從2015年7月國務院印發(fā)《關于積極推進“互聯網+”行動指導意見》提出“互聯網+”智慧能源行動，到2016年2月國家發(fā)改委等聯合印發(fā)《關于推進“互聯網+”智慧能源發(fā)展的指導意見》，再到6月份國務院常務會議審議國家能源局《關于實施“互聯網+”智慧能源行動的工作情況匯報》，以及7月4日國家發(fā)改委、國家能源局進一步發(fā)布《關于推進多能互補集成優(yōu)化示范工程建設的實施意見》。能源互聯網在相關方面推動下，逐漸步入試點落地階段。
一、能源互聯網的模式和發(fā)展理念
近年來，隨著化石能源枯竭以及環(huán)境危機加重，人類社會發(fā)展與傳統能源結構的矛盾日益突出，世界范圍內對能源供給與結構轉變的需求愈發(fā)高漲，能源產業(yè)催生眾多發(fā)展方向，出現了能源互聯網、分布式能源、低碳、可再生能源、綠色和智慧等熱詞。這些詞匯內在存在一些共性：互聯、高效、服務和友好?；ヂ撌侵竿惸茉椿ヂ?區(qū)域電網、氣網等)、不同能源互聯(如燃氣轉換為電、電轉換為熱等)以及信息互聯(如大數據與智慧城市、不同行業(yè)和部門間的信息溝通等);高效是指通過系統優(yōu)化配置實現能源高效利用;服務是指從傳統工程模式轉化為為用戶直接提供服務的模式;友好是指不同供能方式之間、能源供應與用戶之間友好互動。
1、能源互聯網的必然性
能源互聯網是能源與信息深度融合的產物，是推動能源改革的必然之路。
(一)從技術層面。目前能源供應模式已從集中式逐漸向集中式、分布式、微電網、戶用式等多元供應發(fā)展。新能源發(fā)電技術、清潔能源發(fā)電技術、儲能技術以及信息技術的發(fā)展，使能源互聯網在技術上成為必然。另外，信息技術包括物聯網、大數據和云計算等技術，支撐著能源高效互聯以及用戶側的友好交互。
(二)從機制方面。新電改以及PPP政策在制度方面為能源互聯網的實現提供了支撐。由于能源的優(yōu)化配置涉及到各個行業(yè)間、各個地區(qū)間的利益博弈，傳統能源企業(yè)從一開始的抗拒，到國家電網和中石油與BAT的跨行業(yè)合作，充分體現了傳統能源企業(yè)對能源互聯網大趨勢從抗拒到順應的轉變。能源和環(huán)境問題的加重倒逼能源體制改革，以及經濟新常態(tài)下企業(yè)的轉型發(fā)展使得能源互聯網成為必然。
(三)從政策方面。在新電改之前，輸配售環(huán)節(jié)幾乎完全由電力公司負責，售電模式基本為發(fā)電企業(yè)售電給電網企業(yè)，再由電網企業(yè)售電給用戶。在這種模式下，分布式發(fā)電只能間接地與用戶交互。但是，通過電力體制改革，將輸配售各個環(huán)節(jié)解開，輸配售各個環(huán)節(jié)的電價由政府核定，實施宗旨為“放開兩頭，管住中間，大力支持分布式發(fā)展”。新電改增加了用戶對中間環(huán)節(jié)的可選擇性，推動著新能源以及能源互聯網的發(fā)展。
能源互聯網的重點包括分布式發(fā)電、智能配電、智能用電以及用戶側的服務，其體現了三個密集特點：技術密集、資金密集和資源密集。在能源互聯網的背景下，需求側響應以及綜合能源服務快速發(fā)展。
2、能源互聯網的雛形
目前國內對能源互聯網的定義還不完全清晰，看一下目前能源互聯網的幾種模式：
1)上海世博園智能電網綜合示范工程
智能電網是能源互聯網的基礎，國家電網智能電網示范工程中，包括智能變電站、配網自動化、儲能系統、新能源汽車、分布式能源接入。用電信息采集、電能質量監(jiān)測為能源互聯網中大數據、“互聯網+”業(yè)務的發(fā)展提供支撐，但是目前數據采集的質量、使用效率、數據開放性還有待提高。
