区域型综合能源服务平台研究

邓安萍

摘要：当前，国家倡导清洁能源、可再生能源的可持续发展，南方电网企业已向智能电网运营商、能源产业价值链整合商、能源生态系统服务商转型。本文结合深圳智能电网规划、建设及市场化售电业务开展，对综合能源在发电侧、电网侧和用户侧的现状和问题进行了分析。为促进智慧能源在智能电网基础上的发展，提出了区域型综合能源服务平台创新性研究设想，区域平台将成为电网调度、电力市场交易中心和用户之间的能源服务桥梁，实现为电网、用户提供优化的增值服务方案。

关键词：分布式能源;储能;需求侧响应;服务平台

一、研究背景及必要性

清洁能源、可再生能源，是国家能源发展转型方向，智能电网、电力市场的发展，为分布式能源消纳、多种形式的电力用户，承担了社会责任、提供了电力保障。电力作为用户需求的主要能源，已成為资源充分利用、能源高效使用的核心。未来能源建设运营，需要建立以电力为核心的综合能源管理模式。

南方（以广东起步）电力现货市场在全国范围内率先进入结算试运行，成为电力市场建设的重要里程碑，充分验证了市场规则的正确性、技术系统的可靠性以及业务流程的合理性，为国家电力市场建设提供了宝贵经验。在电力市场交易业务基础上，研究针对中小型电力用户，对其业务开拓至能源交易范畴，其中，用户能源类型包括光伏、生物质能、风力发电及燃气三联供等分布式发电、用户侧储能以及电动汽车V2G蓄电池;用户负荷除需供电外，还包括供冷、供热。为其建立综合能源管理平台、能效分析平台和能源交易平台，研究网络及数据安全、开展技术经济评估，提出业务发展及优化的商业模式。

根据《南方电网公司发展规划纲要》，为深刻把握公司发展面临的机遇挑战。一方面我国经济长期向好态势为电网业务提供持续发展空间，全面深化改革为公司提供政策机遇，新业态将为公司业务提升提供支撑。另一方面，新输配电价机制对公司经营管理带来严峻挑战，能源供给与用电结构转变倒逼公司深化转型发展，能源需求多样化对公司服务升级提出新要求。第四次工业革命对电网格局、商业模式带来冲击和机遇。随着人民美好生活的多样化，公司面临的主要矛盾是多层次、高质量用能用电需求与能源电力发展现状所决定的供给矛盾。解决这一矛盾，必须紧跟趋势、对标一流，推进战略转型，打造具有全球竞争力的世界一流供电企业。

二、现状及问题分析

结合深圳智能电网规划研究、建设示范，对综合能源在电源侧、电网侧和用户侧的现状和问题分析如下：

2.1电源侧

深圳地区电源装机类型包括有核电、火电及抽水蓄能、光伏发电和生物质能发电，其占比分别为42.9%、54%、1.12%和1.13%。非化石电量占比指标达到68.4%，在全国大中城市中排名第一。

深圳地区能源供应保障压力仍然存在，220kV及以下本地电源装机容量相对不足，逾60%的负荷需通过500kV变电站下送，而部分500kV变电站重载主变已接近稳定断面限值。深圳电网清洁能源渗透率不高，保底电网结构不坚强、防灾抗灾能力弱，且缺乏本地黑启动电源。

由于地理条件、用地性质受限，深圳无法实现大规模风力场建设、大面积区域集中式光伏发电，而屋顶光伏、建筑光伏以及生物质能发电，是目前深圳地区适宜开展的分布式电源建设类型。依托于天然气的冷热电三联供，则可以实现建设分布式能源站，为用户提供包括供电在内的，还包括为用户提供供冷、供热的能源服务。

深圳电网负荷密度居全国首位，发展分布式能源具有先天优势，如工业园区、大型楼宇具备配置分布式能源的发展条件。采取何种形式的分布式发电，可根据能源资源、条件，进行选择。同时，全市分布式能源规划，还未达到有指标可落实的阶段。国内对于分布式光伏电源、电动汽车、垃圾发电等补贴力度不断减弱、天然气价格制约因素，深圳市未出台相关政策支持机制，在一定程度上削弱了客户建设分布式能源的积极性。

2016年，深圳峰谷电力负荷差最高达2倍之多，2017年为1.5倍，对系统的灵活调峰有较大要求。目前，已建成宝清储能站6MW、潭头站储能5MW/11MWh，为提高系统调峰灵活性提供了有限的支撑。

因此，十三五、十四五期间，仍需在负荷中心区建设一批分布式电源，因地制宜推进储能装置建设，提升本地电源调峰能力。

电网侧

2.2主网

处于构建全生命周期管理体系阶段。基于设备在线、离线状态监测信息，以资产策略为引导、以资产绩效分析为手段、以技术标准和信息系统为支撑，稳步、有序推进全生命周期管理体系建设，覆盖项目规划设计、物资采购、工程建设、运维检修等各个环节，实现设备管理的高效性，提升资产利用效率。

配网方面，服务城镇化建设，要根本解决重过载、低电压等突出问题，差异化提升供电可靠性和配电网网架灵活性，加强配电网抢修和不停电作业能力，保障用户供电可靠水平。目前，配网规划内外部环境已发生显著变化，外部变化如电动汽车及储能的快速发展、配网装备技术水平的提升等，内部变化如深圳局创建世界一流电网各项关键指标如降低客户平均停电时间、优化营商环境、提升获得电力指标、降低报废资产净值等。

配电网自动化建设方面，覆盖率已逐年提升，将开展主动配电网、交直流混合配电网示范建设，提升配电网柔性化水平，提高配电网灵活性及适应性，满足分布式能源及多元负荷“即插即用”需求，实现源网荷储高效互动，推动配电网实现由被动控制向主动控制、主动管理转变。

