區(qū)域型綜合能源服務(wù)平臺(tái)研究

區(qū)域型綜合能源服務(wù)平臺(tái)研究

鄧安萍摘要：當(dāng)前，國(guó)家倡導(dǎo)清潔能源、可再生能源的可持續(xù)發(fā)展，南方電網(wǎng)企業(yè)已向智能電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商、能源產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈整合商、能源生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)商轉(zhuǎn)型。本文結(jié)合深圳智能電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)及市場(chǎng)化售電業(yè)務(wù)開展，對(duì)綜合能源在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)的現(xiàn)狀和問(wèn)題進(jìn)行了分析。為促進(jìn)智慧能源在智能電網(wǎng)基礎(chǔ)上的發(fā)展，提出了區(qū)域型綜合能源服務(wù)平臺(tái)創(chuàng)新性研究設(shè)想，區(qū)域平臺(tái)將成為電網(wǎng)調(diào)度、電力市場(chǎng)交易中心和用戶之間的能源服務(wù)橋梁，實(shí)現(xiàn)為電網(wǎng)、用戶提供優(yōu)化的增值服務(wù)方案。關(guān)鍵詞：分布式能源;儲(chǔ)能;需求側(cè)響應(yīng);服務(wù)平臺(tái)一、研究背景及必要性清潔能源、可再生能源，是國(guó)家能源發(fā)展轉(zhuǎn)型方向，智能電網(wǎng)、電力市場(chǎng)的發(fā)展，為分布式能源消納、多種形式的電力用戶，承擔(dān)了社會(huì)責(zé)任、提供了電力保障。電力作為用戶需求的主要能源，已成為資源充分利用、能源高效使用的核心。未來(lái)能源建設(shè)運(yùn)營(yíng)，需要建立以電力為核心的綜合能源管理模式。南方（以廣東起步）電力現(xiàn)貨市場(chǎng)在全國(guó)范圍內(nèi)率先進(jìn)入結(jié)算試運(yùn)行，成為電力市場(chǎng)建設(shè)的重要里程碑，充分驗(yàn)證了市場(chǎng)規(guī)則的正確性、技術(shù)系統(tǒng)的可靠性以及業(yè)務(wù)流程的合理性，為國(guó)家電力市場(chǎng)建設(shè)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。在電力市場(chǎng)交易業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上，研究針對(duì)中小型電力用戶，對(duì)其業(yè)務(wù)開拓至能源交易范疇，其中，用戶能源類型包括光伏、生物質(zhì)能、風(fēng)力發(fā)電及燃?xì)馊?lián)供等分布式發(fā)電、用戶側(cè)儲(chǔ)能以及電動(dòng)汽車V2G蓄電池;用戶負(fù)荷除需供電外，還包括供冷、供熱。為其建立綜合能源管理平臺(tái)、能效分析平臺(tái)和能源交易平臺(tái)，研究網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)安全、開展技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估，提出業(yè)務(wù)發(fā)展及優(yōu)化的商業(yè)模式。根據(jù)《南方電網(wǎng)公司發(fā)展規(guī)劃綱要》，為深刻把握公司發(fā)展面臨的機(jī)遇挑戰(zhàn)。一方面我國(guó)經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期向好態(tài)勢(shì)為電網(wǎng)業(yè)務(wù)提供持續(xù)發(fā)展空間，全面深化改革為公司提供政策機(jī)遇，新業(yè)態(tài)將為公司業(yè)務(wù)提升提供支撐。另一方面，新輸配電價(jià)機(jī)制對(duì)公司經(jīng)營(yíng)管理帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，能源供給與用電結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變倒逼公司深化轉(zhuǎn)型發(fā)展，能源需求多樣化對(duì)公司服務(wù)升級(jí)提出新要求。