綜合能源服務(wù)模式成效調(diào)查

文 | 封紅麗

作者供職于中電能源情報研究中心

為適應(yīng)能源發(fā)展新形勢，抓住新的商業(yè)機遇，搶占新一輪產(chǎn)業(yè)發(fā)展制高點，各能源企業(yè)紛紛加快向綜合能源服務(wù)轉(zhuǎn)型的步伐。當前，綜合能源服務(wù)已經(jīng)成為能源跨界競爭的主戰(zhàn)場，既是其他能源企業(yè)涉足電網(wǎng)市場的入口，也是電網(wǎng)公司進軍其他能源領(lǐng)域的出口。在政策、市場、技術(shù)等多重因素作用下，綜合能源服務(wù)正由概念導(dǎo)入、項目孵化邁向市場驗證階段。

天津是最早開展綜合能源服務(wù)的省份之一，特別是國網(wǎng)（天津）綜合能源服務(wù)有限公司早在2017年10月就在濱海中新生態(tài)城注冊成立，是國網(wǎng)公司系統(tǒng)內(nèi)首個綜合能源服務(wù)公司。

為此，筆者重點調(diào)研了位于天津的國網(wǎng)客服中心北方園區(qū)、北辰商務(wù)中心辦公綜合能源示范工程等項目，以期了解其在綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的實踐情況、運行成效及未來的規(guī)劃方面的做法，借鑒其在運營和商業(yè)模式上的經(jīng)驗，為其他開展綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)的企業(yè)提供參考。

綜合能源服務(wù)典型案例一：國網(wǎng)客服中心

國網(wǎng)客服中心位于天津市東麗區(qū)東麗湖邊，于2015年6月投運，總建筑面積達14.28萬平方米，包括運行監(jiān)控中心、呼叫中心、生產(chǎn)區(qū)服務(wù)中心、生活區(qū)服務(wù)中心等10棟樓宇，日常可以容納2600余人辦公和生活。作為集生產(chǎn)、辦公、生活為一體的大型園區(qū)，北方園區(qū)已經(jīng)實現(xiàn)了綠色復(fù)合型能源網(wǎng)建設(shè)與智慧服務(wù)型創(chuàng)新園區(qū)建設(shè)，并取得綠色建筑標識認證。

園區(qū)以電能為唯一外部能源，通過建設(shè)光伏發(fā)電、地源熱泵、冰蓄冷等多種能源轉(zhuǎn)換裝置，并創(chuàng)新性地使用光伏發(fā)電樹、發(fā)電單車以及國內(nèi)首個應(yīng)用于工程實踐的發(fā)電地磚等，規(guī)模化高效應(yīng)用區(qū)域太陽能、地?zé)崮堋⒖諝鉄崮?類可再生能源。依托綠色復(fù)合能源網(wǎng)運行調(diào)控平臺，實現(xiàn)對園區(qū)冷、熱、電、熱水的綜合分析、統(tǒng)一調(diào)度和優(yōu)化管理。

綠色復(fù)合能源網(wǎng)運行調(diào)控平臺主要包括光伏發(fā)電系統(tǒng)、地源熱泵、冰蓄冷、太陽能空調(diào)系統(tǒng)、太陽能熱水、儲能微網(wǎng)、蓄熱式電鍋爐七個子系統(tǒng)：

（1）光伏發(fā)電系統(tǒng)∶總?cè)萘繛?13千瓦，其中在8棟樓的屋頂安裝裝機容量785千瓦的多晶硅光伏組件，屋頂及連廊南立面安裝了裝機容量28千瓦的薄膜光伏；

（2）儲能微網(wǎng)系統(tǒng)∶由50千瓦×4小時鉛酸電池儲能、48千瓦光伏發(fā)電以及40千瓦公共照明組成；

（3）太陽能空調(diào)系統(tǒng)∶可以供冷、供暖以及提供生活熱水。屋頂鋪設(shè)630平方米槽式集熱器，夏季供冷時，由高溫導(dǎo)熱油驅(qū)動溴化鋰吸收式冷水機組制備冷凍水；冬季供熱時，通過油—水換熱器進行熱交換產(chǎn)生空調(diào)熱水。配置兩臺總制冷量為1060千瓦的風(fēng)冷冷水機組及3臺總輸入功率57千瓦的空氣源熱泵作為后備冷熱源；

