一、智慧能源簡介

　　“互聯網+”智慧能源(以下簡稱能源互聯網)是一種互聯網與能源生產、傳輸、存儲、消費以及能源市場深度融合的能源產業發展新形態，具有設備智能、多能協同、信息對稱、供需分散、系統扁平、交易開放等主要特征。

　　根據地理邊界范圍，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網(國家、省、市層面的能源側與傳輸側);(2)一個較小范圍內的區域(或局域)智慧能源，例如產業園區、城鎮區、商務區(用戶側)。其中，區域(或局域)智慧能源，也稱園區智慧能源、區域綜合能源，具有邊界清晰、投資適量、建設靈活、過程可控、資產優質、盈利穩定、配售電(燃氣)政策放開等特點，備受市場上投資企業青睞。(3)針對一個醫院、酒店、飛機場、火車站、數據中心、商場、工廠(用戶端)而建設的終端一體化集成供能系統，即單一能源站。

　　目前在市場上，一般市場化投資企業關注的是園區智慧能源和單一能源站。

　　1、單一能源站

　　單一能源站一般是指針對一個醫院、酒店、飛機場、火車站、數據中心、商場、工廠等單一用戶而建設的終端一體化集成供能系統。系統以滿足用戶冷熱負荷為主要目的。在用戶側產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、熱泵等用電設備產生冷熱。燃氣供冷熱主要是通過燃氣鍋爐、直燃機、燃氣熱泵、燃氣發電機煙氣余熱等用氣設備產生冷熱。電轉熱效率低，因此無法在用戶側大規模使用電力產生熱。燃氣供冷效率低，因此無法大規模在用戶側使用燃氣制冷。

　　它的優點是：

　　(1) 總體建設規模小，投資小。

　　(2) 針對單一用戶，商業模式簡單。

　　(3) 項目建設周期短，一般在一年以內。

　　(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) 系統一次性全部投資，但用戶卻長時間不達產，導致投資方設備長期低負荷運行，經濟效益較差。

　　(3) 投資方議價能力較弱，能源價格比較難協商。

　　(4) 發電裝機容量和上網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，導致燃氣發電機運行經濟性較差。

　　(6) 無法大規模采用電制熱，而且氣價相對較高，導致供熱經濟效益較低。

　　(7) 單一用戶系統用燃氣量較少，難以與燃氣公司議價、爭取氣價優惠。

　　(8) 不能LNG點供作為燃氣來源，目前大多數LNG點供都存在建設不按流程，現場不滿足消防、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，同時大多數用戶長期不達產，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濟效益較差。

　　2、園區智慧能源項目

　　(1)園區智慧能源的定義

　　在一個邊界清晰的產業園區、城鎮區、商務區(用戶側)，因地制宜，充分利用太陽能、風能、地熱能、生物質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，在園區內建設多個分布式能源站，互聯互通，所產生的電、熱、冷、氣等終端能源通過內部配電網、熱力網、燃氣網，輸送至終端用戶，滿足用戶電、熱、冷、氣等能源需求。同時，建設園區智慧運行云平臺，通過智能化調控運營管理信息系統，實現智慧供電、智慧供熱、智慧供冷、智慧運營。如下圖所示。

典型園區智慧能源示意圖

　　它的優點是：

　　(1) 采用區域綜合能源發配售用一體化服務的商業模式，政府、企業、用戶等多元主體參與，互利共贏，符合國家能源發展方向，推進阻力較小。

　　(2) 園區內用戶類型多樣，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模。

　　(3) 長期為園區內大量的工商業、居民提供綜合能源服務，用能需求量較大，盈利能力較穩定。

　　(4) 園區內可利用的空閑屋頂、綠地多，可以大規模建設光伏、風電、熱泵等可再生能源，充分利用當地各種資源。

　　(5) 園區用戶多且用能需求大，再加上采用了燃氣多聯供、外部市政電力、智慧配網、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，獲得經濟效益的同時，實現能源的綠色低碳、可持續發展。