第四次工業(yè)革命對(duì)電網(wǎng)格局、商業(yè)模式帶來(lái)沖擊和機(jī)遇。隨著人民美好生活的多樣化，公司面臨的主要矛盾是多層次、高質(zhì)量用能用電需求與能源電力發(fā)展現(xiàn)狀所決定的供給矛盾。解決這一矛盾，必須緊跟趨勢(shì)、對(duì)標(biāo)一流，推進(jìn)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，打造具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的世界一流供電企業(yè)。二、現(xiàn)狀及問(wèn)題分析結(jié)合深圳智能電網(wǎng)規(guī)劃研究、建設(shè)示范，對(duì)綜合能源在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)的現(xiàn)狀和問(wèn)題分析如下：2.1電源側(cè)深圳地區(qū)電源裝機(jī)類型包括有核電、火電及抽水蓄能、光伏發(fā)電和生物質(zhì)能發(fā)電，其占比分別為42.9%、54%、1.12%和1.13%。非化石電量占比指標(biāo)達(dá)到68.4%，在全國(guó)大中城市中排名第一。深圳地區(qū)能源供應(yīng)保障壓力仍然存在，220kV及以下本地電源裝機(jī)容量相對(duì)不足，逾60%的負(fù)荷需通過(guò)500kV變電站下送，而部分500kV變電站重載主變已接近穩(wěn)定斷面限值。深圳電網(wǎng)清潔能源滲透率不高，保底電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不堅(jiān)強(qiáng)、防災(zāi)抗災(zāi)能力弱，且缺乏本地黑啟動(dòng)電源。由于地理?xiàng)l件、用地性質(zhì)受限，深圳無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模風(fēng)力場(chǎng)建設(shè)、大面積區(qū)域集中式光伏發(fā)電，而屋頂光伏、建筑光伏以及生物質(zhì)能發(fā)電，是目前深圳地區(qū)適宜開展的分布式電源建設(shè)類型。依托于天然氣的冷熱電三聯(lián)供，則可以實(shí)現(xiàn)建設(shè)分布式能源站，為用戶提供包括供電在內(nèi)的，還包括為用戶提供供冷、供熱的能源服務(wù)。深圳電網(wǎng)負(fù)荷密度居全國(guó)首位，發(fā)展分布式能源具有先天優(yōu)勢(shì)，如工業(yè)園區(qū)、大型樓宇具備配置分布式能源的發(fā)展條件。采取何種形式的分布式發(fā)電，可根據(jù)能源資源、條件，進(jìn)行選擇。同時(shí)，全市分布式能源規(guī)劃，還未達(dá)到有指標(biāo)可落實(shí)的階段。國(guó)內(nèi)對(duì)于分布式光伏電源、電動(dòng)汽車、垃圾發(fā)電等補(bǔ)貼力度不斷減弱、天然氣價(jià)格制約因素，深圳市未出臺(tái)相關(guān)政策支持機(jī)制，在一定程度上削弱了客戶建設(shè)分布式能源的積極性。2016年，深圳峰谷電力負(fù)荷差最高達(dá)2倍之多，2017年為1.5倍，對(duì)系統(tǒng)的靈活調(diào)峰有較大要求。目前，已建成寶清儲(chǔ)能站6MW、潭頭站儲(chǔ)能5MW/11MWh，為提高系統(tǒng)調(diào)峰靈活性提供了有限的支撐。因此，十三五、十四五期間，仍需在負(fù)荷中心區(qū)建設(shè)一批分布式電源，因地制宜推進(jìn)儲(chǔ)能裝置建設(shè)，提升本地電源調(diào)峰能力。電網(wǎng)側(cè)2.2主網(wǎng)處于構(gòu)建全生命周期管理體系階段?；谠O(shè)備在線、離線狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息，以資產(chǎn)策略為引導(dǎo)、以資產(chǎn)績(jī)效分析為手段、以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和信息系統(tǒng)為支撐，穩(wěn)步、有序推進(jìn)全生命周期管理體系建設(shè)，覆蓋項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)、物資采購(gòu)、工程建設(shè)、運(yùn)維檢修等各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理的高效性，提升資產(chǎn)利用效率。