岳明珠
(北京京城綠色能源有限公司 北京 101121)
綜合智慧能源是隨著分布式能源的發展、能源的綜合利用、互聯網和智能優化技術、能源的高效綠色發展、電力體制改革等一系列體制、管理、理論、技術催生出的一種能源新模式、新業態。在國務院、發改委、國家能源局和工信部等相關文件中也提出過相似的概念,如“互聯網+”智慧能源、能源互聯網、綜合能源服務、多能互補集成優化、智能電網、微電網、熱電冷多聯供等。美國、歐盟、日本等國家和區域也有智慧能源、智能電網、智慧城市、微電網等項目,綜合智慧能源成為能源產業的新業態。
近幾年,在“1+N”政策體系的構建過程中,清潔能源企業改革不斷提速,低碳化、數字化轉型成為必然趨勢。清潔能源的融合發展趨勢如下:
(1)非化石能源比重不斷提高,安全供應風險大。“十四五”期間,風力發電、光伏發電等新能源持續快速發展,以新能源為主體的新型電力供應體系正在形成。但風光作為波動性電源無法參與電力平衡,造成系統輸出功率隨機波動,調峰調頻負擔加重,影響電網的安全穩定運行。
(2)技術進步賦能新業態,加強數據挖掘和網絡安全建設。新一代信息技術的進步和多種技術路線儲能技術的快速發展,全方位支持新興業態的發展。但數據價值挖掘建模要求高,源網荷儲設備安全風險點分散分布,信息安全節點全面防范能力有待加強。
(3)“電能服務”新業態。電力系統從注重負荷預測的封閉系統到需求側電能服務,從“獨角戲”到“雙人舞”的轉型發展,通過信息平臺和大數據分析的電能服務,為用戶提供精準用電方案,提高用電效率,減少電耗、降低成本。
清潔能源企業發展綜合智慧能源需融合不同能源品種,實施協同開發、協同運營,通過數字化轉型發展智慧能源,提供綜合能源服務解決方案、搭建綜合能源服務管控平臺、加強碳資產管理是戰略的主要實施路徑點。為保證清潔能源企業發展綜合智慧能源的政策支撐、市場有效、技術可行,本文結合國有企業的核心競爭力,制定SWOT戰略,助力城市能源互聯網發展。
習近平總書記在亞太經合組織工商領導人峰會上的主旨演講中明確提出“雙碳”目標后,我國陸續出臺了相關政策文件,構成了“1+N”的政策體系,為綜合智慧能源發展提供了有力的政策保障。2021年10月24日發布的《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》作為“1”,是我國雙碳目標的總體戰略方針和藍圖,在碳達峰、碳中和“1+N”政策體系中發揮統領作用;同年10月26日發布的《2030年前碳達峰行動方案》是未來十年推動碳達峰工作的基本依據。這兩個文件共同構成貫穿碳達峰、碳中和兩個階段的頂層設計。“N”則包括能源、工業、交通運輸、城鄉建設等分領域、分行業的碳達峰實施方案,以及科技支撐、能源保障、碳匯能力、財政金融價格政策、標準計量體系、督察考核等保障方案,一系列文件將構建目標明確、分工合理、措施有力、銜接有序的碳達峰、碳中和政策體系。
1.1.1 能源發展轉型行動
《“十四五”現代能源體系規劃》提出,增強能源科技創新能力,鞏固非化石能源領域技術優勢,強化儲能攻關;加快能源產業數字化、智能化升級。建設智慧能源平臺和數據中心,實施智慧能源示范工程,推進“智慧風電”“智慧光伏”建設,開展新一代調度自動化系統示范。
《“十四五”可再生能源發展規劃》提出,堅持創新驅動,提高新型電力系統穩定性可靠性,研發儲備儲能技術,推進可再生能源工程技術創新及應用,培育可再生能源發展新模式新業態,推動其智慧化發展,大力發展綜合能源服務,提升產業鏈供應鏈現代化水平。
《“十四五”新型儲能發展實施方案》提出,支撐構建新型電力系統,創新智慧調控技術,靈活多樣發展用戶側新型儲能,建設分布式供能系統,提高用戶靈活調節能力,推進源網荷儲一體化協同發展,加快跨領域融合發展。
