一、智慧能源簡介
“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源(以下簡稱能源互聯(lián)網(wǎng))是一種互聯(lián)網(wǎng)與能源生產(chǎn)、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合的能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展新形態(tài)，具有設備智能、多能協(xié)同、信息對稱、供需分散、系統(tǒng)扁平、交易開放等主要特征。
根據(jù)地理邊界范圍，智慧能源可以分為：(1)全球、洲際、國家、省際、城際、城域的全域能源互聯(lián)網(wǎng)(國家、省、市層面的能源側與傳輸側);(2)一個較小范圍內(nèi)的區(qū)域(或局域)智慧能源，例如產(chǎn)業(yè)園區(qū)、城鎮(zhèn)區(qū)、商務區(qū)(用戶側)。其中，區(qū)域(或局域)智慧能源，也稱園區(qū)智慧能源、區(qū)域綜合能源，具有邊界清晰、投資適量、建設靈活、過程可控、資產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、盈利穩(wěn)定、配售電(燃氣)政策放開等特點，備受市場上投資企業(yè)青睞。(3)針對一個醫(yī)院、酒店、飛機場、火車站、數(shù)據(jù)中心、商場、工廠(用戶端)而建設的終端一體化集成供能系統(tǒng)，即單一能源站。
目前在市場上，一般市場化投資企業(yè)關注的是園區(qū)智慧能源和單一能源站。
二、智慧能源現(xiàn)狀
1、單一能源站
單一能源站一般是指針對一個醫(yī)院、酒店、飛機場、火車站、數(shù)據(jù)中心、商場、工廠等單一用戶而建設的終端一體化集成供能系統(tǒng)。系統(tǒng)以滿足用戶冷熱負荷為主要目的。在用戶側產(chǎn)生冷熱的主要能源有：電力和燃氣。電力供冷熱主要是通過電熱鍋爐、電制冷機、空調(diào)、熱泵等用電設備產(chǎn)生冷熱。燃氣供冷熱主要是通過燃氣鍋爐、直燃機、燃氣熱泵、燃氣發(fā)電機煙氣余熱等用氣設備產(chǎn)生冷熱。電轉熱效率低，因此無法在用戶側大規(guī)模使用電力產(chǎn)生熱。燃氣供冷效率低，因此無法大規(guī)模在用戶側使用燃氣制冷。
它的優(yōu)點是：
(1) 總體建設規(guī)模小，投資小。
(2) 針對單一用戶，商業(yè)模式簡單。
(3) 項目建設周期短，一般在一年以內(nèi)。
(4) 能源收費比較容易，一般不存在拖欠費用的情況。
它的缺點是：
(1) 用戶單一，電、熱、冷負荷簡單且不互補，必須按最大冷熱負荷配置設備，導致設備容量較大，投資增加，且長時間低負荷運行，實際使用效率較低。
(2) 系統(tǒng)一次性全部投資，但用戶卻長時間不達產(chǎn)，導致投資方設備長期低負荷運行，經(jīng)濟效益較差。
(3) 投資方議價能力較弱，能源價格比較難協(xié)商。
(4) 發(fā)電裝機容量和上網(wǎng)電價受到電力接入的制約。
(5) 目前各地燃氣價格較高，電價較低，導致燃氣發(fā)電機運行經(jīng)濟性較差。
(6) 無法大規(guī)模采用電制熱，而且氣價相對較高，導致供熱經(jīng)濟效益較低。
(7) 單一用戶系統(tǒng)用燃氣量較少，難以與燃氣公司議價、爭取氣價優(yōu)惠。