　　(6) 采用了多能互補、能源互聯網的新型供能方式，能源生產側多能互補，能源傳輸環節互聯互通，能源消費側智能互補，能夠有效實現能源供需匹配、資源合理配置、系統安全穩定。

　　(7) 綜合能源供應的產品多元化，電、熱、冷、氣交叉互補，能夠優化產品組合及定價，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) 園區有大量用戶基數，可以綜合拓展相關產業與服務，包括園區地產、電動汽車銷售/租賃、社區綜合服務、旅游、酒店、金融等。

　　(10) 園區智慧能源中的能源配網(配電網、燃氣網、熱力網)是自然“壟斷”業務，投資體量適中、盈利長期穩定，資本青睞，容易融資。

　　它的缺點是：

　　(1) 整個項目總體建設規模大，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，統一規劃、分步實施，根據園區實際需求，分期建設，實現供需匹配，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) 面臨電力電網企業、燃氣企業的制約或競爭。雖然電力改革、油氣改革已經推行，涉及到配售電、上網電價、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濟效益較差。園區智慧能源具有投資體量適中、分期建設投資、用能有保障、盈利較長期穩定、融資較容易、操作靈活可控、總體風險可控等優點。同時，應考慮與燃氣、電網公司的合作，爭取優惠氣價和上網電價;在有條件的地方，應優先掌握天然壟斷的配電網、燃氣網和熱力網，實施阻力較小，能夠大大提高經濟效益。

　　園區智慧能源在規劃實施過程中可以分成兩類：一是以電力為主的園區智慧能源;二是以燃氣為主的園區智慧能源。

　　1、以電力為主的園區智慧能源

　　以電力系統為核心，結合燃氣系統和熱力系統，以電力為園區主要動力來源，產生電、冷和熱，為園區提供電、熱、冷等綜合能源供應及服務。

　　它的優點是：

　　(1) 我國智能電網技術國際領先，園區智能配電網的應用也廣泛成熟。

　　(2) 可以高比例有效消納園區內部及周邊的可再生能源電力(光伏、風電)。

　　(3) 以園區外部市政電力為調節補充，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，且要求極少或無集中供熱供氣需求。

　　它的缺點是：

　　(1) 電力無法大規模產生蒸汽、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。

　　(2) 電力無法大規模產生蒸汽、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。

　　(3) 在采暖、蒸汽負荷需求較大的園區，受到燃氣制約，難以推進。如若以電力產生熱力，導致總投資劇增，且綜合能源利用效率低下，經濟效益較差。

　　(4) 難以為園區集中供熱，受到燃氣公司或熱力公司制約和競爭，難以實現綜合能源供應服務模式。

　　2、以燃氣為主的園區智慧能源

　　以燃氣系統為核心，結合電力系統和熱力系統，以燃氣為園區主要動力來源，產生電、冷和熱，為園區提供電、熱、冷、氣等綜合能源供應及服務。

　　它的優點是：

　　(1) 燃氣在園區的應用是采用冷熱電多聯供方式，即燃氣先通過燃氣發電機產生電力，然后發電后的余熱再進行制冷制熱，綜合能源利用效率高于70%(一般電力系統綜合效率約33%)，同時售電、熱、冷，經濟效益較好

　　(2) 燃氣可以大規模產生蒸汽和采暖，適用于具有大量熱力需求的園區。

　　(3) 燃氣是清潔能源，適用于替代園區燃煤鍋爐(供熱)，進行大規模的供蒸汽和采暖。

　　(4) 燃氣也是園區用戶的一種終端能源需求形式，例如商業居民餐飲、工業原料、冶煉熔融行業等。

　　(5) 燃氣管網已覆蓋我國大部分區域，且燃氣輸送幾乎沒有燃氣量的損失。

　　(6) 燃氣發電成熟穩定，可以有效解決可再生能源電力(光伏、風電)的不連續、電能質量差等問題，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燃氣價格較高、電價較低，導致大部分燃氣冷熱電多聯供系統經濟性較差，從而使得園區智慧能源項目經濟效益降低。