2)海島微電網
以浙江電力為代表的海島微電網，南麂島、東澳島等島嶼上形成孤島型的微電網，包括風機、光伏、柴油發(fā)電機(備用及調峰)以及儲能，表現為離網型，這是能源互聯網的雛形，主要以電為主要能源。由于分布式能源的接入，滲透率較高，對電網的影響較大，在電網穩(wěn)定性方面亟待解決。
3)上海虹橋商務核心區(qū)(一期)區(qū)域供能系統
它是以冷熱能源供應為主的區(qū)域供能形式，其南北有兩個能源站，每個能源站包含燃氣分布式系統、水蓄冷系統，結合常規(guī)電制冷、鍋爐等，滿足區(qū)域內200萬平米建筑的所有冷熱需求、生活用水及部分電力需求。在條件允許的情況下，此類項目還可采用分布式光伏、儲能、地源(水源、空氣源)熱泵等技術，在能源供應環(huán)節(jié)做進一步整合。
4)區(qū)域能源互聯網
新奧的泛能網以及協鑫的分布式微能源網都是屬于區(qū)域能源互聯網形式。新奧的泛能網將冷熱、燃氣聯系起來，開發(fā)冷熱電聯產項目，將燃氣、冷、熱、電一起銷售給用戶。協鑫的分布式微能源網按照“六位一體”模式實施：將天然氣熱電冷系統、光伏發(fā)電、風能發(fā)電、儲能技術、節(jié)能技術、低位熱能結合為一體，提供多種能源服務。但是受前一階段燃氣價格高企、電力并網(售電)制約等因素影響，此類項目推進較為緩慢。
5)以新能源為主導的能源互聯網
新能源以光伏或者風電為主，以遠景能源為例。它對風力發(fā)電和光伏發(fā)電的信息化系統進行深度開發(fā)，通過對新能源發(fā)電系統的設計、運行數據進行采集，并與天氣、地理數據整合形成大數據，并在此基礎上進行負荷預測、發(fā)電預測和運行控制，打通并優(yōu)化能源生產和消費端的運行效率。同時為用戶提供風力發(fā)電站選址、風機安裝、風力發(fā)電站優(yōu)化運行等一攬子服務。
6)全球能源互聯網
它的實質是特高壓電網+智能電網+清潔能源，實施清潔替代和電能替代，契合國家“一帶一路”戰(zhàn)略。
在天然氣網絡、熱力網絡方面，能源互聯網的應用尚處在起步階段，主要體現在智能氣網和區(qū)域能源綜合供應領域。在特高壓和智能電網技術領域已有堅實的實踐基礎上，電力系統將成為實現跨能源互聯互濟的重要樞紐;同時，電能在能源傳輸與轉換等方面具有無法比擬的綜合優(yōu)勢，其基礎設施的基礎也最為完備，具備互聯互通的條件。在能源互聯網的發(fā)展趨勢上，將以電網為核心實現不同能源之間的互相物理連接。未來能源互聯網將以電網為核心，實現不同能源間互相物理連接，是一張基于信息通信技術的無形網，涉及能源生產、利用的每個環(huán)節(jié)，實現對能源數據的采集、分析、共享和處理，并由此帶來商業(yè)模式的顛覆。
3、能源互聯網的類型
針對既有的各類能源互聯網雛形和概念，本文暫將能源互聯網分為三類：全球能源互聯網、互聯網+能源以及區(qū)域能源互聯網。
全球能源互聯網主要體現是以特高壓為骨干，包括大規(guī)模可再生能源的輸送，以及全球互聯堅強智能等特性，這是國家電網的能源互聯網的概念。
互聯網+能源分為兩種模式：一種是互聯網+新能源發(fā)電，如遠景與華為、木聯能等合作形式，通過信息化技術包括大數據、云計算和數據挖掘等手段達到系統優(yōu)化、資源優(yōu)化配置、高效運行的目的;另一種是互聯網+能源，如國家電網、中石油與BAT的合作形式，主要是利用國網或中石油渠道和數據入口獲取用戶信息，進行深度的商業(yè)模式的創(chuàng)新與拓展。