(8) 不能LNG點供作為燃氣來源，目前大多數(shù)LNG點供都存在建設不按流程，現(xiàn)場不滿足消防、安全要求等問題。
目前，由于單一能源站必須按滿足最大冷熱負荷配置容量，負荷不互補，裝機總容量往往偏大，而且是一次性全額投資，同時大多數(shù)用戶長期不達產(chǎn)，再加上各地燃氣價格較高、電價較低，項目受到燃氣和電力的雙重制約，導致市場上絕大部分單一能源站項目經(jīng)濟效益較差。
2、園區(qū)智慧能源項目
(1)園區(qū)智慧能源的定義
在一個邊界清晰的產(chǎn)業(yè)園區(qū)、城鎮(zhèn)區(qū)、商務區(qū)(用戶側)，因地制宜，充分利用太陽能、風能、地熱能、生物質(zhì)能等可再生能源和天然氣等清潔能源，以多能互補和電、熱、冷、氣等綜合供能方式為核心，在園區(qū)內(nèi)建設多個分布式能源站，互聯(lián)互通，所產(chǎn)生的電、熱、冷、氣等終端能源通過內(nèi)部配電網(wǎng)、熱力網(wǎng)、燃氣網(wǎng)，輸送至終端用戶，滿足用戶電、熱、冷、氣等能源需求。同時，建設園區(qū)智慧運行云平臺，通過智能化調(diào)控運營管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)智慧供電、智慧供熱、智慧供冷、智慧運營。如下圖所示。
典型園區(qū)智慧能源示意圖
它的優(yōu)點是：
(1) 采用區(qū)域綜合能源發(fā)配售用一體化服務的商業(yè)模式，政府、企業(yè)、用戶等多元主體參與，互利共贏，符合國家能源發(fā)展方向，推進阻力較小。
(2) 園區(qū)內(nèi)用戶類型多樣，用戶群體大，冷、熱、電負荷互補性強，可以有效降低總體建設規(guī)模。
(3) 長期為園區(qū)內(nèi)大量的工商業(yè)、居民提供綜合能源服務，用能需求量較大，盈利能力較穩(wěn)定。
(4) 園區(qū)內(nèi)可利用的空閑屋頂、綠地多，可以大規(guī)模建設光伏、風電、熱泵等可再生能源，充分利用當?shù)馗鞣N資源。
(5) 園區(qū)用戶多且用能需求大，再加上采用了燃氣多聯(lián)供、外部市政電力、智慧配網(wǎng)、智慧運行云平臺等保障手段，可以高比例消納光伏、風電、熱泵等可再生能源，多能互補，獲得經(jīng)濟效益的同時，實現(xiàn)能源的綠色低碳、可持續(xù)發(fā)展。
(6) 采用了多能互補、能源互聯(lián)網(wǎng)的新型供能方式，能源生產(chǎn)側多能互補，能源傳輸環(huán)節(jié)互聯(lián)互通，能源消費側智能互補，能夠有效實現(xiàn)能源供需匹配、資源合理配置、系統(tǒng)安全穩(wěn)定。
(7) 綜合能源供應的產(chǎn)品多元化，電、熱、冷、氣交叉互補，能夠優(yōu)化產(chǎn)品組合及定價，整體供能價格有保障。
(8) 能夠有效避免光伏、風電的限電、補貼不到位、分布式售電收益無保障的問題，使項目收入有保障。
(9) 園區(qū)有大量用戶基數(shù)，可以綜合拓展相關產(chǎn)業(yè)與服務，包括園區(qū)地產(chǎn)、電動汽車銷售/租賃、社區(qū)綜合服務、旅游、酒店、金融等。
(10) 園區(qū)智慧能源中的能源配網(wǎng)(配電網(wǎng)、燃氣網(wǎng)、熱力網(wǎng))是自然“壟斷”業(yè)務，投資體量適中、盈利長期穩(wěn)定，資本青睞，容易融資。
