區域型綜合能源服務平臺研究

鄧安萍

摘要：當前，國家倡導清潔能源、可再生能源的可持續發展，南方電網企業已向智能電網運營商、能源產業價值鏈整合商、能源生態系統服務商轉型。本文結合深圳智能電網規劃、建設及市場化售電業務開展，對綜合能源在發電側、電網側和用戶側的現狀和問題進行了分析。為促進智慧能源在智能電網基礎上的發展，提出了區域型綜合能源服務平臺創新性研究設想，區域平臺將成為電網調度、電力市場交易中心和用戶之間的能源服務橋梁，實現為電網、用戶提供優化的增值服務方案。

關鍵詞：分布式能源;儲能;需求側響應;服務平臺

一、研究背景及必要性

清潔能源、可再生能源，是國家能源發展轉型方向，智能電網、電力市場的發展，為分布式能源消納、多種形式的電力用戶，承擔了社會責任、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。未來能源建設運營，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）電力現貨市場在全國范圍內率先進入結算試運行，成為電力市場建設的重要里程碑，充分驗證了市場規則的正確性、技術系統的可靠性以及業務流程的合理性，為國家電力市場建設提供了寶貴經驗。在電力市場交易業務基礎上，研究針對中小型電力用戶，對其業務開拓至能源交易范疇，其中，用戶能源類型包括光伏、生物質能、風力發電及燃氣三聯供等分布式發電、用戶側儲能以及電動汽車V2G蓄電池;用戶負荷除需供電外，還包括供冷、供熱。為其建立綜合能源管理平臺、能效分析平臺和能源交易平臺，研究網絡及數據安全、開展技術經濟評估，提出業務發展及優化的商業模式。

根據《南方電網公司發展規劃綱要》，為深刻把握公司發展面臨的機遇挑戰。一方面我國經濟長期向好態勢為電網業務提供持續發展空間，全面深化改革為公司提供政策機遇，新業態將為公司業務提升提供支撐。另一方面，新輸配電價機制對公司經營管理帶來嚴峻挑戰，能源供給與用電結構轉變倒逼公司深化轉型發展，能源需求多樣化對公司服務升級提出新要求。第四次工業革命對電網格局、商業模式帶來沖擊和機遇。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、高質量用能用電需求與能源電力發展現狀所決定的供給矛盾。解決這一矛盾，必須緊跟趨勢、對標一流，推進戰略轉型，打造具有全球競爭力的世界一流供電企業。

二、現狀及問題分析

結合深圳智能電網規劃研究、建設示范，對綜合能源在電源側、電網側和用戶側的現狀和問題分析如下：

2.1電源側

深圳地區電源裝機類型包括有核電、火電及抽水蓄能、光伏發電和生物質能發電，其占比分別為42.9%、54%、1.12%和1.13%。非化石電量占比指標達到68.4%，在全國大中城市中排名第一。

深圳地區能源供應保障壓力仍然存在，220kV及以下本地電源裝機容量相對不足，逾60%的負荷需通過500kV變電站下送，而部分500kV變電站重載主變已接近穩定斷面限值。深圳電網清潔能源滲透率不高，保底電網結構不堅強、防災抗災能力弱，且缺乏本地黑啟動電源。

由于地理條件、用地性質受限，深圳無法實現大規模風力場建設、大面積區域集中式光伏發電，而屋頂光伏、建筑光伏以及生物質能發電，是目前深圳地區適宜開展的分布式電源建設類型。依托于天然氣的冷熱電三聯供，則可以實現建設分布式能源站，為用戶提供包括供電在內的，還包括為用戶提供供冷、供熱的能源服務。

深圳電網負荷密度居全國首位，發展分布式能源具有先天優勢，如工業園區、大型樓宇具備配置分布式能源的發展條件。采取何種形式的分布式發電，可根據能源資源、條件，進行選擇。同時，全市分布式能源規劃，還未達到有指標可落實的階段。國內對于分布式光伏電源、電動汽車、垃圾發電等補貼力度不斷減弱、天然氣價格制約因素，深圳市未出臺相關政策支持機制，在一定程度上削弱了客戶建設分布式能源的積極性。

2016年，深圳峰谷電力負荷差最高達2倍之多，2017年為1.5倍，對系統的靈活調峰有較大要求。目前，已建成寶清儲能站6MW、潭頭站儲能5MW/11MWh，為提高系統調峰靈活性提供了有限的支撐。