區(qū)域能源互聯網的實質是多能互補基礎上的綜合能源服務，其發(fā)展路徑可分為兩類：一類是產業(yè)鏈延伸模式，如新奧、協鑫和華電的發(fā)展模式：新奧是以燃氣為主導，同時往燃氣的深度加工——發(fā)電、冷熱供應方向發(fā)展;協鑫以光伏、熱電聯產為主導，同時往天然氣、智慧能源布局;另一類是售電+綜合服務模式，是將節(jié)能服務或能效服務等增值業(yè)務整合在一起的能源服務，相比于前一種模式對其產業(yè)基礎要求較低。
4、能源互聯網產業(yè)發(fā)展的契機和理念
綜合能源服務作為在區(qū)域能源互聯網下實質性開展的業(yè)務內容，在PPP和新電改條件下，出現了新的產業(yè)發(fā)展契機。綜合能源服務核心是分布式能源以及圍繞它進行的區(qū)域能源供應，同時可以將公共熱冷、電力、燃氣甚至水務整合在一起的一種綜合能源服務形式。
產業(yè)發(fā)展契機的核心在于區(qū)域的用能需求，主要體現在以下兩個方面：一是熱電負荷的剛性需求，即用戶本身的用能需求。對于企業(yè)尤其是生產型企業(yè)，電的來源存在多樣性，包括火電、燃氣分布式發(fā)電、風電、光伏發(fā)電等，但是熱的來源具有局限性。由于環(huán)保問題，很多地區(qū)都在禁煤，故對于熱負荷的供應，清潔能源替代的趨勢明顯。二是潛在的需求，即用戶希望能夠降低能源成本。在環(huán)境約束、環(huán)境友好和能源安全約束條件下，以區(qū)域能源供應，特別是冷熱負荷同時滿足的模式下，區(qū)域能源互聯網的契機就出現了。
能源互聯網產業(yè)的發(fā)展存在外部約束：首先是經濟轉型，其實質上是涅槃重生的過程，過程較為艱難;其次是要素的存量盤活需優(yōu)化配置;最后，較為有利的是制度方面，電改、油氣改革及PPP模式，為能源互聯網及相關產業(yè)提供了政策支撐。
在能源互聯網產業(yè)契機下，能源互聯網機制需考慮以下：從技術層面，主要考慮一是互聯，即接入條件，二是互通，即轉換;從政策層面，主要考慮一是互動，即交易平臺，二是互信，即約束機制，包括契約。以上條件相對成熟后，產業(yè)大發(fā)展的契機才會真正到來。
二、從售電服務到綜合能源服務
電力服務是區(qū)域能源互聯網下，綜合能源服務的主要內容之一，同時，電力并網銷售也對區(qū)域能源互聯網的建設運行產生直接影響。
售電的模式分為競爭性售電和保底性售電。對競爭性售電模式而言，現階段開展的是售電代理和負荷集成，關注兩個方面即競價機制和用戶資源的圈定?？稍谑垭娀A上附加節(jié)能服務和增值服務，同時風險控制(負荷預測和調控)和需求響應均可包含在售電模式中。但是單純的售電存在幾方面問題，如用戶的粘性、市場容量、持續(xù)性和增長性等。
考慮到上述幾個問題并結合用戶的實際需求，可提出綜合能源服務的模式。綜合能源服務有兩個含義：一是綜合能源，涵蓋多種能源，包括電力、燃氣和冷熱;二是綜合服務，包括工程服務、投資服務和運營服務。綜合能源服務包含三要素：資金、資源和技術。
傳統能源產業(yè)，包括：電力企業(yè)、電網企業(yè)、燃氣企業(yè)、設備商、ESCO(節(jié)能服務公司)、系統集成商以及專業(yè)設計院都在策劃綜合能源服務轉型，導致綜合能源服務產業(yè)競爭激烈。
1、核心競爭力
