張鐘平，申 宇，周宇昊，劉麗麗

（華電電力科學(xué)研究院有限公司，浙江 杭州 310000；浙江省蓄能與建筑節(jié)能技術(shù)重點實驗室，浙江 杭州 310000）

現(xiàn)代能源轉(zhuǎn)型與體系構(gòu)建是時代背景下實現(xiàn)更安全、更高效、更綠色能源的需求，以深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革為主線，全面推進能源消費方式變革，構(gòu)建多元清潔的能源供應(yīng)體系，而綜合能源系統(tǒng)將是中國現(xiàn)代能源體系的重要組成部分。綜合能源一般具有多能互補、高效靈活、集成服務(wù)等特點，能提供規(guī)劃設(shè)計、工程建設(shè)、能源供給、技術(shù)服務(wù)、運營管理及終端服務(wù)等服務(wù)，并將信息化和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與能源每一個環(huán)節(jié)深度融合，形成源、網(wǎng)、荷、儲動態(tài)平衡的能源產(chǎn)供售現(xiàn)代能源系統(tǒng)。

1 國內(nèi)綜合能源發(fā)展

1.1 推進能源革命

中國全面推進能源消費方式變革，構(gòu)建多元清潔的能源供應(yīng)體系，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和，推進能源革命的主要政策和重大舉措包含：①推動能源消費革命，強化能耗強度控制，倡導(dǎo)節(jié)約能源和使用綠色能源的生產(chǎn)生活方式[1]；②推動能源供給革命，堅持綠色發(fā)展導(dǎo)向，建立多元供應(yīng)體系，不斷提升能源供應(yīng)的質(zhì)量和安全保障能力；③推動能源技術(shù)革命，著力推動數(shù)字化、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)與能源清潔高效開發(fā)利用技術(shù)的融合創(chuàng)新，帶動產(chǎn)業(yè)升級；④建設(shè)多元清潔的能源供應(yīng)體系，優(yōu)先發(fā)展非化石能源，推進化石能源清潔高效開發(fā)利用，健全能源儲運調(diào)峰體系，促進區(qū)域多能互補協(xié)調(diào)發(fā)展[1]。

1.2 國內(nèi)大型能源企業(yè)綜合能源發(fā)展

從國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、華電集團、華能集團等傳統(tǒng)能源集團，再到地方能源企業(yè)及民營企業(yè)，都在不斷地探索綜合能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展與服務(wù)模式。國家電網(wǎng)提出的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，將持續(xù)建設(shè)能源生態(tài)、智慧物聯(lián)的能源互聯(lián)網(wǎng)+生態(tài)圈體系，打造全新的綜合能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)。2019年6月，國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)、華能集團、華電集團等成立“中國綜合能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)盟”，目的是整合相關(guān)領(lǐng)域資源，共同構(gòu)建能源服務(wù)生態(tài)圈。

國內(nèi)主要大型能源企業(yè)正在積極開展綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)，積極探索符合國家及市場需求的能源發(fā)展模式。國家電網(wǎng)積極布局綜合能效服務(wù)、供冷供熱供電多能服務(wù)、分布式清潔能源服務(wù)和專屬電動汽車服務(wù)等四大重點業(yè)務(wù)領(lǐng)域，組建了省級綜合能源服務(wù)公司，打造國網(wǎng)綜合能源服務(wù)亮點品牌。中國華電打造具有華電特色的“清潔友好、多能聯(lián)供、智慧高效”綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)，開展25項關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和推廣，建設(shè)20個重點示范項目。北京能源集團目標(biāo)是建設(shè)成為國際一流的首都綜合能源服務(wù)集團。新奧集團致力于泛能網(wǎng)，泛打造匯集能源產(chǎn)業(yè)各方的生態(tài)圈，為用能企業(yè)提供價值服務(wù)，為生態(tài)各參與方提供智慧支持，圍繞用能企業(yè)、能源供應(yīng)商、園區(qū)政府、綜合能源運營商等主體的能源場景和需求，提供“綜合能源交易服務(wù)”。

2 國外綜合能源發(fā)展分析

2.1 國外綜合能源特征

為了滿足當(dāng)時用戶和市場的需求，一部分發(fā)達國家已經(jīng)開始開展綜合能源相關(guān)業(yè)務(wù)。1909年德國開展天然氣和電力供應(yīng)商，2000年美國開展綜合能源業(yè)務(wù)，2009年日本開始研究綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)[2]。國外的綜合能源主要有以下特征：①更符合用戶側(cè)需求。根據(jù)終端用戶的實際需求和資源情況以及外部邊界條件，合理選擇能源類型。②能源綜合利用。為用戶提供豐富的能源方式，比如供熱、供冷、供氣及節(jié)能診斷等多樣化綜合能源商品。③多樣化的能源服務(wù)。根據(jù)實際需求，提供設(shè)備診斷與分析、系統(tǒng)節(jié)能與管理、設(shè)備托管等能源服務(wù)方式，靈活的能源供給和服務(wù)的變化是順應(yīng)時代新技術(shù)、新需求和新業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。④靈活的政策與制度。綜合能源發(fā)展受到政府電價、優(yōu)惠貸款、稅率減免、專項電價等政策的激勵，如表1所示。

