綜合智慧能源商業模式調研

孫立剛，劉 杰，范盛超，吳 剛

(1.山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250213；2.中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司，江蘇 南京 211102)

0 引言

中國已經成為全球生產和消費發展最快的能源大國，習近平總書記準確把握歷史大勢，提出“四個革命、一個合作”能源安全新戰略，并面向未來，勾勒具有重大現實和長遠意義的“3060”目標。要實現這些戰略目標，必須要有革命性舉措，必須用開放的思維和創新的形式建立一套全新能源流動體系。發展綜合智慧能源是落實國家能源安全新戰略的有效手段。綜合智慧能源通過實現節約資源、高效環保，提升用戶用能體驗，進而更好解決清潔低碳、高效便捷和能源安全三大基本問題。綜合智慧能源可有效提高清潔能源占比，減少污染物和碳排放強度。

1 綜合智慧能源的含義

綜合智慧能源是針對區域內的能源用戶，改變原有的不同能源品種、不同供應環節單獨規劃、單獨設計、單獨運行的傳統模式，以電為核心，提供電、熱、冷、氣、水等能源一體化的解決方案，通過中央智能控制服務平臺，實現橫向能源多品種之間、縱向“源-網-荷-儲-用”能源供應環節之間的協同和互動，是能源革命的一種實現形式。其中，“綜合”強調能源一體化解決方案，從用戶側思維出發，是多種能源品種的融合。“智慧”體現為三個層次，一是信息技術智慧，通過互聯網及信息技術、能源信息高速公路，把綜合的能源系統有機聯系起來；二是系統算法升級，不同能源品種之間、不同供應環節之間需要優化計算，實現多個維度的互補協同，這需要更強大的中央指揮系統，降低系統生產成本；三是設備端智慧，每個能源元件的智能化[1-4]。

2 綜合智慧能源發展過程中存在的問題

通過調研發現，電力勘測設計企業參與綜合智慧能源業務的情況不均衡，有的全力開發綜合智慧能源業務，有的進行試探性的參與，受疫情影響本次選取了國家電投集團綜合智慧能源科技有限公司、中國電建集團北京勘測設計研究院有限公司進行調研，了解綜合智慧能源業務開展的情況和當前面臨的問題。

1)成本較高，涉及技術門檻相對較低

綜合智慧能源發展面臨的許多難點與壁壘。一個是目前在政策方面成本較高，對于一些項目的核準機制壁壘較大，包括電、熱、氣、水、土地，燃氣價格沒有市場化。另外，整個綜合智慧能源規模效應不足，項目比較分散，單體項目投資較小，利潤較單薄，一般都需要定制化。另外在技術護城河方面，還沒有形成牢固的技術壁壘，同時競爭比較激烈。

綜合智慧能源發展面臨的許多難點。目前在政策方面成本較高，對于一些項目的核準機制不適應業務發展。綜合智慧能源提供電、熱、氣、水等產品，涉及到電網、熱力、自來水等行業政策的限制，一定程度制約了綜合智慧能源的發展。綜合智慧能源與傳統能源審批程序有很大不同，目前政府層面還沒有相關部門給予統一管理和審批。另外，整個綜合智慧能源規模效應不足，項目比較分散，單體項目投資較小，利潤較單薄，一般都需要根據客戶需求進行定制化。綜合智慧能源作為新興業態，缺乏統一的設計、建設、運營和管理標準，而未來發展空間巨大，吸引社會各類企業搶占優質資源，尤其是一些具有一定技術水平的民營企業通過靈活的機制和相對簡單的方案能快速獲取市場，技術層面沒有形成一定的門檻，確保綜合智慧能源業務的高品質。

2)政策和標準數量不足

綜合智慧能源業務涵蓋領域廣闊，跨行業競爭不僅會觸及其他行業企業的利益，也難以形成市場化的價格機制和充分的市場交易。同時，國家及地方有關部門缺少綜合智慧能源相關政策、標準規范的引導，導致多能源開放融合的市場體系難以形成。以綜合智慧能源業務的重要依托——增量配電網為例，盡管已先后公布了5 批增量配電業務改革試點項目名錄，累計批復了459 個項目，但試點項目進展總體緩慢，突出表現在缺乏統籌、“增量”和“存量”配電業務的界定存在明顯分歧、市場地位不明確、項目遴選機制不夠完善，缺乏明確準入標準等。