（4）太陽能熱水：利用太陽能集熱器制備生活熱水。在屋頂鋪設(shè)約1470平方米的承壓玻璃真空管（U形管）。蓄熱式電鍋爐的蓄熱水箱高溫水作為熱水補充；

（5）冰蓄冷系統(tǒng)：與地源熱泵和基載制冷機組配合夏季為園區(qū)供冷。兩臺雙工況機組，總制冷量6300千瓦，制冰量4284千瓦，放置在地下室集中能源站；采用蓄冰盤管形式，蓄冰總量10000冷噸/時，放置在地下；

（6）地源熱泵系統(tǒng)：與冰蓄冷和基載制冷機組配合為園區(qū)夏季供冷，與蓄熱式電鍋爐配合冬季為園區(qū)供暖。三臺地源熱泵機組，放置在集中能源站，總制冷量3585千瓦，制熱量3801千瓦；室外629口地源熱泵井，分布在八塊區(qū)域；

（7）蓄熱式電鍋爐系統(tǒng)：與地源熱泵配合冬季為園區(qū)供暖，同時作為太陽能熱水的補充熱源。四臺電鍋爐，總制熱量8280千瓦，放置在集中能源站，三組蓄熱水箱，總體積2025立方米，放置在地下。

據(jù)悉，該平臺每天零點對前一天園區(qū)的能源使用狀態(tài)進行綜合分析，并且根據(jù)節(jié)能或經(jīng)濟等不同的需求模式，生成當天園區(qū)各能源子系統(tǒng)的綜合運行方案，實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)多種能源的優(yōu)化協(xié)調(diào)、經(jīng)濟運行。6月29日當天顯示的整個北方園區(qū)能效比高達4.97，可再生能源占比達43.57%。其在智能電網(wǎng)、微電網(wǎng)運行調(diào)控、分布式電源接入、即時協(xié)同等方面開展了大量創(chuàng)新技術(shù)的研究和應(yīng)用，取得了一定成果。

國網(wǎng)（天津）綜合能源服務(wù)公司技術(shù)負責(zé)人楊延春介紹，園區(qū)內(nèi)各種能源系統(tǒng)的布局原則，即能打地源熱泵的地方全部打井，屋頂能鋪光伏的全部鋪光伏，并輔以蓄冷蓄熱設(shè)備，整體經(jīng)濟性較好。由于天津風(fēng)資源并不是很好，利用天然氣的風(fēng)險也較大（天然氣價格又不穩(wěn)定，難以保證經(jīng)濟性），因此在該系統(tǒng)中沒有體現(xiàn)。

就國網(wǎng)客服中心北方園區(qū)的經(jīng)濟效益而言，目前該區(qū)已投運三年，運行效果良好，經(jīng)濟效益也初顯成效。其中，北方園區(qū)冰蓄冷系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)、蓄熱式電鍋爐系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、太陽能空調(diào)系統(tǒng)、運行調(diào)控平臺七項的年效益總計達987.7萬元。地源熱泵系統(tǒng)效益最為明顯，其次是光伏發(fā)電系統(tǒng)，具體見圖1。

圖1 國網(wǎng)客服中心北方園區(qū)綜合能源系統(tǒng)經(jīng)濟效益分析

從經(jīng)濟效益占比看，地源熱泵經(jīng)濟性最好，占比為53%；其次，光伏發(fā)電系統(tǒng)、運行調(diào)控平臺、太陽能熱水系統(tǒng)節(jié)省費用排在第二階梯，分別占16%、11%和9%；太陽能空調(diào)系統(tǒng)、冰蓄冷系統(tǒng)和蓄熱式電鍋爐分別僅占5%、5%和1%。

從節(jié)約成本角度看，按目前國網(wǎng)客服中心北方園區(qū)能源系統(tǒng)試運行數(shù)據(jù)計算，北方園區(qū)每年累計節(jié)約電量約1100.2萬千瓦時，年節(jié)約電費共計987.7萬元，預(yù)計到2020年將節(jié)約5056.2萬元，2022年節(jié)約7078.6萬元，具體見圖2。

