智慧城市多能源互联下综合能源服务商运营模式研究

周鹏程，程怡心，曾 鸣

（1.南方电网物资有限公司，广东 广州 510620；2.华北电力大学，北京 102206）

0 引言

智慧城市是开展多能源综合利用最优的实践载体，智慧城市具有大规模分布式电源、分布式储能和电动汽车接入等特征，同时还存在多种典型终端用户［1-3］。天津市作为我国首批智慧城市试点，近年来一直探索新一代信息技术应用于智慧交通和水、电、热、冷、气等基础设施领域的方法。国网嘉兴供电公司构建了“面向电力系统、用电用户和社会”的智能电网驱动智慧城市规划体系，主动为智慧城市的建设提供支撑。因此，围绕智慧城市开展多能源互联的综合利用已成为综合能源服务商抢夺终端用户的主要竞争手段，对于提高用户黏性和多能源运营水平，提升能源服务商在综合能源供应领域的竞争力具有重要意义［4-5］。

当前，国内综合能源服务整体尚处于发展的初级阶段，而国外能源公司业已展开了综合能源服务的相关实践。电网公司、发电集团及其他大型能源企业都已提出开展综合能源服务、向综合能源服务商转型的企业发展战略，社会资本成立的配售电公司和能源服务公司也纷纷加入综合能源服务市场的竞争。综合能源服务必将成为未来能源行业的重要服务模式和商业形态［6-8］。

鉴于此，有必要针对智慧城市多能源互联下综合能源服务商运营模式展开研究。一方面，理清智慧城市多能源互联运营之间的互联方式，提高智慧城市多能源综合利用中的经营效益，为能源服务商开展综合能源业务提供模式支撑；另一方面，通过研究综合能源服务的目标客户、业务范围和实施主体，结合国内综合能源服务商的成功经验，提出智慧城市多能源互联下综合能源服务商的投资模式、服务策略、盈利策略和发展策略，为综合能源服务商开展业务提供策略建议。

1 智慧城市多能源互联运营方式分析

1.1 电—热互联运营方式

在多能源系统内加入分布式储能及电热转换单元对电热联合调度，能够更好地协调和配合新能源出力及电热负荷的峰谷特性，以提高多能源互联运营系统的可控性。电力系统和热力系统能够通过热电联产（Combined Heat and Power，CHP）机组和电转热（Power to Heat，P2H）元件耦合成电—热互联综合能源系统［9］。电—热互联多能源系统主要包括热、电分产的电—热独立调度、“以热定电”的电—热耦合调度、电—热联合调度等运营方式。电—热互联多能源系统架构如图1 所示。

图1 电—热互联多能源系统架构

1.2 电—气互联运营方式

天然气管网与电网的联系最为紧密，其能量流传输形式也与电网的大致相似，因此电—气互联运营是多能源互联运营的重要方式之一。电转气（Power to Gas，P2G）技术是将低谷时段剩余的风力、光伏等发出的电能转化为容易储存的氢气或天然气，并在用电高峰时通过燃气轮机发电再次转化为电能。P2G 技术实现了天然气管网与电网的双向能量流动，使电—气网络耦合更加紧密，P2G 技术与燃气轮机组成了电—气互联多能源系统的能量枢纽。电—气互联多能源系统架构如图2 所示。

图2 电—气互联多能源系统架构

1.3 电—热—冷—气互联运营方式

电—热—冷—气互联多能源运营的核心为综合能源调度运营商通过各种耦合型设备单元，基于用户的用能负荷曲线，对大型能源基地送出的电、热、冷、气等能源进行综合优化调度，在保证系统稳定性的同时，满足用户对气、电、热、冷等不同能源的需求。电—热—冷—气多能源互联运营方式中，既包含气、电、热的独立调度，也存在多种能源的联合调度。电—热—冷—气互联多能源系统架构如图3 所示。

图3 电—热—冷—气互联多能源系统架构

2 智慧城市多能源互联下综合能源服务业务概述

2.1 综合能源服务

作为一种新型的、为满足终端客户多元化能源生产与消费的能源服务方式，综合能源服务涵盖能源规划设计、工程投资建设、多能源运营服务及投融资服务等方面。南方电网公司提出，综合能源服务主要可分为新能源、节能服务、能源综合利用、电能替代、储能、科技装备、创新服务、“互联网+”等业务。由于综合能源服务符合各国对能源高效利用，以及安全、环保、可持续等方面的要求，已成为发达国家新的能源战略竞争和合作的焦点，传统能源企业、能源服务商都在积极策划拓展综合能源服务市场。

2.2 综合能源服务目标客户

综合能源服务主要以产业园区、工业企业、大型公共建筑、大型商业综合体、交通枢纽、数据中心等为目标客户［10］。在综合能源服务开展初期时，目标客户可首先以建筑物、工业企业为主，同时拓展少量信誉好、风险低的学校、医院等客户。