配網(wǎng)方面，服務(wù)城鎮(zhèn)化建設(shè)，要根本解決重過(guò)載、低電壓等突出問(wèn)題，差異化提升供電可靠性和配電網(wǎng)網(wǎng)架靈活性，加強(qiáng)配電網(wǎng)搶修和不停電作業(yè)能力，保障用戶供電可靠水平。目前，配網(wǎng)規(guī)劃內(nèi)外部環(huán)境已發(fā)生顯著變化，外部變化如電動(dòng)汽車及儲(chǔ)能的快速發(fā)展、配網(wǎng)裝備技術(shù)水平的提升等，內(nèi)部變化如深圳局創(chuàng)建世界一流電網(wǎng)各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)如降低客戶平均停電時(shí)間、優(yōu)化營(yíng)商環(huán)境、提升獲得電力指標(biāo)、降低報(bào)廢資產(chǎn)凈值等。配電網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)方面，覆蓋率已逐年提升，將開展主動(dòng)配電網(wǎng)、交直流混合配電網(wǎng)示范建設(shè)，提升配電網(wǎng)柔性化水平，提高配電網(wǎng)靈活性及適應(yīng)性，滿足分布式能源及多元負(fù)荷“即插即用”需求，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)高效互動(dòng)，推動(dòng)配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)由被動(dòng)控制向主動(dòng)控制、主動(dòng)管理轉(zhuǎn)變。儲(chǔ)能方面，通過(guò)建設(shè)分布式儲(chǔ)能、臺(tái)區(qū)儲(chǔ)能，為電網(wǎng)提供黑啟動(dòng)電源、為用戶提供應(yīng)急電源和儲(chǔ)備電源。因此，需統(tǒng)籌利用區(qū)域分布式能源資源，因地制宜建設(shè)多模式微網(wǎng)，提高電網(wǎng)薄弱地區(qū)電能質(zhì)量，提供高可靠性區(qū)域優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。2.3用戶側(cè)深圳市內(nèi)已實(shí)現(xiàn)用戶智能電表全覆蓋，包括對(duì)分布式發(fā)電數(shù)據(jù)的收集。部署高級(jí)量測(cè)體系方面，由于深圳市政府尚未出臺(tái)需求側(cè)響應(yīng)機(jī)制、建立用戶參與需求側(cè)響應(yīng)積極性不足，仍未全面開展、推廣。平臺(tái)搭建方面，深圳局信息中心已于2018年6月上線綜合能源管理平臺(tái)，按照業(yè)務(wù)與平臺(tái)統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施的思路，同步進(jìn)行綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)開展和平臺(tái)建設(shè)工作，平臺(tái)已進(jìn)入實(shí)用化階段。由于市場(chǎng)定價(jià)機(jī)制問(wèn)題，基于激勵(lì)或價(jià)格的需求側(cè)響應(yīng)難以大范圍推廣。對(duì)于工商業(yè)用戶，與節(jié)能服務(wù)開展需求響應(yīng)，不僅能夠提供配電網(wǎng)負(fù)荷側(cè)可調(diào)度能力，同時(shí)將能夠以此為依托開展能效托管、儲(chǔ)能、冰蓄冷等綜合能源業(yè)務(wù)。電能作為二次能源，在用戶側(cè)大力推廣電能替代。深圳局從2013年起逐步開展電能替代，至今在研究和推進(jìn)港口岸電、電磁廚房、電蓄冷空調(diào)、軌道交通、電動(dòng)汽車、智能家居等方面取得一定成效。但由于對(duì)煤、油傳統(tǒng)能源的依賴，短期內(nèi)難以轉(zhuǎn)變，使得電能替代技術(shù)水平在短期內(nèi)難以獲得突破性的發(fā)展。隨著能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)普及應(yīng)用，構(gòu)建以能效為核心的綜合能源服務(wù)體系，成為大勢(shì)所趨。深圳局積極開展了大鵬綜合能源示范區(qū)規(guī)劃，部署了16個(gè)綜合能源意向項(xiàng)目、推進(jìn)實(shí)施。但由于缺乏統(tǒng)一的信息管理平臺(tái)，無(wú)法為用戶提供用戶滿意的增值服務(wù)。