因此，十三五、十四五期間，仍需在負荷中心區建設一批分布式電源，因地制宜推進儲能裝置建設，提升本地電源調峰能力。

電網側

2.2主網

處于構建全生命周期管理體系階段?；谠O備在線、離線狀態監測信息，以資產策略為引導、以資產績效分析為手段、以技術標準和信息系統為支撐，穩步、有序推進全生命周期管理體系建設，覆蓋項目規劃設計、物資采購、工程建設、運維檢修等各個環節，實現設備管理的高效性，提升資產利用效率。

配網方面，服務城鎮化建設，要根本解決重過載、低電壓等突出問題，差異化提升供電可靠性和配電網網架靈活性，加強配電網搶修和不停電作業能力，保障用戶供電可靠水平。目前，配網規劃內外部環境已發生顯著變化，外部變化如電動汽車及儲能的快速發展、配網裝備技術水平的提升等，內部變化如深圳局創建世界一流電網各項關鍵指標如降低客戶平均停電時間、優化營商環境、提升獲得電力指標、降低報廢資產凈值等。

配電網自動化建設方面，覆蓋率已逐年提升，將開展主動配電網、交直流混合配電網示范建設，提升配電網柔性化水平，提高配電網靈活性及適應性，滿足分布式能源及多元負荷“即插即用”需求，實現源網荷儲高效互動，推動配電網實現由被動控制向主動控制、主動管理轉變。

儲能方面，通過建設分布式儲能、臺區儲能，為電網提供黑啟動電源、為用戶提供應急電源和儲備電源。

因此，需統籌利用區域分布式能源資源，因地制宜建設多模式微網，提高電網薄弱地區電能質量，提供高可靠性區域優質的電力服務。

2.3用戶側

深圳市內已實現用戶智能電表全覆蓋，包括對分布式發電數據的收集。部署高級量測體系方面，由于深圳市政府尚未出臺需求側響應機制、建立用戶參與需求側響應積極性不足，仍未全面開展、推廣。平臺搭建方面，深圳局信息中心已于2018年6月上線綜合能源管理平臺，按照業務與平臺統一規劃、分步實施的思路，同步進行綜合能源服務業務開展和平臺建設工作，平臺已進入實用化階段。

由于市場定價機制問題，基于激勵或價格的需求側響應難以大范圍推廣。對于工商業用戶，與節能服務開展需求響應，不僅能夠提供配電網負荷側可調度能力，同時將能夠以此為依托開展能效托管、儲能、冰蓄冷等綜合能源業務。

電能作為二次能源，在用戶側大力推廣電能替代。深圳局從2013年起逐步開展電能替代，至今在研究和推進港口岸電、電磁廚房、電蓄冷空調、軌道交通、電動汽車、智能家居等方面取得一定成效。但由于對煤、油傳統能源的依賴，短期內難以轉變，使得電能替代技術水平在短期內難以獲得突破性的發展。

隨著能源互聯網技術普及應用，構建以能效為核心的綜合能源服務體系，成為大勢所趨。深圳局積極開展了大鵬綜合能源示范區規劃，部署了16個綜合能源意向項目、推進實施。但由于缺乏統一的信息管理平臺，無法為用戶提供用戶滿意的增值服務。

三、發展方向引領

《深圳智能電網規劃研究》指出，為促進智慧能源發展，應以智能電網為基礎，推進綜合能源網絡基礎設施建設，加強多種類型網絡互聯互通，促進能源與信息通信基礎設施深度融合，支撐電、冷、熱、氣、氫等多種能源形態靈活轉化、高效存儲、智能協同，提高能源的綜合利用效率。

建設綜合能源服務平臺，是未來綜合能源業務承接平臺和重要的服務資源。需以能源數據和開放式技術構架為基礎，構建綜合能源服務管理平臺，滿足綜合能源業務快速變更的需求，實現各類綜合能源專業子系統的接入和統一管理，服務于公司各項綜合能源試點工作開展和公司轉型。從而實現打造綜合能源生態圈，為各方客戶提供用能方案、信息共享、信用背書、質量監督和交易合作等服務。

建成高效互動能源服務平臺，國際先進一流配電網，用戶互動率達70%以上。目前，用戶側已開展終端型綜合能源管理平臺建設，規模為園區型、樓宇型及工業用戶型。其管理系統（如圖1）所示，為用戶終端管理系統。