1.1.2 能源科技創新行動
《科技支撐碳達峰碳中和實施方案(2022—2030年)》提出,新能源發電、智能電網、儲能技術、節能技術助力能源綠色低碳轉型,涉及工業流程再造、城鄉建設與交通的低碳與零碳技術,負碳及非二氧化碳溫室氣體減排技術,促進成果轉化和示范應用。
《“十四五”能源領域科技創新規劃》提出,引領新能源占比逐漸提高的新型電力系統建設,促進能源產業數字化、智能化升級,聚焦先進可再生能源發電及綜合利用技術、新型電力系統及其支撐技術、能源系統數字化智能化技術等五大技術領域,實現源網荷雙向互動、廣域靈活調節,實現智慧系統集成,提升電網安全穩定運行水平。
1.1.3 地方碳達峰相關政策
各省市按國家部署,結合自身資源稟賦和產業格局等環境,科學制定地方性碳達峰實施方案,截至2023年6月,22個地方陸續發布碳達峰實施方案,聚焦各區域發展的重點行業和主體,實施“碳達峰十大行動”。其中,北京市強化科技創新引領;天津市、河北省、吉林省工業領域推動鋼鐵、建材和石化行業碳達峰;上海市推動鋼鐵、石化行業碳達峰,其他省市也各有側重。
以北京市為例,2022年10月,北京市印發《北京市碳達峰實施方案》,提出構建綠色低碳經濟體系,全面布局新能源和可再生能源供熱。第一,大力發展可再生能源,以靈活多樣的方式推動光伏、地熱及熱泵應用,適度發展風電;深度推進供熱系統重構,推動供熱系統能源低碳轉型替代,有序開展地熱及再生水源熱泵替代燃氣供暖行動;第二,利用大數據、區塊鏈等技術手段完善二氧化碳排放統計監測體系,實現碳排放智能化管理,確保數據的可測量、可報告、可核實。2022年12月21日,北京市國資委印發了《市管企業碳達峰行動方案》。到2025年,市管企業可再生能源消費比重達到15%以上,萬元收入能耗較2020年下降14%,萬元收入二氧化碳排放下降確保完成政府下達目標,“高精尖”產業營業收入比重達到1/3,為實現碳達峰奠定堅實的基礎。到2030年,市管企業可再生能源消費比重達25%左右,二氧化碳排放量整體達到峰值并實現穩中有降,確保完成政府下達的指標,如期實現2030年前碳達峰目標。
在“雙碳”目標的政策支撐下,尤其是隨著國家、各省市及國資委等對可再生能源的消費比重、萬元收入能耗、萬元收入二氧化碳排放下降都出具了明確的下達目標,促使各重點用能排放單位(首先納入的是電力行業)、各工業企業、各產業園區、各公共機構等相關單位對節能降碳的目標需求提高。
1.2.1 電源側市場
我國能源轉型的關鍵是新能源發電,截至2022年,光伏發電和風力發電的裝機容量約為7.6億千瓦,占比達到30%,火電占比下降至52%。2022年,可再生能源成為我國電力新增裝機的主體,新增裝機達1.52億千瓦,占全國新增發電裝機的76.2%。2023年以來,可再生能源建設實現新突破,大型風電光伏基地項目投資大幅增長。截至2023年6月,全國可再生能源裝機達13.22億千瓦,占總能源裝機的48.8%。其中,風電新增并網容量2299萬千瓦,同比增長154%,光伏新增并網容量7842萬千瓦。預計到2030年,風電、太陽能發電總裝機容量達到12億千瓦以上。
1.2.2 電網、負荷側市場
電網、負荷側連接能源生產和消費,涉及綜合能源服務、綜合能源智能化系統、碳資產管理等。2022年底,全國從事節能服務業務的企業數量達到11835家,從業人員達到88.6萬,節能服務產業總產值5110億元;到2025年末,節能服務產業總產值預計將達到1萬億元。2022年,合同能源管理項目投資新增1654.1億元,同比增速高達22.7%,創近年新高。
