綜合能源服務(wù)能否是下一個(gè)風(fēng)口？如何布局

2018-04-04 10:45:38 能源生態(tài)圈　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

能源互聯(lián)網(wǎng)、智慧能源、區(qū)域能源、多能互補(bǔ)、綜合能源管理等各種名詞層出不窮，各個(gè)方向的關(guān)注點(diǎn)和重點(diǎn)有哪些差別？電網(wǎng)公司相繼成立了綜合

能源互聯(lián)網(wǎng)、智慧能源、區(qū)域能源、多能互補(bǔ)、綜合能源管理等各種名詞層出不窮，各個(gè)方向的關(guān)注點(diǎn)和重點(diǎn)有哪些差別？電網(wǎng)公司相繼成立了綜合能源服務(wù)公司，綜合能源是否是下一個(gè)風(fēng)口？綜合能源有哪些具體內(nèi)容、技術(shù)和應(yīng)用場(chǎng)景？

1、我國三代電力系統(tǒng)（三代電網(wǎng)）的發(fā)展及階段特征

上圖是周孝信院士提出的我國的三代電力系統(tǒng)，第一代電力系統(tǒng)以小機(jī)組（燃煤、油氣、小水電）、低電壓、獨(dú)立電網(wǎng)為主，屬于初級(jí)階段的發(fā)展模式，經(jīng)歷了50年左右的發(fā)展過程；第二代以化石、核電、水電的大機(jī)組、超高壓、大電網(wǎng)為主，屬于高度依賴石化能源不可持續(xù)發(fā)展的模式；第三代電力系統(tǒng)是最近的、最新一代的電網(wǎng)，可再生能源等非化石能源占比達(dá)70%-80%以上，骨干網(wǎng)與分布式電源相結(jié)合，主干電網(wǎng)與局域配網(wǎng)、微網(wǎng)相結(jié)合，它是基于可再生能源和清潔能源，可持續(xù)發(fā)展的綜合能源電力發(fā)展模式，至少需要50-100年左右的發(fā)展時(shí)間。

第三代電力系統(tǒng)是100多年來第一、二代電力系統(tǒng)的傳承和發(fā)展，是新形勢(shì)下推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型發(fā)展、構(gòu)成新一代能源系統(tǒng)核心的新一代電力系統(tǒng)。西門子針對(duì)性的提出了“4D”模型，主要基于分布式能源和能源雙向流動(dòng)平衡的能源互聯(lián)網(wǎng)概念，“4D”即指：低碳、分布式、市場(chǎng)化、數(shù)字化。北京國際能源專家俱樂部陳新華主席的“6D”模型，在“4D”模型的基礎(chǔ)上加上了多元化和去污染化。

2、園區(qū)的定義與發(fā)展趨勢(shì)

園區(qū)一般是指由政府（民營(yíng)企業(yè)與政府合作）規(guī)劃建設(shè)的，供水、供電、供氣、通訊、道路、倉儲(chǔ)及其他配套設(shè)施齊全、布局合理且能夠滿足從事某種特定行業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)需要的標(biāo)準(zhǔn)型建筑物或建筑物群體。

最早的工業(yè)園可以追溯到18世紀(jì)，園區(qū)的發(fā)展可以分為三個(gè)階段：

園區(qū)1.0：主要是提供基礎(chǔ)設(shè)施的物理空間

園區(qū)2.0：在1.0的基礎(chǔ)上聚集產(chǎn)業(yè)鏈、提供配套服務(wù)，目前很多園區(qū)都處于2.0階段

園區(qū)3.0：在2.0的基礎(chǔ)上加上產(chǎn)業(yè)鏈的整合、網(wǎng)絡(luò)化、提供創(chuàng)新機(jī)制和生態(tài)氛圍，借助共享經(jīng)濟(jì)及IT技術(shù)，構(gòu)筑智慧園區(qū)。

園區(qū)的種類很多，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國各類產(chǎn)業(yè)園區(qū)有將近15000多個(gè)，省級(jí)以上的產(chǎn)業(yè)園有1700多個(gè)，國家級(jí)的產(chǎn)業(yè)園有400多個(gè)。產(chǎn)業(yè)園是整個(gè)經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，對(duì)經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)可達(dá)30%以上，成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推動(dòng)力。