综合能源服务的目标客户应优先选择对降低能源成本存在迫切需求的客户。在进行目标客户选择时，应充分考虑客户的用能规模、能源服务需求的稳定性、较强的支付能力、较高的负荷密度等因素，以确保获得较高的服务收益。

综合能源服务目标客户的开发策略主要包括客户开发时序和客户服务组合两个方面。

1）客户开发时序。按照风险由低到高、实施难度由易到难的顺序拓展开发综合能源服务市场。

2）客户服务组合。结合客户能源需求和服务接受程度，在不同的开发阶段提供差异化的能源服务组合方案。

2.3 综合能源服务业务范围

综合能源服务商结合自身主营业务优势，统筹运用能效诊断、节能改造、用能监测、分布式新能源发电，冷—热—电三联供、现代储能等多种技术，开展综合能源服务业务发展，综合能源服务业务范围如表1 所示。

2.4 典型综合能源服务商实践案例

1）新奥集团股份公司。主营业务是城市燃气及能源分销，并开发CCHP 项目。以能源供应为基础构建泛能网，将信息网、能源网和物联网高度融合，利用不同区域网络之间的互相支持，实现能源间相互补充。以园区、公共建筑和城市综合体为主要服务对象，已成功运营多个城市燃气项目，并提供300 余个能源整体解决方案，如实施了株洲神农城、江苏盐城亭湖医院等分布式能源项目。

表1 综合能源服务业务范围

2）协鑫集团控股有限公司。将CCHP、光伏、风电、分布式储能和节能改造等技术结合为一体，以互联网为载体，融合从清洁能源生产、微电网输配，到能源消费环节的能量流与信息流的采集、存储、分析与调控。以园区、建筑物屋顶、公共机构为主要服务对象，实施了近百个20 MW 以上光伏项目，如建成苏州协鑫工业应用研究院天然气分布式能源站项目。

3）南方电网综合能源有限公司。以节能服务为基础，开发利用生物质、风能、光伏等可再生能源，并构建“南度度”电商平台为企业提供优化的综合能源解决方案。重点服务于工业企业、园区、城市综合体，实施了广州市超级计算中心分布式能源、佛山三水综合能源开发等多个项目。南方电网公司松山湖综合能源示范项目如图4 所示。

图4 松山湖综合能源示范项目

3 智慧城市多能源互联下综合能源服务商运营策略

3.1 综合能源服务商投运模式分析

1）混合所有制模式。电网企业、社会资本、园区管委会之间互相合作，成立多元化的能源服务公司，满足用户多样性的用能需求。混合所有制投资模式可以通过各主体之间的股权合作，成立多元化能源服务公司，发挥各主体在设备、技术、系统、基础设施建设等优势，增加多能源互联运营的竞争力，亦可以分散风险。

2）独资模式。考虑到技术、资本等条件的限制，该投资模式主要适用于电网公司。电网公司在电能服务方面有丰富的经验和先进的技术，并借助雄厚的资本，投资引进其他能源供应技术，成立独资型的综合能源服务公司，开展综合能源服务。该模式让电网公司独享收益，但也需承担巨大的风险。

3）建设—经营—转让模式（Build-Operate-Transfer，BOT）／建设—拥有—经营模式（Building-Owning-Operation，BOO）。该模式是由多家能源企业以混合所有制的方式成立综合能源服务公司，以政府经营特许权方式开展综合能源服务。在特许经营期内，由综合能源服务商对项目的运营进行管理，所获利润收益的支配权归能源服务商所有。期满后，若为BOT 模式，则终止特许经营权利，综合能源服务商将无偿移交给政府；若为BOO 模式，综合能源服务商则获得该项目的所有权。

4）建设—转让模式（Build-Transfer，BT）。即综合能源服务商可采取此投资模式。通过与业主签订合作协议，投入资金进行多能源互联设施建设，基础设施建设完工后，获得多能源互联系统的运营权，收益归公司所有；业主按照合同协议规定的期限，分期赎回基础设施，直至最后一期，所有公司投入的资金已经被业主全部付清时，转让该运营权，此后的收益归业主所有。

5）租赁模式。这是一种所有权和经营权分离的投运模式。地方政府负责多能源系统的投资建设，综合能源服务商负责系统的规划运行、统一调度、日常运营和维护管理，并定期向政府支付租赁费用。

3.2 综合能源服务商服务策略分析

1）为用户提供多元能源服务，构建多区域综合能源供应体系。建设分布式光伏发电、风力发电、冷—热—电三联供、分布式储能电站等基础设施，满足用户对电、热、冷、气等能源需求，构建综合能源集成供能系统［11］。