綜合能源服務公司的核心競爭力，筆者認為主要有兩方面：一是在收益來源方面。收益來源體現在三個要素：電源、配網和大用戶。二是獲利能力方面。獲利能力體現在三個要素：技術、資金和資源。首先技術層面需突破，包括負荷預測、運行優(yōu)化等技術能力;其次資金方面需穩(wěn)定的融資平臺和融資渠道;最后資源方面需掌握園區(qū)等用戶，或與上下游的電力、燃氣或熱力相互聯系。開展上述業(yè)務關鍵是資源整合。
2、主體驅動力
綜合能源服務的實施過程中，要考慮主體驅動力。在整個項目實施過程中會涉及政府、園區(qū)、電力、燃氣、發(fā)電和用戶等主體，其中政府、園區(qū)和電力是被動方，而燃氣、發(fā)電和用戶是主動方。政府在節(jié)能環(huán)保指標考核和經濟發(fā)展指標的壓力下，園區(qū)在產業(yè)環(huán)境的形勢下，電網在電力消納和電網安全的背景下，未來將化被動為主動，積極開展綜合能源服務業(yè)務。而燃氣公司考慮燃氣消納和產業(yè)轉型，發(fā)電企業(yè)考慮增產增效，用戶考慮節(jié)能降本，將積極參與綜合能源服務業(yè)務，但是后續(xù)主體角色定位可能會相互轉換。
3、綜合能源服務盈利模式
綜合能源服務的基本業(yè)務模式可從供能側和用能側出發(fā)，通過能源輸送網絡、信息物理系統、綜合能源管理平臺以及信息和增值服務，實現能源流、信息流、價值流的交換與互動。
進一步梳理綜合能源業(yè)務模式后構建的綜合能源服務的理想盈利模式中，除了產業(yè)鏈和業(yè)務鏈的構建之外，其盈利主要來源于四個方面：一是潛在的收益來源，包括土地增值和能源采購，這種模式主要應用于園區(qū)。土地增值方面，主要體現在入駐率上升、開工率上升和環(huán)境改善。能源采購方面，主要體現在園區(qū)用能增加，電力、燃氣以及LNG的議價能力提高;二是核心服務，包括能源服務和套餐設計，能源服務方面，主要體現在集中售電、熱、水、氣等能源，節(jié)約成本，而套餐設計方面主要體現在綜合包、單項包、應急包和響應包;三是基礎服務，即能源生產，包括發(fā)電和虛擬電廠，發(fā)電方面主要體現在清潔能源發(fā)電和可再生能源發(fā)電，若自用電比例越高，收益越好，而虛擬電廠方面主要體現在儲能、節(jié)能、跨用戶交易和需求側響應;四是增值服務，包括工程服務和資產服務，工程服務方面主要體現在實施平臺化和運營本地化，而資產服務體現在設備租賃、EMC(合同能源管理)和碳資產。整個綜合能源服務可看作是一種能源托管模式。
需要提醒的是，理想盈利模式中，需要結合各區(qū)域具體條件、各階段政策經濟條件、各能源服務公司自身能力等因素，分階段、有選擇、有分工地開展和實施，能源服務公司除自身能力建設之外，還需要作為一個資源整合平臺，構建有競爭力的業(yè)務模式和業(yè)務生態(tài)。
三、綜合能源服務的核心能力建設
從售電業(yè)務延伸到綜合能源服務業(yè)務，考慮到后續(xù)業(yè)務持續(xù)發(fā)展對核心能力建設的要求，建議在技術體系構建、業(yè)務路徑設計、項目系統集成和關鍵技術掌握等方面，階段性地逐步進行完善。
1、業(yè)務階段
綜合能源服務業(yè)務可分為三個階段：第一階段主要以市場拓展和風險控制為主，市場拓展主要是業(yè)務規(guī)模擴大，風險控制主要是政策把握和價格策略;第二階段主要以綜合能源和綜合服務為主，綜合能源主要是發(fā)展能源技術，滿足用戶剛性需求，而綜合服務主要是發(fā)展信息技術，挖掘用戶潛在需求;第三階段主要以智慧能源和 “互聯網+”為主，智慧能源主要是商業(yè)模式要創(chuàng)新，盈利空間要放大，而“互聯網+”主要是規(guī)模復制，快速拓展。在這三個階段中，第一階段體現了價值流，第二階段是能源流，第三階段是信息流，但整個過程中，業(yè)務整合是關鍵。