　　(2) 受到電網電力的制約和競爭，因此燃氣冷熱電多聯供的裝機容量無法做到在園區內的最合理匹配和運營，導致經濟效益下降。

　　(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。

　　3、不同類型園區智慧能源發展現狀

　　目前，我國園區智慧能源項目大多是由電力電網公司牽頭，更關注電力的融合互補、互聯互通，但熱能的傳輸損失要遠大于電，而且在用戶終端(園區)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，要么難以實現綜合能源供應服務的目標，要么經濟效益較差。

　　目前，日本正從傳統單一能源站走向園區智慧能源模式，園區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，以區域集中供冷供熱為實施內容，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，發展以燃氣為主的園區智慧能源，但由于其核心目的是銷售燃氣，且受到電網電力制約，且大部分項目建設規模過大(特別是燃氣多聯供)，導致供需不匹配，設備利用率低，綜合能源利用率低，經濟效益遠遠達不到預期。

　　對于既不是電力電網企業、也不是燃氣企業的公司，則利用自身在光伏、風電領域的優勢，推進園區智慧能源項目，同時受到電力電網企業、燃氣企業的制約和競爭。目前，他們在新增配電網領域主要選擇與電力電網企業合作，在園區綜合供能項目主要選擇與燃氣企業合作，都不可避免的遇到項目建設規模過大、投資過大、供需不匹配、設備利用率低、能源效率低、經濟效益不達預期等問題。

　　4、燃氣來源

　　對于不掌握燃氣網的園區智慧能源項目，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，同時要協調氣源指標。

　　(2)與當地燃氣公司合作成立項目公司，爭取優惠氣價，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調當地政府關系。

　　(3)LNG點供：目前大多數LNG點供都存在建設不按流程，現場不滿足消防、安全要求等問題，國家會在適當時候出臺治理政策。LNG點供要跟園區協商，按照國家要求報批、建設及運維，但存在問題是園區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要優于方案2，方案2要優于方案3。

　　5、小結

　　綜上所述，對于以電力為主的園區智慧能源，宜掌握配電網，同時結合熱力網和燃氣網。對于以燃氣為主的園區智慧能源，宜掌握燃氣網，同時結合熱力網和配電網。

　　目前，我國大多數園區，特別是工業園區，熱能需求往往大于電能，且熱能的難題遠大于電能，因而在推進園區智慧能源的過程中，熱力局域網的迫切性要高于電力局域網。天然氣是一次能源，我國燃氣管網覆蓋面積廣，僅次于電網和交通網，以燃氣公司為主體推進能源互聯網建設，可以使互聯網理念在用戶終端(園區)能源領域的滲透更深入、更徹底。規劃設計中應擺脫常規貪大求多的規模效應思維，立足于可確定負荷，并最優化減小天然氣冷熱電多聯供系統的規模，減少總投資;要結合既有建筑和工業節能改造，構建跨邊界的一體化節能改造框架體系，減少因園區新擴建緩慢而產生的負荷率長期較低的風險。

　　1、智慧能源業務模式

　　以園區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營權，掌握具有“天然”壟斷性質的燃氣網、配電網、熱力網，采用多能互補、能源互聯網的新型供能方式，因地制宜，在園區內統一規劃、分期、有序構建涵蓋分布式光伏、燃氣冷熱電多聯供、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、發配售用一體化在內的區域能源互聯網(即智慧能源項目)，為園區提供包括電、熱、冷、蒸汽、燃氣在內的綜合能源供應與服務。同時，延伸拓展至市政基礎設施、園區地產、交通路燈、電動汽車、生態環保、文旅康養等相關業務領域。

　　2、打造智慧能源專業技術團隊

　　智慧能源涉及專業領域多、系統復雜、技術創新要求高、投融資要求高，針對智慧能源行業發展存在的問題，打造智慧能源專業技術團隊，為客戶提供優質的智慧能源整體解決方案，即包括商業模式、技術方案、投融資方案的一站式區域綜合能源解決方案。

（來源：北極星電力網 作者：韋尚正 王融冰 王曉菁）