的投資建設運營(BOO)。綜合能源項目的BT模式或BOT模式均是以投資為核心并關注投資收益，到期需要移交資產(chǎn)。然而，這種賺取投資收益的模式并不適合綜合能源系統(tǒng)長遠發(fā)展。從用戶角度來看，面對這一涉及電熱冷氣的復雜物理系統(tǒng)，其本身因專業(yè)知識所限難以實現(xiàn)全環(huán)節(jié)的運營維護。從能源服務商角度來看，以合同能源管理模式提供貫穿投資建設運用全生命周期的服務能夠持續(xù)獲得運營收入，同時增強用戶黏性。

5 結語

綜合智慧能源產(chǎn)業(yè)標志性的表現(xiàn)是融合，是投資主體的融合，是發(fā)展模式的融合，是不同能源品種的融合，是智慧能源與智慧城市美麗鄉(xiāng)村建設的融合，是在當前大電力系統(tǒng)的基礎上集中與分散的融合。國內綜合智慧能源產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，前景廣闊，目前呈現(xiàn)出成長性、競爭性、布局模式多樣、盈利模式多樣的發(fā)展態(tài)勢。多家能源央企和大型民企均已涉足綜合能源服務。綜合智慧能源開發(fā)離不開商業(yè)模式創(chuàng)新，產(chǎn)業(yè)能否可持續(xù)發(fā)展，盈利能力是關鍵。綜合智慧能源是完全市場化的新興產(chǎn)業(yè)，企業(yè)現(xiàn)行的商業(yè)模式制約了綜合智慧能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，亟需開展商業(yè)模式創(chuàng)新工作。

參加本課題研究的還有薛立民(山西省電力勘測設計研究院有限公司)；魯斌、陳云輝(上海電力設計院有限公司)；徐長響(湖州電力設計院有限公司)；尹少隆(國核電力規(guī)劃設計研究院有限公司)；李桃(江蘇省電力設計院有限公司)。