它的缺點是：
(1) 整個項目總體建設規(guī)模大，總投資大，全部周期較長，風險較大。因此整個項目必須因地制宜，統(tǒng)一規(guī)劃、分步實施，根據(jù)園區(qū)實際需求，分期建設，實現(xiàn)供需匹配，操作靈活可控，分散投資，才能大大降低了風險，獲得長期收益。
(2) 面臨電力電網(wǎng)企業(yè)、燃氣企業(yè)的制約或競爭。雖然電力改革、油氣改革已經(jīng)推行，涉及到配售電、上網(wǎng)電價、燃氣供應及價格的時候，仍受到對方的抵制和控制，議價能力弱，協(xié)商談判處于劣勢。
3、小結
綜上所述，單一能源站本身存在著難以解決的問題，市場上此類項目大部分經(jīng)濟效益較差。園區(qū)智慧能源具有投資體量適中、分期建設投資、用能有保障、盈利較長期穩(wěn)定、融資較容易、操作靈活可控、總體風險可控等優(yōu)點。同時，應考慮與燃氣、電網(wǎng)公司的合作，爭取優(yōu)惠氣價和上網(wǎng)電價;在有條件的地方，應優(yōu)先掌握天然壟斷的配電網(wǎng)、燃氣網(wǎng)和熱力網(wǎng)，實施阻力較小，能夠大大提高經(jīng)濟效益。
三、園區(qū)智慧能源現(xiàn)狀
園區(qū)智慧能源在規(guī)劃實施過程中可以分成兩類：一是以電力為主的園區(qū)智慧能源;二是以燃氣為主的園區(qū)智慧能源。
1、以電力為主的園區(qū)智慧能源
以電力系統(tǒng)為核心，結合燃氣系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)，以電力為園區(qū)主要動力來源，產(chǎn)生電、冷和熱，為園區(qū)提供電、熱、冷等綜合能源供應及服務。
它的優(yōu)點是：
(1) 我國智能電網(wǎng)技術國際領先，園區(qū)智能配電網(wǎng)的應用也廣泛成熟。
(2) 可以高比例有效消納園區(qū)內(nèi)部及周邊的可再生能源電力(光伏、風電)。
(3) 以園區(qū)外部市政電力為調(diào)節(jié)補充，可以有效減少或者不使用燃氣。
(4) 適用于以電力、供冷為主的園區(qū)，且要求極少或無集中供熱供氣需求。
它的缺點是：
(1) 電力無法大規(guī)模產(chǎn)生蒸汽、采暖、燃氣，因此不適用于具有集中供熱、供氣負荷需求的園區(qū)。
(2) 電力無法大規(guī)模產(chǎn)生蒸汽、采暖、燃氣，因此不適用于具有大量采暖、蒸汽、燃氣負荷需求的園區(qū)。
(3) 在采暖、蒸汽負荷需求較大的園區(qū)，受到燃氣制約，難以推進。如若以電力產(chǎn)生熱力，導致總投資劇增，且綜合能源利用效率低下，經(jīng)濟效益較差。
(4) 難以為園區(qū)集中供熱，受到燃氣公司或熱力公司制約和競爭，難以實現(xiàn)綜合能源供應服務模式。
2、以燃氣為主的園區(qū)智慧能源
以燃氣系統(tǒng)為核心，結合電力系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)，以燃氣為園區(qū)主要動力來源，產(chǎn)生電、冷和熱，為園區(qū)提供電、熱、冷、氣等綜合能源供應及服務。
它的優(yōu)點是：
(1) 燃氣在園區(qū)的應用是采用冷熱電多聯(lián)供方式，即燃氣先通過燃氣發(fā)電機產(chǎn)生電力，然后發(fā)電后的余熱再進行制冷制熱，綜合能源利用效率高于70%(一般電力系統(tǒng)綜合效率約33%)，同時售電、熱、冷，經(jīng)濟效益較好
