能源互聯(lián)網、智慧能源、區(qū)域能源、多能互補、綜合能源管理等各種名詞層出不窮，各個方向的關注點和重點有哪些差別？電網公司相繼成立了綜合能源服務公司，綜合能源是否是下一個風口？綜合能源有哪些具體內容、技術和應用場景？

工業(yè)園區(qū)與綜合能源的定義

1、我國三代電力系統(tǒng)（三代電網）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)以小機組（燃煤、油氣、小水電）、低電壓、獨立電網為主，屬于初級階段的發(fā)展模式，經歷了50年左右的發(fā)展過程；第二代以化石、核電、水電的大機組、超高壓、大電網為主，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，可再生能源等非化石能源占比達70%-80%以上，骨干網與分布式電源相結合，主干電網與局域配網、微網相結合，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，是新形勢下推動能源轉型發(fā)展、構成新一代能源系統(tǒng)核心的新一代電力系統(tǒng)。西門子針對性的提出了“4D”模型，主要基于分布式能源和能源雙向流動平衡的能源互聯(lián)網概念，“4D”即指：低碳、分布式、市場化、數字化。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

園區(qū)一般是指由政府（民營企業(yè)與政府合作）規(guī)劃建設的，供水、供電、供氣、通訊、道路、倉儲及其他配套設施齊全、布局合理且能夠滿足從事某種特定行業(yè)生產和科學實驗需要的標準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，園區(qū)的發(fā)展可以分為三個階段：

• 園區(qū)1.0：主要是提供基礎設施的物理空間

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

• 園區(qū)3.0：在2.0的基礎上加上產業(yè)鏈的整合、網絡化、提供創(chuàng)新機制和生態(tài)氛圍，借助共享經濟及IT技術，構筑智慧園區(qū)。

園區(qū)的種類很多，據不完全統(tǒng)計，中國各類產業(yè)園區(qū)有將近15000多個，省級以上的產業(yè)園有1700多個，國家級的產業(yè)園有400多個。產業(yè)園是整個經濟的基礎，對經濟的貢獻可達30%以上，成為經濟發(fā)展的重要推動力。

目前園區(qū)的發(fā)展主要面臨四個方面的挑戰(zhàn)：

• 產業(yè)園區(qū)的定位不清晰，產業(yè)鏈多而短，關聯(lián)度不高

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

• 針對園區(qū)企業(yè)自身發(fā)展的挑戰(zhàn)，沒有形成企業(yè)集群的競爭力

• 園區(qū)的投入產出、人才、技術、資金的吸引力，傳統(tǒng)開發(fā)型園區(qū)的轉型

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換的概念，原來粗放、高增長、高能耗的管理模式要提高能源轉化水平，提升產業(yè)集中度，降低能源成本。山東作為園區(qū)大省，是新舊動能轉換的示范區(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：涵蓋多種能源（一次、二次），包括電力、燃氣和冷熱等

• 二是綜合能源服務：包括工程服務、投資服務和運營服務

個人認為綜合能源的重點在“綜合”上，綜合包含多種含義：

• 集中/電網+分布式

• 水電氣熱多種能源

• 化石能源+可再生能源

• 能源供應+配送+使用

• 最新的信息通信技術、電力電子+傳統(tǒng)物理設備+運營模式

所以，個人比較認可的綜合能源的定義是指根據某一區(qū)域內的能源結構和資源稟賦，優(yōu)化配置傳統(tǒng)化石能源和各種新能源，同時結合熱泵、儲能等先進技術，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)用戶提供冷熱電產品的能源解決方案。

4、分布式與綜合能源的關系

分布式更加強調供應側，是綜合能源的基礎，沒有分布式能源的供應，談不上綜合利用。

以燃氣分布式能源項目為例，在工業(yè)園區(qū)、商業(yè)綜合體、數據中心、學校等市場中，工業(yè)園區(qū)中分布式能源項目的裝機容量、項目數量占比都是最大的。

園區(qū)綜合能源技術方案

對于智慧園區(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：數字化、信息化開放平臺的建設

• 安全：能源安全、運營安全、信息安全

上圖是標準的智慧園區(qū)的應用場景，從能源、交通、物流、建筑等角度提供完整的規(guī)劃和設計。

綜合能源涵蓋了以下幾個階段：

• 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：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，設備的能效，能源計量、

• 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用市場，主要關注居民、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比較大的概念，包括熱電聯(lián)、分布式光伏、微網及儲能等方面。它能夠提供從發(fā)電單元到配電系統(tǒng)、儲能、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。