目前園區(qū)的發(fā)展主要面臨四個(gè)方面的挑戰(zhàn)：

產(chǎn)業(yè)園區(qū)的定位不清晰，產(chǎn)業(yè)鏈多而短，關(guān)聯(lián)度不高

園區(qū)的綜合管理、服務(wù)水平、節(jié)能建設(shè)、以及為企業(yè)提供信息的手段需要完善

針對(duì)園區(qū)企業(yè)自身發(fā)展的挑戰(zhàn)，沒有形成企業(yè)集群的競(jìng)爭(zhēng)力

園區(qū)的投入產(chǎn)出、人才、技術(shù)、資金的吸引力，傳統(tǒng)開發(fā)型園區(qū)的轉(zhuǎn)型

工業(yè)園區(qū)最大的壓力是環(huán)保和碳排放問題，最近政府也提出了新舊功能轉(zhuǎn)換的概念，原來粗放、高增長(zhǎng)、高能耗的管理模式要提高能源轉(zhuǎn)化水平，提升產(chǎn)業(yè)集中度，降低能源成本。山東作為園區(qū)大省，是新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的示范區(qū)域。

3、綜合能源定義及含義

目前，綜合能源在國內(nèi)外沒有統(tǒng)一的定義，比較廣泛接受的主要有兩層含義：

一是綜合能源供應(yīng)：涵蓋多種能源（一次、二次），包括電力、燃?xì)夂屠錈岬?/span>

二是綜合能源服務(wù)：包括工程服務(wù)、投資服務(wù)和運(yùn)營(yíng)服務(wù)

個(gè)人認(rèn)為綜合能源的重點(diǎn)在“綜合”上，綜合包含多種含義：

集中/電網(wǎng)+分布式

水電氣熱多種能源

化石能源+可再生能源

能源供應(yīng)+配送+使用

最新的信息通信技術(shù)、電力電子+傳統(tǒng)物理設(shè)備+運(yùn)營(yíng)模式

所以，個(gè)人比較認(rèn)可的綜合能源的定義是指根據(jù)某一區(qū)域內(nèi)的能源結(jié)構(gòu)和資源稟賦，優(yōu)化配置傳統(tǒng)化石能源和各種新能源，同時(shí)結(jié)合熱泵、儲(chǔ)能等先進(jìn)技術(shù)，充分利用高低頻位能源，通過能源的階梯利用為城市終端用戶或者工業(yè)用戶提供冷熱電產(chǎn)品的能源解決方案。

4、分布式與綜合能源的關(guān)系

分布式更加強(qiáng)調(diào)供應(yīng)側(cè)，是綜合能源的基礎(chǔ)，沒有分布式能源的供應(yīng)，談不上綜合利用。

以燃?xì)夥植际侥茉错?xiàng)目為例，在工業(yè)園區(qū)、商業(yè)綜合體、數(shù)據(jù)中心、學(xué)校等市場(chǎng)中，工業(yè)園區(qū)中分布式能源項(xiàng)目的裝機(jī)容量、項(xiàng)目數(shù)量占比都是最大的。

園區(qū)綜合能源技術(shù)方案

對(duì)于智慧園區(qū)3.0來講，綠色、智能、安全是園區(qū)發(fā)展的支柱。

綠色：包括能源高效利用、環(huán)境監(jiān)控

智能：數(shù)字化、信息化開放平臺(tái)的建設(shè)

安全：能源安全、運(yùn)營(yíng)安全、信息安全

上圖是標(biāo)準(zhǔn)的智慧園區(qū)的應(yīng)用場(chǎng)景，從能源、交通、物流、建筑等角度提供完整的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

綜合能源涵蓋了以下幾個(gè)階段：

規(guī)劃階段：新能源和傳統(tǒng)能源的比重、分布與集中的搭配

能源供應(yīng)：分布式與集中式的綜合，多種能源的綜合

使用階段：電、水、熱平衡，設(shè)備的能效，能源計(jì)量、

能源管理體系：能源管理的提升

上圖是西門子聚焦的分布式應(yīng)用市場(chǎng)，主要關(guān)注居民、商業(yè)建筑、園區(qū)、工業(yè)和集中供電/熱，容量大小從100千瓦到100兆瓦不等。

西門子的分布式是一個(gè)比較大的概念，包括熱電聯(lián)、分布式光伏、微網(wǎng)及儲(chǔ)能等方面。它能夠提供從發(fā)電單元到配電系統(tǒng)、儲(chǔ)能、系統(tǒng)優(yōu)化、DCS優(yōu)化、SCADA等全過程的電氣集成和控制包解決方案。

西門子數(shù)字化的解決方案主要從以下4個(gè)階段來考慮：

方案評(píng)估：PSSDE即分布式能源系統(tǒng)的數(shù)字雙胞胎，主要進(jìn)行項(xiàng)目仿真，提供方案收益分析的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)