從環(huán)境效益看，按目前北方園區(qū)能源系統(tǒng)運行一年節(jié)約能源數(shù)據(jù)，折算標煤3531噸左右，減排二氧化碳約1萬噸，二氧化硫約73噸，氮氧化物約40噸。

值得注意的是，國網(wǎng)客服中心還采用了“7+1”綜合能源托管服務(wù)模式，是國內(nèi)率先以電為中心、靈活接納多種能源形式的綜合能源供應(yīng)系統(tǒng)，創(chuàng)新屋頂光伏、光儲微網(wǎng)、太陽能空調(diào)、太陽能熱水、冰蓄冷空調(diào)、地源熱泵、蓄熱式電鍋爐等七個能源子系統(tǒng)集成應(yīng)用，并依托能源調(diào)控平臺提供能源優(yōu)化和托管服務(wù)。這種以電為中心、多方共贏的能源托管模式成為天津乃至全國重點園區(qū)模仿的標桿，并正在寶坻中關(guān)村科技城等6個新建重點園區(qū)全面復(fù)制應(yīng)用。

圖2 2016-2022年北方園區(qū)年節(jié)約成本趨勢

綜合能源服務(wù)典型案例二：北辰商務(wù)中心綠色辦公綜合能源示范工程

北辰商務(wù)中心辦公大樓綜合能源示范工程是天津唯一的國家級產(chǎn)城融合示范區(qū)。作為這一示范工程的主要建筑北辰商務(wù)中心大樓，是北辰經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)管委會所在地，同時也有部分園區(qū)企業(yè)進駐。它利用產(chǎn)業(yè)、城鎮(zhèn)融合發(fā)展帶來的負荷多樣性，即居民負荷和工商業(yè)負荷的互補性，為綜合能源供應(yīng)和靈活調(diào)配提供了便利。該示范工程由國網(wǎng)天津城東公司負責(zé)規(guī)劃、設(shè)計，利用商務(wù)中心屋頂、停車場及相鄰湖岸等場地資源，建設(shè)了太陽能光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)光儲微網(wǎng)、地源熱泵、電動汽車充電樁五個系統(tǒng)，及一個綜合能源智慧管控平臺。

北辰商務(wù)中心大樓綜合能源示范工程于2016年11月動工，2017年5月投入運行，目前運行良好，示范作用顯著。該示范工程主要包括6部分內(nèi)容：(1)利用商務(wù)中心屋頂、車棚建設(shè)總?cè)萘繛?86.2千瓦的光伏發(fā)電系統(tǒng)；（2）利用湖岸建設(shè)7臺5千瓦風(fēng)機風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)；（3）利用一套容量為50AH的磷酸鐵鋰電池儲能單元，打造風(fēng)光儲一體化系統(tǒng)；（4）利用3臺地源熱泵機組建設(shè)供冷供熱系統(tǒng)；（5）在大樓兩側(cè)構(gòu)建電動汽車充電樁系統(tǒng)，并同步開展“津e行”電動汽車分時租賃業(yè)務(wù)；（6）在以上五大系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，搭建綜合能源智慧管控平臺。它能夠統(tǒng)籌商務(wù)中心能源生產(chǎn)、儲存、配置及利用四個環(huán)節(jié)的能源監(jiān)測、控制、調(diào)度和分析功能，同時提供發(fā)電、供熱、制冷、熱水等多種服務(wù)，促進清潔能源即插即用、友好接入，實現(xiàn)多種能源互聯(lián)互補、協(xié)同調(diào)控、優(yōu)化運行，保障商務(wù)中心能源綠色高效利用。

利用綜合能源智慧管控平臺可以實時監(jiān)測控制各產(chǎn)能系統(tǒng)的出力，可實現(xiàn)三種形式的能源互動：第一種是儲能系統(tǒng)與光伏發(fā)電系統(tǒng)互動，利用儲能系統(tǒng)來平滑光伏出力；第二種是儲能系統(tǒng)與電網(wǎng)互動，實現(xiàn)削峰填谷，利用夜間低谷電蓄能，在白天用電高峰時為商務(wù)中心供能，不僅可以轉(zhuǎn)移用電高峰負荷，提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性，還能通過峰谷電價差為用戶節(jié)省一筆電費支出；第三種是商務(wù)中心溫度趨優(yōu)控制。利用綜合能源智慧管控平臺實時監(jiān)測大樓房間的溫度變化，調(diào)節(jié)地源熱泵冷熱出力，實現(xiàn)辦公環(huán)境舒適度和節(jié)能降耗的最優(yōu)平衡。