三、發(fā)展方向引領(lǐng)《深圳智能電網(wǎng)規(guī)劃研究》指出，為促進(jìn)智慧能源發(fā)展，應(yīng)以智能電網(wǎng)為基礎(chǔ)，推進(jìn)綜合能源網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加強(qiáng)多種類型網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，促進(jìn)能源與信息通信基礎(chǔ)設(shè)施深度融合，支撐電、冷、熱、氣、氫等多種能源形態(tài)靈活轉(zhuǎn)化、高效存儲(chǔ)、智能協(xié)同，提高能源的綜合利用效率。建設(shè)綜合能源服務(wù)平臺(tái)，是未來(lái)綜合能源業(yè)務(wù)承接平臺(tái)和重要的服務(wù)資源。需以能源數(shù)據(jù)和開放式技術(shù)構(gòu)架為基礎(chǔ)，構(gòu)建綜合能源服務(wù)管理平臺(tái)，滿足綜合能源業(yè)務(wù)快速變更的需求，實(shí)現(xiàn)各類綜合能源專業(yè)子系統(tǒng)的接入和統(tǒng)一管理，服務(wù)于公司各項(xiàng)綜合能源試點(diǎn)工作開展和公司轉(zhuǎn)型。從而實(shí)現(xiàn)打造綜合能源生態(tài)圈，為各方客戶提供用能方案、信息共享、信用背書、質(zhì)量監(jiān)督和交易合作等服務(wù)。建成高效互動(dòng)能源服務(wù)平臺(tái)，國(guó)際先進(jìn)一流配電網(wǎng)，用戶互動(dòng)率達(dá)70%以上。目前，用戶側(cè)已開展終端型綜合能源管理平臺(tái)建設(shè)，規(guī)模為園區(qū)型、樓宇型及工業(yè)用戶型。其管理系統(tǒng)（如圖1）所示，為用戶終端管理系統(tǒng)。在當(dāng)前電力市場(chǎng)建設(shè)基礎(chǔ)上，向能源零售領(lǐng)域拓展，綜合、統(tǒng)籌分布式能源、儲(chǔ)能和用戶需求側(cè)管理，建立區(qū)域級(jí)綜合能源服務(wù)平臺(tái)，對(duì)上與電網(wǎng)綜合能源管理實(shí)現(xiàn)選擇性信息互通、接收調(diào)度;對(duì)下與園區(qū)、樓宇和大工業(yè)用戶實(shí)現(xiàn)全面信息互通、發(fā)出控制管理指令，統(tǒng)籌能源，優(yōu)化能源合理使用，實(shí)現(xiàn)智能增值服務(wù)。四、解決方案建立區(qū)域型綜合能源服務(wù)平臺(tái)，建立分布式能源與常規(guī)電力系統(tǒng)的信息集成與共享標(biāo)準(zhǔn)，形成對(duì)冷熱電氣等不同形式能源的統(tǒng)一調(diào)度機(jī)制，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)系統(tǒng)智能化調(diào)控，成為連接電網(wǎng)與用戶的能源橋梁、信息互通和實(shí)現(xiàn)有序管理?？蓪?duì)接電力市場(chǎng)交易中心，使客戶主動(dòng)成為購(gòu)售電用戶，為用戶提供可靠、經(jīng)濟(jì)購(gòu)電方案。其系統(tǒng)圖如下：區(qū)域型綜合能源服務(wù)的技術(shù)因素主要有規(guī)劃設(shè)計(jì)、業(yè)務(wù)場(chǎng)景構(gòu)建、業(yè)務(wù)規(guī)則重構(gòu)以及運(yùn)營(yíng)管理。規(guī)劃設(shè)計(jì)包括靜態(tài)負(fù)荷測(cè)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(jīng)濟(jì)性模型;業(yè)務(wù)場(chǎng)景構(gòu)建包括能源網(wǎng)絡(luò)建模、大數(shù)據(jù)分析、邊界條件界定、用戶交互;業(yè)務(wù)規(guī)則重構(gòu)包括交易政策和規(guī)則、期貨現(xiàn)貨能源購(gòu)入、用戶能源供應(yīng)機(jī)制;運(yùn)營(yíng)管理包括實(shí)施負(fù)荷預(yù)測(cè)、運(yùn)營(yíng)優(yōu)化、調(diào)度響應(yīng)。其中，業(yè)務(wù)規(guī)則重構(gòu)和運(yùn)營(yíng)管理是關(guān)鍵?；诋?dāng)前電力交易市場(chǎng)以及電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)中心實(shí)際運(yùn)行，具備與區(qū)域型綜合能源服務(wù)平臺(tái)對(duì)接的條件。