運(yùn)行控制優(yōu)化：有兩大平臺(tái)SICAMMGC以及SpectrumPowerMGMS，主要從可靠性、能源效率，與電力市場(chǎng)交互的數(shù)據(jù)采集和優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)整個(gè)的運(yùn)行控制優(yōu)化

監(jiān)視和對(duì)標(biāo)：主要是Monet平臺(tái)，進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集，制作報(bào)表，對(duì)標(biāo)數(shù)據(jù)分析

提供改進(jìn)建議：主要是能源管理EMS，提供客戶定制化的能源管理服務(wù)優(yōu)化改進(jìn)建議和措施

PSSDE

西門子PSSDE平臺(tái)以數(shù)字為依據(jù)進(jìn)行規(guī)劃，定量分析和計(jì)算，模擬仿真，以及相關(guān)敏感度分析，它有兩部分組成：

SIMPSON：水電氣熱的綜合能源單元及組成分析，以園區(qū)的負(fù)荷需求、資源稟賦以及當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的條件進(jìn)行規(guī)劃布置，滿足工業(yè)用戶的需求，達(dá)到電網(wǎng)接入的要求

SINCAL：配電及管網(wǎng)（水熱氣）的模擬分析，包括變電站變壓等級(jí)的選擇、升壓站的選擇等如何達(dá)到最優(yōu)，從供應(yīng)到管網(wǎng)形成一個(gè)比較完整的方案，然后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估和優(yōu)化。

通過對(duì)園區(qū)內(nèi)能源生產(chǎn)和消耗的數(shù)據(jù)的評(píng)估及預(yù)測(cè)，對(duì)新能源的組成部分以及園區(qū)能量流的計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)包括發(fā)電和冷熱負(fù)荷的協(xié)同利用，電源性能的優(yōu)化，以及電熱水氣的網(wǎng)絡(luò)分析，能源的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化，通過優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)分析，實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性的平衡管理，輔助實(shí)現(xiàn)多種能源的平衡管理。

上圖是某規(guī)劃的應(yīng)用場(chǎng)景，該應(yīng)用場(chǎng)景是模塊化的布置，包括企業(yè)和園區(qū)級(jí)別的模塊，涵蓋了新能源供應(yīng)、監(jiān)控中心、微網(wǎng)、能源管理平臺(tái)、儲(chǔ)能、計(jì)量計(jì)費(fèi)等方面。

Spectrum Power MGMS

左邊是綜合能源并網(wǎng)/孤島運(yùn)行模式的界面顯示，下面是溫度和氣象信息，以及備用容量，左下角是優(yōu)化控制策略，可以選擇經(jīng)濟(jì)最優(yōu)或者排放最優(yōu)；中間部分是不同發(fā)電單元組成的比例，下方是儲(chǔ)能和發(fā)電單元配合的充放電曲線；右邊是負(fù)荷維度，右下角是實(shí)時(shí)市場(chǎng)的波動(dòng)曲線。

西門子綜合能源控制優(yōu)化的特點(diǎn)：

全集成的公用事業(yè)的能源管理監(jiān)控平臺(tái)：從SCADA角度來講，可以把水電氣熱以及蒸汽進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)的管理，為未來能源一體化提供了技術(shù)平臺(tái)

控制策略是運(yùn)行成本和環(huán)境影響綜合目標(biāo)平衡的協(xié)同：實(shí)現(xiàn)了多目標(biāo)和基于很多約束條件的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化調(diào)度

一個(gè)區(qū)域內(nèi)的多個(gè)微網(wǎng)，可以基于P2P交易和去中心化的區(qū)塊鏈技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全新的商業(yè)模式。

MONET

把風(fēng)電、光伏、微燃機(jī)、天然氣等多種能源的供應(yīng)，和大電網(wǎng)，以及工業(yè)用戶、電動(dòng)汽車、樓宇用戶等負(fù)荷通過這個(gè)平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一管理，該平臺(tái)主要面向未來互聯(lián)網(wǎng)云端，它支持MQTT和AMQP標(biāo)準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，也可以支持其他的通信協(xié)議，云端部署，可靠性強(qiáng)，采集的數(shù)據(jù)用于分析，提供能源優(yōu)化決策。

能源管理服務(wù)平臺(tái)

通過能源數(shù)據(jù)的采集、分析、記錄、可視化，實(shí)現(xiàn)工廠或建筑能源消耗透明化，進(jìn)行能源控制和優(yōu)化，提高能源效率。