表1 部分國外綜合能源政策與制度

2.2 典型國家發(fā)展情況

2.2.1 美國

美國是研究分布式能源及微網(wǎng)最早的國家。經(jīng)過發(fā)展，分布式能源已作為美國政府節(jié)能減排的重要抓手。在美國，分布式發(fā)電將成為商用建筑高效使用礦物能源的典范，通過能源系統(tǒng)的調(diào)整，將極大地推動經(jīng)濟增長和提高居民生活質(zhì)量，同時最大限度地降低污染物的排放量。在能源服務(wù)方面，2016年美國Oracle公司將Opower合并，并利用Opower公司的能效與能源管理系統(tǒng)開發(fā)，為用戶提供接口服務(wù)、能源服務(wù)和數(shù)字服務(wù)，其中能源服務(wù)包含能源效率管理、峰值管理和告警等。Opower的大數(shù)據(jù)平臺存儲并分析了6 000萬公用事業(yè)終端客戶的6 000億數(shù)據(jù)，使公用事業(yè)能夠主動滿足監(jiān)管要求，降低服務(wù)成本并提高客戶滿意度[3]。Oracle和Opower將為整個行業(yè)（從電表到電網(wǎng)再到最終用戶）的整個公用事業(yè)價值鏈提供最完整、現(xiàn)代和集成的云平臺。通過分析用戶和家庭能源數(shù)據(jù)，如圖1所示，并將分析和優(yōu)化結(jié)果以多種形式告知客戶，并為用戶提供減少能耗的建議，用戶接受建議的比例為93%，平均可節(jié)約能源1%～2%。

圖1 美國Opower能源服務(wù)

2.2.2 德國

德國一直是發(fā)展可再生能源最為積極的國家之一，提高可再生能源比例、大幅降低溫室氣體排放是德國電力行業(yè)轉(zhuǎn)型的主要方向。從裝機規(guī)模來看，德國的電源投資主要集中在風(fēng)電、光伏領(lǐng)域，煤電、核電的累計裝機有所下降。作為傳統(tǒng)的發(fā)達工業(yè)國家，德國資源儲備匱乏，石油、天然氣等能源進口依存度達到90%以上。因此，降低傳統(tǒng)能源進口比例是德國進行能源轉(zhuǎn)型的主要驅(qū)動力之一。2010年9月，德國聯(lián)邦政府發(fā)布了《能源戰(zhàn)略2050——清潔、可靠和經(jīng)濟的能源系統(tǒng)報告》[3]，明確提出德國能源轉(zhuǎn)型行動路線圖，以達到保障能源安全供給、保護生態(tài)環(huán)境和保障經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的目的。

德國能源互聯(lián)網(wǎng)示范工程均以電能作為其他類型能源轉(zhuǎn)化的樞紐，而德國發(fā)展綜合能源主要因素包含：①制定了能源轉(zhuǎn)型的政策，提出能源結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略及時間計劃，如圖2所示。德國主要是以清潔能源、智能供電為主體的能源互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)[3]。②德國分布式發(fā)電已越來越成為工業(yè)客戶和家庭的選擇。③日益增加的復(fù)雜性，中央能源日益受到質(zhì)疑，圍繞數(shù)據(jù)使用的新參與者和商業(yè)模式持續(xù)增多。

圖2 德國E-Energy能源

德國E-Energy項目[3]是德國在智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)上推出的技術(shù)創(chuàng)新促進計劃，提出打造新型能源網(wǎng)絡(luò)，在整個能源供應(yīng)體系中實現(xiàn)綜合數(shù)字化互聯(lián)，包括智能發(fā)電、智能電網(wǎng)、智能消費和智能儲能。關(guān)鍵技術(shù)集中在可再生能源綜合利用、儲能裝置的完善和提升、分布式能源系統(tǒng)信息模型和物理模型的融合、負(fù)荷需求側(cè)響應(yīng)能力分析、用能終端的能效管理以及區(qū)域能源系統(tǒng)的分布分層控制等方面應(yīng)用，實現(xiàn)了能源生產(chǎn)和能效消費的雙向互動，如圖3所示。

圖3 德國能源發(fā)展結(jié)構(gòu)

德國大量分布式能源及綜合能源項目是由能源集團聯(lián)合政府、供熱公司、供電公司及其他聯(lián)合組成投資運營商的模式。德國斯蒂雅閣公司作為德國一家能源集團，其綜合服務(wù)范圍如表2所示。公司在1961年開始移動供熱能源服務(wù)，目前正在進行移動電源、電源側(cè)儲能調(diào)頻、空調(diào)改造優(yōu)化、成熟的系統(tǒng)建模與優(yōu)化工具等能源服務(wù)。