綜合能源服務業(yè)務架構可大致分為四個部分：用戶服務、市場交易、生產運營和業(yè)務支撐。用戶服務包括營銷結算和咨詢培訓;市場交易包括能源購入和能源銷售;生產運營包括運行調度和經營管理;業(yè)務支撐包括信息平臺和能源系統。
2、技術體系
技術體系包括能源技術體系和信息技術體系。
能源技術體系包括分布式發(fā)儲(供能)系統、分布式用能系統以及智能電網、智能氣網和智能熱網，以及綜合能源服務平臺。不同能源及網絡之間，供、配、用三個環(huán)節(jié)存在耦合關系;同時，分布式發(fā)儲系統和分布式用能系統存在逐步融合的趨勢。
在信息技術體系中，通過感知層、通信層、數據層和決策層的相關聯系，支撐著數據獲取、生產經營和業(yè)務支持三個環(huán)節(jié)。將獲取的供能、用能等數據，結合政策、價格等數據，整合形成大數據庫，采用數據挖掘、預測分析等手段開展商業(yè)拓展。目前數據挖掘仍存在數據可靠性、多樣性、一致性等問題，通過數據挖掘實現數據增值的業(yè)務模式還多在探索階段。
3、業(yè)務設計
在綜合能源服務實施過程中，需考慮以下幾個因素：首先是地區(qū)，優(yōu)選政策環(huán)境、能源和經濟結構較好的地區(qū);其次是用戶主體，優(yōu)選規(guī)模和需求較大、產業(yè)有前景的用戶，如園區(qū)大用戶，包括工業(yè)園區(qū)、產業(yè)園區(qū)和CBD。
整個產業(yè)發(fā)展路徑是從單項能源技術到綜合能源集成技術，從信息化技術到“互聯網+”技術，形成一個區(qū)域級的能源互聯網，最后再整合到智慧城市的業(yè)務體系中。
4、方案設計
對于單個具體項目，需要進行業(yè)務場景設計，從規(guī)劃設計即充分考慮政府規(guī)劃、用戶需求、能源政策、財稅政策、產業(yè)政策等因素，進行系統配置及能源產品價格體系設計，結合商業(yè)模式開展技術經濟性分析，并根據分析結果對技術路線、配置和運行模式等優(yōu)化調整。同時，進一步確定燃氣、電力、土地等外部實施條件。
區(qū)域綜合能源服務的技術路線可以分為弱耦合和強耦合兩種模式。傳統的熱電聯產，以煤為能源，能源網絡中燃氣、電、熱是獨立的，這種模式屬于弱耦合;而通過將燃氣分布式能源、光伏、熱泵、儲能、蓄熱等供能整合，用戶的能源需求與各種能源系統的關聯度增強，這種模式屬于強耦合。
在環(huán)境、經濟和技術的約束條件越來越強的情況下，可行的技術路線逐漸趨向于強耦合模式，此種模式能源效率較高，但由于存在各種能源系統、供能與用能之間的強耦合，系統較為復雜，需要充分考慮用戶的負荷特性和各類技術的應用條件，在全壽命周期內因地制宜進行優(yōu)化設計。
區(qū)域綜合能源服務的技術因素主要有規(guī)劃設計、業(yè)務場景構建、業(yè)務規(guī)則重構以及運營管理。規(guī)劃設計包括靜態(tài)負荷測算、能源站和用戶選址、配置與接入、能量流模型、可靠性模型和經濟性模型;業(yè)務場景構建包括能源網絡建模、大數據分析、邊界條件界定、用戶交互;業(yè)務規(guī)則重構包括交易政策和規(guī)則、期現貨能源購入、用戶能源供應機制;運營管理包括實施負荷預測、運營優(yōu)化、調度響應?，F階段業(yè)務規(guī)則重構及運營管理是關鍵。