能源采集包含上圖中的4個(gè)層級(jí)：

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層：表計(jì)的安裝及計(jì)量、變頻器、電機(jī)、執(zhí)行閥、電表等

通訊層：支持多種的通信協(xié)議

服務(wù)器：控制系統(tǒng)、故障和報(bào)警管理等

系統(tǒng)層：商業(yè)能源管理（能源采購、預(yù)測(cè)、電力SCADA功能）、能源與原料平衡管理、監(jiān)視和報(bào)表

西門子配網(wǎng)管理系統(tǒng)的先進(jìn)性主要體現(xiàn)在：

故障定位/恢復(fù)：故障定位預(yù)測(cè)，自動(dòng)故障隔離及電網(wǎng)恢復(fù)，通過故障分析/預(yù)測(cè)提高電網(wǎng)運(yùn)行效率

停電管理：強(qiáng)大的預(yù)測(cè)模型，應(yīng)對(duì)極端天氣情況的暴風(fēng)模式，高效整合的工作流程縮短恢復(fù)時(shí)間

新能源集成：負(fù)荷峰值管理，穩(wěn)定電壓，通過穩(wěn)定的電網(wǎng)運(yùn)行降低成本

整個(gè)基礎(chǔ)系統(tǒng)建好之后，搭在一個(gè)區(qū)域能源大數(shù)據(jù)平臺(tái)上，最底層的數(shù)據(jù)上傳到大數(shù)據(jù)中心，最上方的工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)為合作伙伴提供開放的生態(tài)系統(tǒng)。

西門子MindSphere系統(tǒng)為咨詢、應(yīng)用開放商、IT集成商、技術(shù)供應(yīng)商、IaaS服務(wù)供應(yīng)商以及設(shè)備互聯(lián)開放商提供開放的生態(tài)系統(tǒng)，開創(chuàng)新的合作機(jī)遇。

國內(nèi)外綜合能源應(yīng)用案例

1、與廣東省電力設(shè)計(jì)院合作，為中新知識(shí)城綜合能源規(guī)劃和整體規(guī)劃

廣州中新知識(shí)城是繼蘇州工業(yè)園和天津生態(tài)城之后的第三個(gè)基于國家之間的戰(zhàn)略合作，廣州中新知識(shí)城由政府搭臺(tái)，通過市場(chǎng)化手段來運(yùn)作。

當(dāng)時(shí)是第一次提“綜合能源”這一概念，信息技術(shù)是智能電網(wǎng)的重要推動(dòng)力量，通過信息的獲取、傳遞和利潤(rùn)模式來促進(jìn)智能電網(wǎng)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜電網(wǎng)的可管可控以及整個(gè)電網(wǎng)的效率。它包括了微電網(wǎng)、充電樁、配電自動(dòng)化、智能信息技術(shù)應(yīng)用、綜合通信、綜合能源管理以及電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。

結(jié)合新加坡城市“5個(gè)9”可靠性要求，設(shè)置了“手拉手”的閉環(huán)結(jié)構(gòu)，不同的花瓣之間相互聯(lián)絡(luò)，正常情況下聯(lián)絡(luò)斷路器斷開運(yùn)行，確保了“5個(gè)9”可靠性的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

上圖是集基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和系統(tǒng)集成示范的綜合能源規(guī)劃。

落地基礎(chǔ)：

廣州區(qū)開發(fā)具備相應(yīng)的政策、技術(shù)環(huán)境、實(shí)施基礎(chǔ)；項(xiàng)目均有具體的技術(shù)方案且通過審核，2018年主要項(xiàng)目基本建設(shè)完成。

項(xiàng)目的投資預(yù)算：

總投資約58億元，主要為項(xiàng)目單位自籌。

項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益：

經(jīng)濟(jì)價(jià)值好，節(jié)能減排效益顯著，全面推動(dòng)能源產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

項(xiàng)目的主要特點(diǎn)：

能源互聯(lián)網(wǎng)全要素綜合示范，體量大、政府統(tǒng)籌、企業(yè)自主投資，示范作用顯著。

2、德國基于生物質(zhì)能的多能互補(bǔ)示范項(xiàng)目

項(xiàng)目描述：

為達(dá)成2050年能源改革所實(shí)施的明星級(jí)示范項(xiàng)目，利用屋頂光伏、風(fēng)力發(fā)電、沼氣發(fā)電、冷熱電三聯(lián)供和電動(dòng)汽車等，可再生能源發(fā)電量可達(dá)小鎮(zhèn)2500人口需求的300%以上。