2）做好用户能源基础服务，形成以电为核心的能源消费新模式。推进用户侧电气化的能效提升，降低用能成本，改善用户体验；对用能设备设施等开展故障诊断和智能运维服务，提高用能稳定性，保障用电安全。

3）制定科学的综合能源服务营销策略，满足用户差异化服务需求。以能效管理、用能咨询、用能监测、能源物业为切入点，向用户推介多元化的能源组合，提供定制化的综合能源整体服务方案。

图5 终端用户综合能源管理

4）推进“互联网+”能源增值服务，搭建终端用户综合能源管理云平台，如图5 所示。搭建基于“源—网—荷—储”多元数据信息交互的综合能源管理平台，促进能源流与信息流深度融合，为用户提供用能诊断、能效预测、综合需求响应等增值服务［12］。

5）探索和开发综合能源金融衍生服务，实现用户价值的持续增长。利用“云、大、物、移、智”等新型技术，研究分析用户的能源消费行为特征，为用户提供多种用能决策支撑；深入研究碳交易、金融服务规则，重点开发以能源保险、能源理财、碳资产交易等综合能源金融衍生服务。

3.3 综合能源服务商盈利策略分析

在多能源系统的运营过程中，综合能源服务商应充分结合不同用户的需求，通过为用户提供多样化的综合能源服务并获取收益。目前，综合能源服务商可开展运用的盈利策略主要包括4 个方面。

1）供电、热、冷、气服务。

综合能源服务商将区域内的分布式风电、光伏、储能等电能出力供应给用户并获取收益；综合能源服务商将区域内的热泵、电采暖设备、分布式天然气、储热等热源的热能出力供应给用户并获取收益；综合能源服务商通过采用冷—热—电三联供、冰蓄冷空调、电制冷机等设备为用户提供供冷服务，并获取收益；综合能源服务商向用户供应天然气并获取收益。

2）配电网服务。

综合能源服务商通过竞标的方式获得增量配电网试点区域配网投资权限，配售电公司可以进行配电网投资并拥有配电网的经营权。其他售电公司、发电企业等售电主体与区域内用户开展电力交易产生的过网电量，则可以对其按照省级核定的输配电价进行收费，获取配电网过网费收益。

3）增值服务。

能源物业。综合能源服务商作为区域综合能源系统内的直接供能服务机构，为终端用户提供内部管网的更新、改造，能源设备的安装、代运营和检修保养等增值服务，和客户签订一次性代理合同，以合同约定季度、年度收费的方式获取收益。

能效诊断和监测。综合能源服务商通过对整个区域综合能源系统内各类设备的安全运转率、运维情况、关键设备无故障时间等角度诊断分析能源安全情况，并通过对关键设备的无故障时间、设备故障次数、修复时间的分析，为终端用户提供综合能源系统的诊断和故障处理等服务。

综合需求响应。综合能源服务商通过采集用户的峰谷用电情况、自发和购电情况、平均电价等用电数据，利用大数据和云计算进行数字化分析，形成优化后的用户用能方案，以此降低用电成本。

节能改造。综合能源服务商通过节能改造技术针对用户用能特点进行分析，充分挖掘、满足终端用户深层次、多样化的综合能源服务需求，为区域内的用户提供节能设备、电能替代、多能管网等综合性节能改造服务，帮助终端用户节能降耗，获得改造效益，收取相关服务费用。

4）补贴收益。

政府为鼓励分布式发电产业和储能产业发展而进行的财政补贴或其他补贴，政府补贴可考虑按照发电量或系统容量进行价格补贴或一次性补贴，该项补贴收益可视为系统运营商的直接经济收益。

3.4 综合能源服务商发展策略分析

在智慧城市多能源互联运营的近期阶段，多能源互联相关技术、运营经验尚未成熟，综合能源服务商应以购售电业务为主，依托增量配电网试点，逐步拓展以电为核心的综合能源服务业务，探索适用于多能源互联运营的发展策略；而在远期发展阶段，相关多能源互联运营技术发展成熟，综合能源服务商应“云、大、物、移、智”等新型技术，搭建基于“源—网—荷—储”多元数据信息交互的综合能源管理平台，建立信息化服务体系，构建智慧城市综合能源供应服务体系。智慧城市多能源互联下综合能源服务商发展策略如表2 所示。

表2 多能源互联下综合能源服务商发展策略

4 结语

针对智慧城市多能源互联下综合能源服务商运营模式展开研究。通过梳理多能源系统的种类及架构，明确提出了智慧城市下多能源互联系统的运营方式；明确界定综合能源服务的目标客户、业务范围、实施主体和国内综合能源服务商的成功经验；全面研究综合能源服务商投运模式、服务策略、盈利策略和发展策略，为综合服务商开展综合能源服务提供新型商业模式、拓宽盈利渠道、提升市场竞争力。