表2 德國STEAG公司綜合能源服務(wù)范圍

3 綜合能源服務(wù)展望

發(fā)展綜合能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)，深刻研究與理解綜合能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)的國家戰(zhàn)略價值。綜合能源服務(wù)主要發(fā)展業(yè)務(wù)如圖4所示。從能源供給、建設(shè)運維及能源服務(wù)等方面探索綜合能源業(yè)務(wù)，推動綜合能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型攻堅。未來能源發(fā)展態(tài)勢主要包含以下幾點。

圖4 綜合能源服務(wù)主要發(fā)展業(yè)務(wù)

能源新技術(shù)的研發(fā)與推廣將不斷加快。根據(jù)BP-2050能源展望分析，未來能源格局如圖5所示，能源需求的大幅增長，非常規(guī)和可再生資源尤其是燃料電池及氫能的發(fā)展將顯著影響未來的燃料需求，電池儲能技術(shù)將對交通產(chǎn)業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大影響，高效的太陽能發(fā)電將不斷提升能源效率，人工智能、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)將不斷促進能源的轉(zhuǎn)型與發(fā)展。

圖5 未來能源格局

加速形成能源戰(zhàn)略與模式。堅持多元化技術(shù)創(chuàng)新和典型示范應(yīng)用相結(jié)合的原則，以點帶面探索綜合能源服務(wù)可復(fù)制、可推廣商業(yè)模式。實現(xiàn)綜合能源技術(shù)驅(qū)動發(fā)展和商業(yè)模式創(chuàng)新是未來綜合能源發(fā)展的必經(jīng)之路，必須開展基于能源和用戶的多維度能源供給與服務(wù)，包含能源的能源供給、建設(shè)運維及能源服務(wù)等主要方向，積極探索符合用戶和市場需求的能源服務(wù)模式。

基于物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，打造綜合能源服務(wù)生態(tài)圈?；谀茉葱畔⒒椭悄芑夹g(shù)，推動綜合能源服務(wù)進入數(shù)字能源時代，并逐步構(gòu)建綜合能源數(shù)據(jù)平臺。通過匯集氣、冷、熱等其他能源數(shù)據(jù)，并向客戶側(cè)內(nèi)部用能數(shù)據(jù)延伸，建設(shè)綜合能源大數(shù)據(jù)平臺，形成能源綜合服務(wù)業(yè)務(wù)上下產(chǎn)業(yè)鏈[4]，最終打造綜合能源服務(wù)生態(tài)圈。

結(jié)合國內(nèi)能源市場建設(shè)進度，探索面向社會的電力市場交易、碳交易、綠證交易業(yè)務(wù)。根據(jù)市場改革進程，逐步擴展至電力期貨、輸電權(quán)等其他金融衍生品交易和燃料期貨交易，探索建設(shè)分布式綜合能源交易服務(wù)平臺。

優(yōu)先發(fā)展園區(qū)能源服務(wù)，開啟綜合能源服務(wù)市場。以園區(qū)綜合能源服務(wù)為切入點，在能源需求較大的工業(yè)園區(qū)、高新開發(fā)區(qū)和商業(yè)中心等區(qū)域進行綜合能源服務(wù)探索。按照綜合能源系統(tǒng)頂層設(shè)計、梯級利用及用戶定制的原則，結(jié)合不同用戶的多樣化用能需求[5]，通過從能源的系統(tǒng)架構(gòu)、規(guī)劃咨詢、工程建設(shè)、能源供給與管理、節(jié)能與其他服務(wù)等方式，打造一體化的能源供給與服務(wù)體系，建立典型園區(qū)綜合能源服務(wù)模式。

以綠色建筑為需求，積極開展終端側(cè)綜合能源節(jié)能與能效服務(wù)業(yè)務(wù)。作為能源系統(tǒng)重要組成部分的節(jié)能，不僅要實現(xiàn)設(shè)備節(jié)能，更要注重系統(tǒng)節(jié)能與管理節(jié)能，從而讓節(jié)能真正實現(xiàn)服務(wù)創(chuàng)造價值的目標(biāo)。同時節(jié)能服務(wù)應(yīng)突破傳統(tǒng)的資產(chǎn)投資模式，應(yīng)以節(jié)能技術(shù)為核心、信息化為手段、用戶需求為中心的本質(zhì)，構(gòu)建綜合能源服務(wù)節(jié)能體系，實現(xiàn)節(jié)能服務(wù)的全面提升[4]。

4 結(jié)語

綜合能源服務(wù)下一步重點是逐漸形成綜合能源服務(wù)的運營模式與管理機制、綜合能源與綜合服務(wù)的運行匹配機制、能源企業(yè)主業(yè)務(wù)與其他增值業(yè)務(wù)的協(xié)調(diào)機制，構(gòu)建綜合能源服務(wù)的運營和管控體系。只有當(dāng)一個新的業(yè)態(tài)發(fā)展成為一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈時，綜合能源才會推動全社會成本節(jié)約，形成可持續(xù)的能源發(fā)展模式，從而實現(xiàn)綜合能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)的國家戰(zhàn)略目標(biāo)。