(2) 燃氣可以大規(guī)模產(chǎn)生蒸汽和采暖，適用于具有大量熱力需求的園區(qū)。
(3) 燃氣是清潔能源，適用于替代園區(qū)燃煤鍋爐(供熱)，進行大規(guī)模的供蒸汽和采暖。
(4) 燃氣也是園區(qū)用戶的一種終端能源需求形式，例如商業(yè)居民餐飲、工業(yè)原料、冶煉熔融行業(yè)等。
(5) 燃氣管網(wǎng)已覆蓋我國大部分區(qū)域，且燃氣輸送幾乎沒有燃氣量的損失。
(6) 燃氣發(fā)電成熟穩(wěn)定，可以有效解決可再生能源電力(光伏、風電)的不連續(xù)、電能質(zhì)量差等問題，高效集成互補，并提高消納可再生能源電力。
它的缺點是：
(1) 受到燃氣公司的制約和競爭，且目前我國大部分地區(qū)燃氣價格較高、電價較低，導致大部分燃氣冷熱電多聯(lián)供系統(tǒng)經(jīng)濟性較差，從而使得園區(qū)智慧能源項目經(jīng)濟效益降低。
(2) 受到電網(wǎng)電力的制約和競爭，因此燃氣冷熱電多聯(lián)供的裝機容量無法做到在園區(qū)內(nèi)的最合理匹配和運營，導致經(jīng)濟效益下降。
(3) 受燃氣、電力的雙重制約和競爭，不適用于以電力、供冷為主的園區(qū)。
3、不同類型園區(qū)智慧能源發(fā)展現(xiàn)狀
目前，我國園區(qū)智慧能源項目大多是由電力電網(wǎng)公司牽頭，更關注電力的融合互補、互聯(lián)互通，但熱能的傳輸損失要遠大于電，而且在用戶終端(園區(qū))能源需求中熱能占比一般也高于電，導致項目受到燃氣公司或熱力公司強烈制約和競爭，要么難以實現(xiàn)綜合能源供應服務的目標，要么經(jīng)濟效益較差。
目前，日本正從傳統(tǒng)單一能源站走向園區(qū)智慧能源模式，園區(qū)智慧能源推進大多以燃氣公司為實施主體，以既有建筑為實施對象，以區(qū)域集中供冷供熱為實施內(nèi)容，是國際上較成功的案例。在我國，以燃氣公司為實施主體的項目，發(fā)展以燃氣為主的園區(qū)智慧能源，但由于其核心目的是銷售燃氣，且受到電網(wǎng)電力制約，且大部分項目建設規(guī)模過大(特別是燃氣多聯(lián)供)，導致供需不匹配，設備利用率低，綜合能源利用率低，經(jīng)濟效益遠遠達不到預期。
對于既不是電力電網(wǎng)企業(yè)、也不是燃氣企業(yè)的公司，則利用自身在光伏、風電領域的優(yōu)勢，推進園區(qū)智慧能源項目，同時受到電力電網(wǎng)企業(yè)、燃氣企業(yè)的制約和競爭。目前，他們在新增配電網(wǎng)領域主要選擇與電力電網(wǎng)企業(yè)合作，在園區(qū)綜合供能項目主要選擇與燃氣企業(yè)合作，都不可避免的遇到項目建設規(guī)模過大、投資過大、供需不匹配、設備利用率低、能源效率低、經(jīng)濟效益不達預期等問題。
4、燃氣來源
對于不掌握燃氣網(wǎng)的園區(qū)智慧能源項目，如果熱力(蒸汽、采暖)需求較大，燃氣來源問題一般有三種解決方案：
(1)與上游供氣公司直接簽訂供氣協(xié)議，為項目建設供氣專線。好處是獲得門站燃氣價格，但需要自建供氣專線管道，投資增加，同時要協(xié)調(diào)氣源指標。
(2)與當?shù)厝細夤竞献鞒闪㈨椖抗?，爭取?yōu)惠氣價，并共享能源服務收益。好處是燃氣公司方面阻力相對較小，燃氣公司還可幫忙協(xié)調(diào)當?shù)卣P系。