在當前電力市場建設基礎上，向能源零售領域拓展，綜合、統籌分布式能源、儲能和用戶需求側管理，建立區域級綜合能源服務平臺，對上與電網綜合能源管理實現選擇性信息互通、接收調度;對下與園區、樓宇和大工業用戶實現全面信息互通、發出控制管理指令，統籌能源，優化能源合理使用，實現智能增值服務。

四、解決方案

建立區域型綜合能源服務平臺，建立分布式能源與常規電力系統的信息集成與共享標準，形成對冷熱電氣等不同形式能源的統一調度機制，實現多能互補系統智能化調控，成為連接電網與用戶的能源橋梁、信息互通和實現有序管理?？蓪与娏κ袌鼋灰字行?，使客戶主動成為購售電用戶，為用戶提供可靠、經濟購電方案。其系統圖如下：

區域型綜合能源服務的技術因素主要有規劃設計、業務場景構建、業務規則重構以及運營管理。規劃設計包括靜態負荷測算、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;業務規則重構包括交易政策和規則、期貨現貨能源購入、用戶能源供應機制;運營管理包括實施負荷預測、運營優化、調度響應。其中，業務規則重構和運營管理是關鍵?；诋斍半娏灰资袌鲆约半娋W運營中心實際運行，具備與區域型綜合能源服務平臺對接的條件。

由于各類能源系統在能源管理與運營方式上差別較大，因此通過構建區域型綜合能源服務平臺來服務用能系統至關重要。現階段典型的綜合能源商業模式包括有合同能源管理（EMC）模式、政府授權融資建設的BT模式、建設-經營-轉讓的BOT模式、公私合營的PPP模式、設計-建造-融資-運營的DBFO模式、B2B模式、B2C模式，這些模式各有優缺點及風險點，需選擇合適的商業模式，平衡各方收益，取得實施可能與預期。

五、社會價值

通過區域型綜合能源服務平臺的建設，實現高可靠的能源供應系統，通過綜合能源與規劃園區、樓宇和工業生產的融合，優化能源生產環節，降低用能成本，實現能源的低碳化供應，提升終端能源利用效率，增加終端能源利用效率和可靠性，實現環境友好。預期社會價值如下：

（1）符合國家能源及產業發展政策，符合國家節約集約循環的資源策略，響應廣東省委省政府“一個率先、四個基本”的號召，可以提升區域綠色GDP產值。

（2）通過綜合能源利用，建成區域清潔生態能源系統，可以有效提高能源利用效率，節能減排效益顯著：可以減少大量一次能源消耗，可以減少大量二氧化碳排放。經初步測算，可實現節約燃煤、減少二氧化碳排放，提高整個區域供能系統的整體利用效率、降低污染排放。

（3）通過利用能源互聯網、智慧能源、清潔能源、用戶互動等新技術，進一步提升園區品質，從而吸引更多有綠色能源理念的高新企業入駐。

（4）通過智能電網、分布式能源的規劃，有效提高區域電網供電、供能可靠性，提升供電及綜合能源服務水平，從而降低用戶的用能成本，提高企業競爭力。

（5）項目投資商業模式創新，可通過合同能源管理、建設運營移交等多種商業模式，推進項目落地、增加項目收益，促進區域經濟發展。關注生態協調，構建智慧管理，為智慧城市的建設創造可實施的新型模式。

六、政策支持

為支持綜合能源轉型發展，并推進項目實施，在能源政策方面重點依據能源局研究制訂的《2016年能源工作指導意見》、《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》、《關于深化石油天然氣體制改革的若干意見》、《國家能源局關于可再生能源發展“十三五”規劃實施的指導意見》、《能源體制改革“十三五”規劃》等。同時，提出了能源支持政策，如下表所示，包括規劃保障、用地保障、資金扶持、技術支撐、專項政策五個方面（如表1）。

結束語：

區域型綜合能源服務平臺立足電網，從供能側和用能側出發，通過能源輸送網絡、信息物理系統、綜合能源信息管理和服務，實現能源流、信息流和價值流的交換與互動。在為用戶提供用能增值服務的同時，實現電網資產的保值增值，為電網企業向綜合能源、能源價值鏈、能源生態轉型提供切實可行的落地方案。

參考文獻 ：

[1]《南方電網公司發展規劃綱要》2019版，南方電網公司

[2]《深圳智能電網規劃研究》，深圳供電局有限公司

[3]余建華，孟碧波，李瑞生《分布式發電與微電網技術及應用》

[4]王迎秋，盧欣，李民，張超《綜合能源服務技術與商業模式》

[5]張志英，魯嘉華《新能源與節能技術》