5、關鍵技術
燃氣分布式能源是多種能源高效轉化的紐帶，可作為綜合能源供應的結合點和樞紐。燃氣分布式能源在實施過程中，需要考慮以熱定電、并網上網、運行時間、優(yōu)化匹配、燃氣價格以及投資界面等因素。在實際項目中，同樣配置條件下，發(fā)電效率、氣價、余熱利用、運行時間、運營年限等因素對能源價格的影響較大。
光伏發(fā)電應考慮園區(qū)內部整體消納，實現用戶之間的相互協調。在實際光伏項目中，相同條件下，完全消納和不完全消納對項目的靜態(tài)投資回收期影響較大。
儲能包括利舊模式和新建模式兩種，其中，利舊模式主要利用電動汽車、通信基站、數據中心和建筑儲能的既有儲能能力，其關鍵在于能量云管理系統以及用戶對主功能影響的評估。新建模式中，可用的主流儲能技術主要有鉛炭電池、鋰電池和液流電池，其中鉛炭電池逐步開始了其商業(yè)化應用，但仍以產品供應商投資的模式為主。儲能應用推廣的關鍵在電價體系，在發(fā)電側，儲能的優(yōu)勢體現在平滑出力以及調峰調頻;在用戶側，儲能的優(yōu)勢體現在實時性和峰谷差。由于現階段電價的激勵機制還不充分，導致儲能的效益體現不明顯。
節(jié)能技術包括工業(yè)節(jié)能和建筑節(jié)能。工業(yè)節(jié)能領域，在經濟新常態(tài)和供給側改革條件下主體風險增加;而建筑節(jié)能領域，分散、小型項目的時間和人工等占比較大，其發(fā)展具有局限性。因此，將節(jié)能業(yè)務整合到綜合能源服務中，可以有效規(guī)避上述局限。
數據采集、數據平臺、數據入口等條件已經形成，通過數據挖掘產生應用效果。大數據的價值體現分三種形式：一是內涵式發(fā)展，運營管理得到改善;二是跨界式發(fā)展，可開展增值服務拓展;三是共享經濟，即商業(yè)模式創(chuàng)新。
6、綜合能源服務業(yè)務進入策略
綜合能源服務業(yè)務進入策略可以從項目層面和業(yè)務層面進行分析。從項目層面：一是盈利模式設計，除項目本身經營收入外，應盡可能控制投資，降低運營成本，并通過補貼或上市融資等方式強化盈利能力;二是利益關聯機制，考慮園區(qū)、用戶、燃氣、電力等相關方的利益訴求，獲得主要支撐，建立共贏機制;三是用戶選擇，選擇政策、經濟、產業(yè)屬性和經營狀況良好的用戶(群)，有較好負荷特性。從業(yè)務層面：首先是業(yè)務拓展路徑，根據產業(yè)環(huán)境和資源情況確定自身定位，建立可持續(xù)的業(yè)務模式;其次是核心能力建設，逐步建立以產品、集成能力、商業(yè)模式等為核心的競爭力;最后是產業(yè)生態(tài)建設，開展業(yè)務鏈整合和產業(yè)鏈構建，打造產業(yè)生態(tài)系統，提升競爭力、拓展能力和盈利能力。
產業(yè)的健康發(fā)展最關鍵是市場交易機制要相對完善，其中要考慮幾個因素：行業(yè)許可、價格與市場接軌、主要用戶支撐、基本能源保障、完善調價機制和行業(yè)監(jiān)管。
在嚴格的環(huán)境約束下，越來越多的國家級和省級開發(fā)區(qū)、CBD將不允許使用燃煤，而區(qū)域內用戶往往存在較大的用熱(冷)需求，因此，以燃氣分布式能源系統為樞紐，整合分布式光伏、空氣源熱泵、儲能等供能形式的區(qū)域供能項目，是現階段實施較多的區(qū)域能源互聯網雛形。
(作者系上海普天中科能源技術有限公司總工程師)