(1)重點用能排放單位。根據各省生態環境部2022年企業溫室氣體排放管理要求,統計的發電行業重點排放企業共有1017家,納入2022年度全國碳排放權交易市場配額管理的重點排放單位名錄共有1268家。其中,北京市首次將非發電行業納入全國碳市場,石化、化工企業3家,建材企業2家,鋼鐵企業1家,民航企業2家,以上重點排放單位需在每年3月31日前報送《年度溫室氣體排放報告》。
(2)高耗能園區需求。高耗能園區主要是化工園區,作為化工行業高質量發展的重要載體和平臺,化工企業聚集,危險化學品安全風險集中,尤其是在安全風險管控數字化轉型、智能化升級方面存在明顯短板和不足,需要建設化工園區安全風險智能化管控平臺,實施封閉化管理,截至2022年,28個省級單位共認定公布636個化工園區,市場規模約25億元。
(3)公共機構需求。公共機構包括校園、醫院、街鄉、市政基礎設施等,以“雙碳”背景為始,以“智慧城市”實現為終,推進智慧城市建設,建設智慧高效的城市數據大腦。目前,住建部、工信部、國家發改委、中央網信辦等部委組織開展的各類新型智慧城市相關試點已超過900個,至2022年我國已有北京等14個省、自治區、直轄市政府發布了推進新型智慧城市建設的指導意見或發展規劃。目前,所有副省級以上城市、超過89.6%的地級以上城市、超過62.8%的區縣均提出要建設智慧城市。2025年,中國智慧城市市場規模預計543萬億元。
(4)文化創意產業園區需求。全國文創產業園保守估計有3500個,其中國家命名的文化創意產業園超過400家,主要集中在北上廣,占比約為1/3。到2025年底,具備條件的省級以上園區(包括經濟技術開發區、高新技術產業開發區、出口加工區等類產業園區)全部實施循環化改造,顯著提升園區綠色低碳循環發展水平。
1.2.3 儲能市場
新型儲能裝機規模擴大不斷加速,相關投資項目持續落地。根據國家能源局統計數據,截至2023年6月,全國已建成投運新型儲能項目累計裝機規模超過1733萬千瓦/3580萬千瓦時,遠遠超過2022年全年870萬千瓦的裝機規模數。根據《“十四五”新型儲能發展實施方案》,到2025年,新型儲能裝機容量預計將達到3000萬千瓦以上。
發展綜合智慧能源離不開綜合能源規劃與評估技術、綜合能源信息服務平臺、綜合能源優化運行技術。
1.3.1 綜合能源規劃
綜合能源規劃是考慮綜合能源全生命周期下熱力、天然氣、儲能系統的運行情況,考慮到經濟性和環保性,通過數學模型提出冷、熱、儲的優化組合方案,包括能源生產技術、儲能技術、能源傳輸技術。能源生產技術主要包括太陽能光伏發電(包括光熱發電)、小型風電、熱泵+地熱能、燃氣輪機多聯供、電鍋爐供熱、余熱余壓利用等相關技術;儲能技術包括飛輪儲能等機械儲能,鋰離子電池、液流電池、鉛酸電池等電化學儲能和電磁儲能;能源傳輸技術則包括配電網、供熱(冷)網、天然氣網、水網及綜合管廊等。
1.3.2 綜合能源評估
綜合能源評估是建立綜合能源評價體系后,采取層次分析法或逼近理想解排序法,對綜合能源系統進行量化評估。包括用能診斷和評估、用能優化等內容,通過評定,制定改進方案。
1.3.3 綜合能源信息服務平臺
綜合能源信息服務平臺是綜合智慧能源系統的大腦和神經中樞,是通過采集模塊和關鍵數據采集技術實現能源實時監測,完成多能源優化調度控制。隨著能源互聯網技術的不斷進步,人工智能、云計算、物聯網、數字孿生、大數據等技術迅速發展,新場景、新應用不斷滲透,主要功能包括能源需求預測、能源出力預測、能源優化計劃及控制、負荷側需求響應和智能服務系統等。
1.3.4 綜合能源優化運行技術