3)用戶數據分析能力薄弱

傳統能源行業強調以生產為導向，存在“重發輕供不管用”的傳統，缺乏用戶信息和數據解析能力，對用戶行為捕捉和需求感知力度較弱，導致綜合能源服務同質化程度高、交易成功率低、用戶參與意愿不足、服務推廣和項目落地困難等問題。與傳統能源相比，綜合智慧能源所涉及的用戶數據更為復雜、多樣，分析難度更大。用戶既具有相對穩定的靜態信息(如所屬業態、用能面積等)，又具有時效性較強的動態信息(如用能參數和習慣等)；既具有體量龐大的結構化數據(如用能量等)，還具有種類繁多的非結構化數據(如市場交易等)，因此只有掌握廣度、深度和粒度更高的用戶數據，才能有效推動行業發展。

4)商業模式亟待創新

綜合智慧能源市場廣闊，但用戶需求定制化、個性化特征明顯，傳統的產品化、流程化、大規模批量復制模式難以開展。在項目開發過程中，還存在著對政策的研判不足，與市政規劃結合不夠，未能充分發揮規劃引導作用，特許經營、價格備案等機制的應用還不夠靈活等問題。針對新興產業和市場細分，綜合智慧能源服務商缺少商業模式的頂層設計和創新機制，導致項目推進緩慢、盈利能力不足等問題。

5)儲能關鍵技術有待提升

目前儲能系統集成設計，EMS、BMS、日常管理技術等尚不成熟，相關技術標準缺失，并網驗收標準不夠完善。其中，使用范圍最為廣泛的電化學儲能，在安全性、使用壽命、回收再生、關鍵設備的國產化、降低成本等方面具有較大提升空間。以磷酸鐵鋰電池為代表的鋰離子電池技術發展迅速，儲能成本不斷下降，但磷酸鐵鋰電池在-10℃以下放電性能急劇下降，安全性低于鉛酸電池和全釩液流電池，壽命和總成本與電力儲能的需求仍有差距；液流電池非常契合規模化應用場景，但其成本較高，受限于電解液材料價格波動和關鍵部件技術壁壘；鈉硫電池過高的技術壁壘和安全隱患導致其短期內不具備發展前景。

6)數據壁壘有待破除

智慧能源行業通信協議標準依然缺乏，終端能源設備的接口、協議不統一，單一能源系統數字化水平高、能源數據孤島林立、不同品種能源數據壁壘難以破除，缺少將行業內部和跨行業的橫向和縱向數據整合而成的智慧能源一體化大平臺。數據壁壘的存在給城市能源變革帶來諸多制約，制約城市能源系統優化規劃和能源效率的進一步提升，進而影響城市產業升級，如城市供熱領域，由于目前多數城市的集中供熱主要采用區域特許經營模式，導致熱源布局不合理、高低效率機組并存、跨區域協同優化困難、供熱能力冗余和局部短缺同時存在，不僅制約了城市熱力系統的發展，也影響了城市整體能源效率提升和產業經濟健康發展。

7)新技術自主化及深度融合欠缺

大數據、云計算、人工智能、區塊鏈等技術在能源系統的應用仍處于起步階段，關鍵設備與技術的自主可控使用、相關技術標準制定、安全防護措施、與能源系統的深度融合應用等問題亟待解決。目前國內大多數區塊鏈平臺都是基于開源框架開發，僅進行了國密改造，尚未實現自主開發，智能合約漏洞導致的損失占區塊鏈引發總損失的絕大部分。