西門子數字化的解決方案主要從以下4個階段來考慮：

• 方案評估：PSS DE即分布式能源系統(tǒng)的數字雙胞胎，主要進行項目仿真，提供方案收益分析的評價基準

• 運行控制優(yōu)化：有兩大平臺SICAM MGC以及Spectrum Power MGMS，主要從可靠性、能源效率，與電力市場交互的數據采集和優(yōu)化來實現(xiàn)整個的運行控制優(yōu)化

• 監(jiān)視和對標：主要是Monet平臺，進行數據搜集，制作報表，對標數據分析

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

PSS DE

西門子PSS DE平臺以數字為依據進行規(guī)劃，定量分析和計算，模擬仿真，以及相關敏感度分析，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)的負荷需求、資源稟賦以及當地電網的條件進行規(guī)劃布置，滿足工業(yè)用戶的需求，達到電網接入的要求

• SINCAL：配電及管網（水熱氣）的模擬分析，包括變電站變壓等級的選擇、升壓站的選擇等如何達到最優(yōu)，從供應到管網形成一個比較完整的方案，然后對整個系統(tǒng)進行評估和優(yōu)化。

通過對園區(qū)內能源生產和消耗的數據的評估及預測，對新能源的組成部分以及園區(qū)能量流的計算可以實現(xiàn)包括發(fā)電和冷熱負荷的協(xié)同利用，電源性能的優(yōu)化，以及電熱水氣的網絡分析，能源的經濟優(yōu)化，通過優(yōu)化、經濟分析，實現(xiàn)能源供應的安全性和經濟性的平衡管理，輔助實現(xiàn)多種能源的平衡管理。

上圖是某規(guī)劃的應用場景，該應用場景是模塊化的布置，包括企業(yè)和園區(qū)級別的模塊，涵蓋了新能源供應、監(jiān)控中心、微網、能源管理平臺、儲能、計量計費等方面。

Spectrum Power MGMS

左邊是綜合能源并網/孤島運行模式的界面顯示，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，可以選擇經濟最優(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，下方是儲能和發(fā)電單元配合的充放電曲線；右邊是負荷維度，右下角是實時市場的波動曲線。

西門子綜合能源控制優(yōu)化的特點：

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

• 控制策略是運行成本和環(huán)境影響綜合目標平衡的協(xié)同：實現(xiàn)了多目標和基于很多約束條件的經濟性優(yōu)化調度

一個區(qū)域內的多個微網，可以基于P2P交易和去中心化的區(qū)塊鏈技術，實現(xiàn)全新的商業(yè)模式。

MONET

把風電、光伏、微燃機、天然氣等多種能源的供應，和大電網，以及工業(yè)用戶、電動汽車、樓宇用戶等負荷通過這個平臺進行統(tǒng)一管理，該平臺主要面向未來互聯(lián)網云端，它支持MQTT和AMQP標準的物聯(lián)網協(xié)議，也可以支持其他的通信協(xié)議，云端部署，可靠性強，采集的數據用于分析，提供能源優(yōu)化決策。

能源管理服務平臺

通過能源數據的采集、分析、記錄、可視化，實現(xiàn)工廠或建筑能源消耗透明化，進行能源控制和優(yōu)化，提高能源效率。

能源采集包含上圖中的4個層級：

• 現(xiàn)場設備層：表計的安裝及計量、變頻器、電機、執(zhí)行閥、電表等

• 通訊層：支持多種的通信協(xié)議

• 服務器：控制系統(tǒng)、故障和報警管理等

• 系統(tǒng)層：商業(yè)能源管理（能源采購、預測、電力SCADA功能）、能源與原料平衡管理、監(jiān)視和報表

西門子配網管理系統(tǒng)的先進性主要體現(xiàn)在：

• 故障定位/恢復：故障定位預測，自動故障隔離及電網恢復，通過故障分析/預測提高電網運行效率

• 停電管理：強大的預測模型，應對極端天氣情況的暴風模式，高效整合的工作流程縮短恢復時間

• 新能源集成：負荷峰值管理，穩(wěn)定電壓，通過穩(wěn)定的電網運行降低成本

整個基礎系統(tǒng)建好之后，搭在一個區(qū)域能源大數據平臺上，最底層的數據上傳到大數據中心，最上方的工業(yè)大數據平臺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、應用開放商、IT集成商、技術供應商、IaaS服務供應商以及設備互聯(lián)開放商提供開放的生態(tài)系統(tǒng)，開創(chuàng)新的合作機遇。