綜合能源優化運行技術涉及綜合能源供能設備、儲能設備、輔助設備建模和綜合能源優化運行建模,實現綜合能源系統運行調度,滿足負荷側對效能、可靠性和便捷性的高需求,提高負荷側相應能力,提升能效管理水平。其中,能量協調調度技術要綜合考慮不同的優化周期,建立混合時間尺度優化調度模型。
國有企業是能源投資中最重要的力量,到2025年,中央企業可再生能源發電裝機比重達50%以上,其中“五大六小”是第一梯隊龍頭企業。國有企業與民營企業相比,項目公司多,與政府、高校、可研機構、設備制造商、技術供應商、金融機構等建立了良好的合作伙伴關系,可充分發揮供應鏈優勢,發展綜合智慧能源。
清潔能源企業作為能源生產供應樞紐,具備天然的資源優勢,擁有風電、光伏、燃氣、地熱多種類型的發電資源,立足能源供給優勢,在光伏電站和風電場的設計、開發、建設和運維等方面均具有豐富的運維經驗,擁有涉及水、電、熱、冷全方位的技術團隊。在綜合智慧能源方面可以快速匹配相適應的高技術人才;借助雄厚的資金實力,數字化賦能,發展綜合能源信息服務平臺。
清潔能源企業積累了豐富的行業經驗,在能源管理項目投資、建設、運營項目方面經驗豐富,依托技術研發、改造設計、設備制造、工程建設和運維服務方面的綜合能力,尤其是近年來的數字化賦能,能源管控平臺不斷滲透,光伏發電和風力風電都實現了智能化的監督和運維,提升了電站的安全性,實現了電站全生命周期運維管理和電站的數字化、可視化、智能化遠程集中管控,可助力企業發展綜合智慧能源,發揮自身的業績優勢。
清潔能源國有企業發展綜合智慧能源,有著良好的發展機遇。一是相關支持政策的相繼出臺,一批示范意義的項目試點落地;二是市場處于快速成長期,是樹立品牌,開拓市場的最佳時期,潛力大;三是處于技術進步曲線的指數型增長階段,技術條件的成熟為客戶提供多元化的增值服務。然然,市場成長期面臨著同行轉型企業的多元化競爭,電力企業、售電公司、軟件公司、設備供應商等競爭主體相繼加入。
清潔能源國有企業憑借自身電熱資源優勢、運維服務經驗優勢發展綜合智慧能源,在集團內部、公共機關領域及國資企業等方面均有較好的資源,但在長期綜合能源項目管理、營銷和數據挖掘方面經驗不足,尤其是在數字化轉型過程中,相應專業技術人才和隊伍的缺乏,限制了業務的延伸拓展。
積極關注地方和區域政府、園區、工廠的碳達峰支撐政策,借助清潔能源企業能源供給優勢,開展“源網荷儲”方面的投資、建設及運營,提高市場占有率。
憑借清潔能源運維經驗,強化場景數據建模業務,建立數據采集、傳輸和匯聚體系,保證覆蓋全業務鏈條,深入數據挖掘,提高數據洞察能力,滿足用戶的差異化需求,提高面向終端用戶的供給能力。
加強與科研院所合作,開展技術標準創新工作,發揮能源企業技術壁壘優勢,獲得領先進入者的利潤;利用國企背書和區域能源供給優勢,打造綜合能源試點示范項目,爭取政府補貼,降低成本,提高盈利能力。
深化國有企業三年改革行動,完善技術及管理體系建設,建立戰略性人力資源管理體系,為綜合智慧能源的發展提供人事組織支持。同時,深化組織結構改革力度,實現網絡化、扁平化發展,通過部門協調力的加強,提高相互配合能力,營造創新融合的文化氛圍,從而提高全員的戰略認可度。
綜合智慧能源是清潔能源企業助力碳達峰,實現數字化轉型的重要舉措。本文以PESTEL方法為理論基礎,通過政策環境、經濟市場環境、技術環境進行戰略外部環境分析,并通過關系、資源和能力分析核心競爭力,通過SWOT方法提出四個戰略舉措,為開展綜合智慧能源提供戰略支撐。清潔能源國有企業憑借自身國企背書、能源供給和豐富的運維經驗,以用戶為中心,以市場需求為導向,借助數字化賦能,探索新型商業模式,實現能源多品種之間、“源網荷儲”供應鏈之間的協同和互動。