3 典型應用場景和商業模式應用

3.1 典型應用場景

綜合智慧能源項目典型場景的表現形式非常多樣，從功能來看，可分為智慧城鎮型(含新、老城區/鎮，結合智慧城市)、產業園區型(含工業園區、高新園區，單一產業或多種類產業)、集群樓宇型(含單一建筑和“主體+裙房”建筑)。各項目在前期規劃和立項階段著手獲取特許經營權以綁定客戶群，降低后續投資風險。獲得特許經營權的形式多樣，可與區域開發商合作、與政府合作適合大型項目，與園區簽署合同能源管理。

1)智慧城鎮型。智慧城鎮型主要面向城市新區、老城區或縣鎮區域擴建改造。需要結合新型智慧城市建設要求，開展的綜合智慧能源建設和服務，客戶主體是地方政府。此類型著力解決能源需求大、種類多、環保要求高等問題。結合智慧樓宇、智慧交通、智能城市基礎設施等手段，打造綠色、生態、節能、高效、安全的城市能源整體解決方案。主要以天然氣冷熱電三聯供、分布式燃機、超低排放火電、水電、生物質(垃圾)發電、地熱應用、大電網供電為基礎的能源供應，結合分布式光伏、低風速景觀式風電、熱泵、儲能等多種能源供應形式。

2)產業園區型。產業園區型主要指工業園區或高新園區。園區又可以是單一種類產業園區或是多種類產業園區。工業園區綜合能源區域規模差別比較大，有不到十平方公里的小型工業園，也有達到幾百平方公里的工業園區，特點是能源需求密度較大，除電、冷、熱等能源需求外，有蒸汽、熱水、余熱綜合利用、充電樁及充電場等需求。能源供應形式主要有天然氣冷熱電三聯供、大電網供電、余熱利用、建筑一體化屋頂光伏、分布式風電、儲能等。高新園區主要針對機場空港、高鐵樞紐中心、高教園區、科技園區、高新開發區、大學校區、數據中心、現代化醫院等規劃建設的綜合智慧能源項目。能源供應形式以天然氣分布式能源站為主，包括配電網、分布式光伏、風電、供熱管網系統、儲能和充電樁等。

3)集群樓宇型。集群樓宇型項目是依托商業建筑、總部基地、辦公大樓、賓館酒店、專科醫院、酒店式公寓、寫字樓、別墅區和小型高檔社區等進行綜合智慧能源建設的項目。通常面對單一形式、“主體+裙房”形式、小規模的群體建筑形式開展綜合智慧能源建設。集群樓宇型項目對能源供應的可靠性要求高于其他類項目，能源供應主要包括天然氣冷熱電三聯供、分布式燃機、內燃機、大電網供電、建筑一體化、屋頂光伏、地熱、儲能等。

3.2 商業模式應用

綜合智慧能源開發離不開商業模式創新，產業能否可持續發展，盈利能力是關鍵。針對綜合智慧能源項目的特點，不同區域資源的亮點，地方政府和業主的痛點以及項目盈利的難點，頂層設計綜合能源商業模式，才能為推進項目落地提供有力保障。綜合智慧能源常用商業模式見表1所列。

表1 綜合智慧能源常用商業模式

4 綜合智慧能源商業模式創新設想

商業模式的定義相對寬泛，目前專家學者和相關從業人員從多個角度認識和分析綜合智慧能源商業模式，缺乏統一的標準。綜合智慧能源的特色是多能聯動、跨界集成，跨越多種產業，可以說是一種新業態。就目前發展現狀來看，成熟的商業模式是多要素共同作用、相互疊加的結果。商業模式的創新不是單一式創新，而是涉及技術進步、政策環境、公司管理和運營等諸多因素的集成創新。在綜合智慧能源發展過程中，隨著設計技術、集成能力、信息化、互聯網大數據的應用、經驗與案例的增加，也會不斷催生、創新商業模式。

多能互補園區綜合智慧能源項目是國家大力發展的能源利用形式，但現行能源政策下，所發電力存在上網價格低、直供電政策不允許等多重障礙。項目開發應緊密跟蹤電力體制改革進展，創新商業模式，通過整合售電服務、市場化交易、直供電、增量配網、智能微網、綜合能源服務等方式，促進所發電力就近消納，加大同電網、燃氣企業的合作力度，打造上下游一體化發展優勢。