北辰商務(wù)中心大樓綜合能源服務(wù)實現(xiàn)了多種能源互聯(lián)互補、管控平臺優(yōu)化調(diào)控，能效比達到2.38，綜合能源利用效率提升19%，新能源自發(fā)自用、儲能系統(tǒng)、地源熱泵以及綜合能源管控平臺的智能控制成效明顯。6月28日當天，可再生能源占比為37%（其中地?zé)崮苷?9%、太陽能8%、風(fēng)能0%）、市電63%。單從用電量角度看，截至2018年6月底，該系統(tǒng)中總的用電量為429.74萬千瓦時，其中使用新能源發(fā)電30.5萬千瓦時，剩下的全部來自市電，新能源電量占比已達7%。

從經(jīng)濟效益來看，該示范工程共投資約1000萬元，扣除天津市政府240多萬元的項目補貼，預(yù)計不到7年能收回全部投資成本，好于預(yù)期。其中，（1）光伏發(fā)電系統(tǒng)∶自2017年5月8日投運，截至2018年6月底，光伏總發(fā)電量282869kWh，其中上網(wǎng)電量3360kWh、自發(fā)自用電量279509kWh，總節(jié)約費用約37.16萬元；（2）風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)∶自2017年9月30日正式投運，截至目前，發(fā)電量約69156kWh，節(jié)能費用約6.08萬元；（3）儲能系統(tǒng)∶2017年5月8日投運，截至目前，節(jié)能費用約1.53萬元；（4）地源熱泵供熱（冷）系統(tǒng)自2017年5月8日投運，截至目前，地源熱泵利用地?zé)崮転樯虅?wù)中心供冷供熱，較傳統(tǒng)的供冷、供熱運行費用，節(jié)約運行費用約54.56萬元。綜上，該示范工程自2017年5月8日投運，截至2018年6月底，節(jié)能量為208萬kWh，節(jié)能費用為141.06萬元，減少溫室氣體CO2排放量2073.1噸。

目前，國網(wǎng)天津城東公司正在積極推進產(chǎn)城融合示范區(qū)5.9平方公里核心區(qū)城市能源互聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃工作。除光伏、風(fēng)電、地源熱泵，未來城東公司還計劃在該區(qū)域引入綜合能源站等新型供能方式，優(yōu)化能源綜合供應(yīng)策略，進一步提升能源供應(yīng)效率。國網(wǎng)天津城東公司營銷部綜合能源專責(zé)楊國朝表示，今后在該示范區(qū)還將加入智能家居的理念，建設(shè)成生態(tài)、綠色的智慧園區(qū)。

未來規(guī)劃

在推進綜合能源服務(wù)實踐中，國網(wǎng)天津公司也談了一些他們的體會。他們認為提供整體解決方案是方向，互利、共贏、開放的平臺化運作是潮流，標準、數(shù)據(jù)是競爭制高點，客戶、技術(shù)、渠道等獨特資源是硬實力，國家電網(wǎng)品牌效應(yīng)是軟實力。同時，機制調(diào)整能力是提升效率效益的關(guān)鍵，需要解放思想，補短揚長，加快提升。

對于未來的市場布局，他們提出三點原則：一是堅持“先搶點再抓面”，開展近期布局。集中優(yōu)勢資源，搶先布局園區(qū)等優(yōu)質(zhì)市場，與“互聯(lián)網(wǎng)+智慧園區(qū)”深度融合，以示范工程帶動品牌提升，逐步向大型公建、工業(yè)企業(yè)等市場延伸。二是堅持“先縱向后橫向”，開展遠期布局。圍繞能源生產(chǎn)和消費市場縱向布局，適時向其他能源領(lǐng)域橫向拓展，構(gòu)建以電為中心的綜合能源生態(tài)系統(tǒng)，最終以合資、并購等方式推動市場整合。三是堅持“強標準集數(shù)據(jù)”，開展重點布局。以標準和數(shù)據(jù)為主線，把標準作為掌握市場主導(dǎo)權(quán)的關(guān)鍵，把數(shù)據(jù)作為核心資源，打造核心競爭力。