國內外綜合能源應用案例

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

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

當時是第一次提“綜合能源”這一概念，信息技術是智能電網的重要推動力量，通過信息的獲取、傳遞和利潤模式來促進智能電網的發(fā)展，實現(xiàn)復雜電網的可管可控以及整個電網的效率。它包括了微電網、充電樁、配電自動化、智能信息技術應用、綜合通信、綜合能源管理以及電力網絡規(guī)劃。

結合新加坡城市“5個9”可靠性要求，設置了“手拉手”的閉環(huán)結構，不同的花瓣之間相互聯(lián)絡，正常情況下聯(lián)絡斷路器斷開運行，確保了“5個9”可靠性的電網結構。

上圖是集基礎平臺建設、基礎設施建設和系統(tǒng)集成示范的綜合能源規(guī)劃。

• 落地基礎：廣州區(qū)開發(fā)具備相應的政策、技術環(huán)境、實施基礎；項目均有具體的技術方案且通過審核，2018年主要項目基本建設完成。

• 項目的投資預算：總投資約58億元，主要為項目單位自籌。

• 項目的經濟、社會效益：經濟價值好，節(jié)能減排效益顯著，全面推動能源產業(yè)升級。

• 項目的主要特點：能源互聯(lián)網全要素綜合示范，體量大、政府統(tǒng)籌、企業(yè)自主投資，示范作用顯著。

2、德國基于生物質能的多能互補示范項目

項目描述：

為達成2050年能源改革所實施的明星級示范項目，利用屋頂光伏、風力發(fā)電、沼氣發(fā)電、冷熱電三聯(lián)供和電動汽車等，可再生能源發(fā)電量可達小鎮(zhèn)2500人口需求的300%以上。

方案特點：

• 建立微電網控制系統(tǒng)對可再生能源發(fā)電進行統(tǒng)一管理與控制

• 進行發(fā)電預測和負荷管理，實現(xiàn)供需平衡

• 建立儲能系統(tǒng)解決可再生能源發(fā)電過剩問題

• 建立智能微電網系統(tǒng)，與電網實現(xiàn)協(xié)調互補，保證微電網和周邊電網穩(wěn)定

客戶收益：

• 居民減少用電費、小鎮(zhèn)減少電網使用費

• 發(fā)電設備利用更高效，更安全

• 小鎮(zhèn)能源平衡流動，能源使用效率提高

3、德國市政綜合運營商

1998年德國能源經濟法案出來之后，形成了大的開放局面，實行配售分離和輸配分離的政策，德國電力市場自由化實現(xiàn)了：

• 廠網分開

• 輸配分離

• 發(fā)電側市場競爭

• 用戶可選零售商

• 電網所有權和使用權分開（部分）

德國輸電運營商有4家，700多家配電網運營商，經過20多年的發(fā)展，有1000多家售電公司。此外還有50家只經營發(fā)電業(yè)務的發(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家新加入的市場參與商。

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

配網線路總長度：0.16萬千米，主要電壓等級為20kv和0.4kv，包含少量110kv并網線路，有4個110kv變電站，以及約469個20kv變電/開關機中壓直連負載點

2012年負荷數據：

• 電力需求約695GWh

• 峰值負荷約126MW

2012年電力裝機數據：

• 熱電聯(lián)產機組約48MW，年發(fā)電量約180GWh（需求的26%）

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

• 水電、生物質、工業(yè)尾氣等發(fā)電機組合計約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，還供應飲用水、城市公交、溫泉服務、通信網絡，是一個真正的綜合能源服務供應商。

問題及思考

北京先見的彭立斌彭總從6個方面提出了構建綜合能源服務市場的關鍵問題，本人的看法基本相同：

以非正常手段推銷綜合能源服務

以綜合能源服務的名義增加用戶負擔

以綜合能源服務業(yè)務轉移主業(yè)利潤

混淆管制業(yè)務和競爭性業(yè)務界限

應盡量避免缺乏物聯(lián)網基礎的項目

應盡量避免缺乏健全管理體系的項目

以下幾個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、進度開發(fā)：如何結合園區(qū)的開發(fā)及產業(yè)招商入駐的進度進行綜合能源的匹配？如果前期投入較大，負荷引進不來，錢就會虧損，但是如果前期能源供應不上，又會影響招商引資，所以這是一個平衡的問題。

3、政策體制：如何取得增量配網與市政配套的利益博弈與平衡？