綜合能源系統發展需要創新能源發展模式，特別是創新商業模式。當前，綜合能源系統發展模式還存在的問題有:從產業鏈條來看，綜合能源系統具備長產業鏈、強專業化特征，絕大部分服務尚難以具備全鏈條服務能力以支撐綜合能源系統的構建；從投資運營來看，綜合能源系統重資產驅動的產業特征制約了大量輕資產能源服務商參與；從數字化程度來看，能源流與信息流未實現深度融通并產生價值，依托數字技術激發的模式創新路徑還不明晰。

未來，隨著能源信息技術進步、體制機制壁壘破除及市場機制完善，綜合能源商業模式創新發展將經歷從系統服務到平臺服務再到生態服務三個階段。

系統服務階段重在打造集成式、一體化解決方案系統服務，推動服務模式從專注單一環節、單一領域向提供全環節、全周期一站式系統服務轉變。這一階段商業模式發展關鍵在于針對項目投資—建設—運營全生命周期中的模式創新問題給出系統性解決方案，支撐終端用戶側綜合能源系統的構建，商業模式創新主要體現在服務形態、組織形式、運作方式三方面：

1)服務形態上，單體式向集成式發展。單體模式專注于在細分領域提供單一的解決方案，如分布式光伏、余熱/壓利用等，無法支撐構建綜合能源系統這一涉及多環節、長產業鏈的復雜系統，因此需要向集成模式發展。主要有存量市場輕資產集成式和增量市場重資產集成式兩種典型模式，其中，存量市場主要基于現有能源系統，重在運營管理集成，如配置智慧能源管控系統，實現協調優化運營；增量市場主要是打破行業壁壘，重在規劃設計、投資建設、運營管理全環節集成。

2)組織形式上，從相對獨立向分工協作發展。在體制機制壁壘、技術環節壁壘無法破除的階段，混合所有制是實現分工協作的核心模式，有助于匯聚各方優勢力量，加快項目落地。通過聯合行業龍頭企業、金融機構、業主方等，以項目公司為主要載體，面向投資風險大、技術復雜度高的綜合能源項目開展合作，采用“資產所有多元化+運營維護專業化”方式，實現多方共贏。

3)運作方式上，從關注短周期投資建設(BT或BOT)趨向于全生命周期的投資建設運營(BOO)。綜合能源項目的BT模式或BOT模式均是以投資為核心并關注投資收益，到期需要移交資產。然而，這種賺取投資收益的模式并不適合綜合能源系統長遠發展。從用戶角度來看，面對這一涉及電熱冷氣的復雜物理系統，其本身因專業知識所限難以實現全環節的運營維護。從能源服務商角度來看，以合同能源管理模式提供貫穿投資建設運用全生命周期的服務能夠持續獲得運營收入，同時增強用戶黏性。

5 結語

綜合智慧能源產業標志性的表現是融合，是投資主體的融合，是發展模式的融合，是不同能源品種的融合，是智慧能源與智慧城市美麗鄉村建設的融合，是在當前大電力系統的基礎上集中與分散的融合。國內綜合智慧能源產業蓬勃發展，前景廣闊，目前呈現出成長性、競爭性、布局模式多樣、盈利模式多樣的發展態勢。多家能源央企和大型民企均已涉足綜合能源服務。綜合智慧能源開發離不開商業模式創新，產業能否可持續發展，盈利能力是關鍵。綜合智慧能源是完全市場化的新興產業，企業現行的商業模式制約了綜合智慧能源產業的快速發展，亟需開展商業模式創新工作。

參加本課題研究的還有薛立民(山西省電力勘測設計研究院有限公司)；魯斌、陳云輝(上海電力設計院有限公司)；徐長響(湖州電力設計院有限公司)；尹少隆(國核電力規劃設計研究院有限公司)；李桃(江蘇省電力設計院有限公司)。