(3)LNG點供：目前大多數(shù)LNG點供都存在建設不按流程，現(xiàn)場不滿足消防、安全要求等問題，國家會在適當時候出臺治理政策。LNG點供要跟園區(qū)協(xié)商，按照國家要求報批、建設及運維，但存在問題是園區(qū)一般很難提供能夠滿足安全間距的場地空間，需要我方能夠合理設計，滿足消防安全要求等。
從長遠運行來看，方案1要優(yōu)于方案2，方案2要優(yōu)于方案3。
5、小結
綜上所述，對于以電力為主的園區(qū)智慧能源，宜掌握配電網(wǎng)，同時結合熱力網(wǎng)和燃氣網(wǎng)。對于以燃氣為主的園區(qū)智慧能源，宜掌握燃氣網(wǎng)，同時結合熱力網(wǎng)和配電網(wǎng)。
目前，我國大多數(shù)園區(qū)，特別是工業(yè)園區(qū)，熱能需求往往大于電能，且熱能的難題遠大于電能，因而在推進園區(qū)智慧能源的過程中，熱力局域網(wǎng)的迫切性要高于電力局域網(wǎng)。天然氣是一次能源，我國燃氣管網(wǎng)覆蓋面積廣，僅次于電網(wǎng)和交通網(wǎng)，以燃氣公司為主體推進能源互聯(lián)網(wǎng)建設，可以使互聯(lián)網(wǎng)理念在用戶終端(園區(qū))能源領域的滲透更深入、更徹底。規(guī)劃設計中應擺脫常規(guī)貪大求多的規(guī)模效應思維，立足于可確定負荷，并最優(yōu)化減小天然氣冷熱電多聯(lián)供系統(tǒng)的規(guī)模，減少總投資;要結合既有建筑和工業(yè)節(jié)能改造，構建跨邊界的一體化節(jié)能改造框架體系，減少因園區(qū)新擴建緩慢而產(chǎn)生的負荷率長期較低的風險。
四、智慧能源業(yè)務發(fā)展方向
1、智慧能源業(yè)務模式
以園區(qū)類智慧能源為切入點，通過智慧能源整體解決方案，獲得燃氣、配電、熱力或綜合能源特許經(jīng)營權，掌握具有“天然”壟斷性質(zhì)的燃氣網(wǎng)、配電網(wǎng)、熱力網(wǎng)，采用多能互補、能源互聯(lián)網(wǎng)的新型供能方式，因地制宜，在園區(qū)內(nèi)統(tǒng)一規(guī)劃、分期、有序構建涵蓋分布式光伏、燃氣冷熱電多聯(lián)供、儲能、熱泵、配售電、智能光伏車棚充電站、智慧用能、需求側響應、智慧運行云平臺、綜合能源交易、能源金融、增值輔助服務、發(fā)配售用一體化在內(nèi)的區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)(即智慧能源項目)，為園區(qū)提供包括電、熱、冷、蒸汽、燃氣在內(nèi)的綜合能源供應與服務。同時，延伸拓展至市政基礎設施、園區(qū)地產(chǎn)、交通路燈、電動汽車、生態(tài)環(huán)保、文旅康養(yǎng)等相關業(yè)務領域。
2、打造智慧能源專業(yè)技術團隊
智慧能源涉及專業(yè)領域多、系統(tǒng)復雜、技術創(chuàng)新要求高、投融資要求高，針對智慧能源行業(yè)發(fā)展存在的問題，打造智慧能源專業(yè)技術團隊，為客戶提供優(yōu)質(zhì)的智慧能源整體解決方案，即包括商業(yè)模式、技術方案、投融資方案的一站式區(qū)域綜合能源解決方案。
（來源：北極星電力網(wǎng) 作者：韋尚正 王融冰 王曉菁，作者均從事智慧能源相關工作 注：本文系投稿，本文觀點不代表北極星電力網(wǎng)觀點）