方案特點(diǎn)：

建立微電網(wǎng)控制系統(tǒng)對(duì)可再生能源發(fā)電進(jìn)行統(tǒng)一管理與控制

進(jìn)行發(fā)電預(yù)測(cè)和負(fù)荷管理，實(shí)現(xiàn)供需平衡

建立儲(chǔ)能系統(tǒng)解決可再生能源發(fā)電過剩問題

建立智能微電網(wǎng)系統(tǒng)，與電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)互補(bǔ)，保證微電網(wǎng)和周邊電網(wǎng)穩(wěn)定

客戶收益：

居民減少用電費(fèi)、小鎮(zhèn)減少電網(wǎng)使用費(fèi)

發(fā)電設(shè)備利用更高效，更安全

小鎮(zhèn)能源平衡流動(dòng)，能源使用效率提高

3、德國市政綜合運(yùn)營(yíng)商

1998年德國能源經(jīng)濟(jì)法案出來之后，形成了大的開放局面，實(shí)行配售分離和輸配分離的政策，德國電力市場(chǎng)自由化實(shí)現(xiàn)了：

廠網(wǎng)分開

輸配分離

發(fā)電側(cè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)

用戶可選零售商

電網(wǎng)所有權(quán)和使用權(quán)分開（部分）

德國輸電運(yùn)營(yíng)商有4家，700多家配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商，經(jīng)過20多年的發(fā)展，有1000多家售電公司。此外還有50家只經(jīng)營(yíng)發(fā)電業(yè)務(wù)的發(fā)電公司，60家地區(qū)供電公司和25家大型市政電力公司，700家中小型市政電力公司，100家小型私人供電公司和150家新加入的市場(chǎng)參與商。

Erlangen Stadtwerke是典型的德國DSO，服務(wù)面積覆蓋一個(gè)77平方千米的中小型城市，轄區(qū)人口在10萬人左右。

配網(wǎng)線路總長(zhǎng)度：0.16萬千米，主要電壓等級(jí)為20kv和0.4kv，包含少量110kv并網(wǎng)線路，有4個(gè)110kv變電站，以及約469個(gè)20kv變電/開關(guān)機(jī)中壓直連負(fù)載點(diǎn)

2012年負(fù)荷數(shù)據(jù)：

電力需求約695GWh

峰值負(fù)荷約126MW

2012年電力裝機(jī)數(shù)據(jù)：

熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組約48MW，年發(fā)電量約180GWh（需求的26%）

光伏裝機(jī)總量約13MW，年發(fā)電量約11.2GWh（需求的2.5%）

水電、生物質(zhì)、工業(yè)尾氣等發(fā)電機(jī)組合計(jì)約4.5MW，年發(fā)電量約6.7GWh（需求的1%）

德國的Schweinfurt公用事業(yè)公司不僅供電、天然氣、供熱、可再生能源供應(yīng)，還供應(yīng)飲用水、城市公交、溫泉服務(wù)、通信網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)真正的綜合能源服務(wù)供應(yīng)商。

問題及思考

北京先見的彭立斌彭總從6個(gè)方面提出了構(gòu)建綜合能源服務(wù)市場(chǎng)的關(guān)鍵問題，本人的看法基本相同：

以非正常手段推銷綜合能源服務(wù)

以綜合能源服務(wù)的名義增加用戶負(fù)擔(dān)

以綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移主業(yè)利潤(rùn)

混淆管制業(yè)務(wù)和競(jìng)爭(zhēng)性業(yè)務(wù)界限

應(yīng)盡量避免缺乏物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)的項(xiàng)目

應(yīng)盡量避免缺乏健全管理體系的項(xiàng)目

以下幾個(gè)方面的思考并沒有明確答案，希望可以和大家一起探討：

1、商業(yè)模式：綜合能源服務(wù)商與園區(qū)開發(fā)商、能源終端用戶的合作模式？是合同能源管理還是從代替?zhèn)鹘y(tǒng)市政的角度去做？

2、進(jìn)度開發(fā)：如何結(jié)合園區(qū)的開發(fā)及產(chǎn)業(yè)招商入駐的進(jìn)度進(jìn)行綜合能源的匹配？如果前期投入較大，負(fù)荷引進(jìn)不來，錢就會(huì)虧損，但是如果前期能源供應(yīng)不上，又會(huì)影響招商引資，所以這是一個(gè)平衡的問題。

3、政策體制：如何取得增量配網(wǎng)與市政配套的利益博弈與平衡？

原標(biāo)題:布局綜合能源服務(wù)，這套全方位、模塊化的園區(qū)智能解決方案可供參考

責(zé)任編輯：李鑫

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