由于各類能源系統(tǒng)在能源管理與運(yùn)營(yíng)方式上差別較大，因此通過(guò)構(gòu)建區(qū)域型綜合能源服務(wù)平臺(tái)來(lái)服務(wù)用能系統(tǒng)至關(guān)重要?，F(xiàn)階段典型的綜合能源商業(yè)模式包括有合同能源管理（EMC）模式、政府授權(quán)融資建設(shè)的BT模式、建設(shè)-經(jīng)營(yíng)-轉(zhuǎn)讓的BOT模式、公私合營(yíng)的PPP模式、設(shè)計(jì)-建造-融資-運(yùn)營(yíng)的DBFO模式、B2B模式、B2C模式，這些模式各有優(yōu)缺點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，需選擇合適的商業(yè)模式，平衡各方收益，取得實(shí)施可能與預(yù)期。五、社會(huì)價(jià)值通過(guò)區(qū)域型綜合能源服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)高可靠的能源供應(yīng)系統(tǒng)，通過(guò)綜合能源與規(guī)劃園區(qū)、樓宇和工業(yè)生產(chǎn)的融合，優(yōu)化能源生產(chǎn)環(huán)節(jié)，降低用能成本，實(shí)現(xiàn)能源的低碳化供應(yīng)，提升終端能源利用效率，增加終端能源利用效率和可靠性，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好。預(yù)期社會(huì)價(jià)值如下：（1）符合國(guó)家能源及產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，符合國(guó)家節(jié)約集約循環(huán)的資源策略，響應(yīng)廣東省委省政府“一個(gè)率先、四個(gè)基本”的號(hào)召，可以提升區(qū)域綠色GDP產(chǎn)值。（2）通過(guò)綜合能源利用，建成區(qū)域清潔生態(tài)能源系統(tǒng)，可以有效提高能源利用效率，節(jié)能減排效益顯著：可以減少大量一次能源消耗，可以減少大量二氧化碳排放。經(jīng)初步測(cè)算，可實(shí)現(xiàn)節(jié)約燃煤、減少二氧化碳排放，提高整個(gè)區(qū)域供能系統(tǒng)的整體利用效率、降低污染排放。（3）通過(guò)利用能源互聯(lián)網(wǎng)、智慧能源、清潔能源、用戶互動(dòng)等新技術(shù)，進(jìn)一步提升園區(qū)品質(zhì)，從而吸引更多有綠色能源理念的高新企業(yè)入駐。（4）通過(guò)智能電網(wǎng)、分布式能源的規(guī)劃，有效提高區(qū)域電網(wǎng)供電、供能可靠性，提升供電及綜合能源服務(wù)水平，從而降低用戶的用能成本，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。（5）項(xiàng)目投資商業(yè)模式創(chuàng)新，可通過(guò)合同能源管理、建設(shè)運(yùn)營(yíng)移交等多種商業(yè)模式，推進(jìn)項(xiàng)目落地、增加項(xiàng)目收益，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。關(guān)注生態(tài)協(xié)調(diào)，構(gòu)建智慧管理，為智慧城市的建設(shè)創(chuàng)造可實(shí)施的新型模式。六、政策支持為支持綜合能源轉(zhuǎn)型發(fā)展，并推進(jìn)項(xiàng)目實(shí)施，在能源政策方面重點(diǎn)依據(jù)能源局研究制訂的《2016年能源工作指導(dǎo)意見》、《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見》、《關(guān)于深化石油天然氣體制改革的若干意見》、《國(guó)家能源局關(guān)于可再生能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃實(shí)施的指導(dǎo)意見》、《能源體制改革“十三五”規(guī)劃》等。同時(shí)，提出了能源支持政策，如下表所示，包括規(guī)劃保障、用地保障、資金扶持、技術(shù)支撐、專項(xiàng)政策五個(gè)方面（如表1）。結(jié)束語(yǔ)：區(qū)域型綜合能源服務(wù)平臺(tái)立足電網(wǎng)，從供能側(cè)和用能側(cè)出發(fā)，通過(guò)能源輸送網(wǎng)絡(luò)、