储能方面，通过建设分布式储能、台区储能，为电网提供黑启动电源、为用户提供应急电源和储备电源。

因此，需统筹利用区域分布式能源资源，因地制宜建设多模式微网，提高电网薄弱地区电能质量，提供高可靠性区域优质的电力服务。

2.3用户侧

深圳市内已实现用户智能电表全覆盖，包括对分布式发电数据的收集。部署高级量测体系方面，由于深圳市政府尚未出台需求侧响应机制、建立用户参与需求侧响应积极性不足，仍未全面开展、推广。平台搭建方面，深圳局信息中心已于2018年6月上线综合能源管理平台，按照业务与平台统一规划、分步实施的思路，同步进行综合能源服务业务开展和平台建设工作，平台已进入实用化阶段。

由于市场定价机制问题，基于激励或价格的需求侧响应难以大范围推广。对于工商业用户，与节能服务开展需求响应，不仅能够提供配电网负荷侧可调度能力，同时将能够以此为依托开展能效托管、储能、冰蓄冷等综合能源业务。

电能作为二次能源，在用户侧大力推广电能替代。深圳局从2013年起逐步开展电能替代，至今在研究和推进港口岸电、电磁厨房、电蓄冷空调、轨道交通、电动汽车、智能家居等方面取得一定成效。但由于对煤、油传统能源的依赖，短期内难以转变，使得电能替代技术水平在短期内难以获得突破性的发展。

随着能源互联网技术普及应用，构建以能效为核心的综合能源服务体系，成为大势所趋。深圳局积极开展了大鹏综合能源示范区规划，部署了16个综合能源意向项目、推进实施。但由于缺乏统一的信息管理平台，无法为用户提供用户满意的增值服务。

三、发展方向引領

《深圳智能电网规划研究》指出，为促进智慧能源发展，应以智能电网为基础，推进综合能源网络基础设施建设，加强多种类型网络互联互通，促进能源与信息通信基础设施深度融合，支撑电、冷、热、气、氢等多种能源形态灵活转化、高效存储、智能协同，提高能源的综合利用效率。

建设综合能源服务平台，是未来综合能源业务承接平台和重要的服务资源。需以能源数据和开放式技术构架为基础，构建综合能源服务管理平台，满足综合能源业务快速变更的需求，实现各类综合能源专业子系统的接入和统一管理，服务于公司各项综合能源试点工作开展和公司转型。从而实现打造综合能源生态圈，为各方客户提供用能方案、信息共享、信用背书、质量监督和交易合作等服务。

建成高效互动能源服务平台，国际先进一流配电网，用户互动率达70%以上。目前，用户侧已开展终端型综合能源管理平台建设，规模为园区型、楼宇型及工业用户型。其管理系统（如图1）所示，为用户终端管理系统。

在当前电力市场建设基础上，向能源零售领域拓展，综合、统筹分布式能源、储能和用户需求侧管理，建立区域级综合能源服务平台，对上与电网综合能源管理实现选择性信息互通、接收调度;对下与园区、楼宇和大工业用户实现全面信息互通、发出控制管理指令，统筹能源，优化能源合理使用，实现智能增值服务。

四、解决方案

建立区域型综合能源服务平台，建立分布式能源与常规电力系统的信息集成与共享标准，形成对冷热电气等不同形式能源的统一调度机制，实现多能互补系统智能化调控，成为连接电网与用户的能源桥梁、信息互通和实现有序管理。可对接电力市场交易中心，使客户主动成为购售电用户，为用户提供可靠、经济购电方案。其系统图如下：

区域型综合能源服务的技术因素主要有规划设计、业务场景构建、业务规则重构以及运营管理。规划设计包括静态负荷测算、能源站和用户选址、配置与接入、能量流模型、可靠性模型和经济性模型;业务场景构建包括能源网络建模、大数据分析、边界条件界定、用户交互;业务规则重构包括交易政策和规则、期货现货能源购入、用户能源供应机制;运营管理包括实施负荷预测、运营优化、调度响应。其中，业务规则重构和运营管理是关键。基于当前电力交易市场以及电网运营中心实际运行，具备与区域型综合能源服务平台对接的条件。

由于各类能源系统在能源管理与运营方式上差别较大，因此通过构建区域型综合能源服务平台来服务用能系统至关重要。现阶段典型的综合能源商业模式包括有合同能源管理（EMC）模式、政府授权融资建设的BT模式、建设-经营-转让的BOT模式、公私合营的PPP模式、设计-建造-融资-运营的DBFO模式、B2B模式、B2C模式，这些模式各有优缺点及风险点，需选择合适的商业模式，平衡各方收益，取得实施可能与预期。

五、社会价值

通过区域型综合能源服务平台的建设，实现高可靠的能源供应系统，通过综合能源与规划园区、楼宇和工业生产的融合，优化能源生产环节，降低用能成本，实现能源的低碳化供应，提升终端能源利用效率，增加终端能源利用效率和可靠性，实现环境友好。预期社会价值如下：

（1）符合国家能源及产业发展政策，符合国家节约集约循环的资源策略，响应广东省委省政府“一个率先、四个基本”的号召，可以提升区域绿色GDP产值。

（2）通过综合能源利用，建成区域清洁生态能源系统，可以有效提高能源利用效率，节能减排效益显著：可以减少大量一次能源消耗，可以减少大量二氧化碳排放。经初步测算，可实现节约燃煤、减少二氧化碳排放，提高整个区域供能系统的整体利用效率、降低污染排放。

（3）通过利用能源互联网、智慧能源、清洁能源、用户互动等新技术，进一步提升园区品质，从而吸引更多有绿色能源理念的高新企业入驻。

（4）通过智能电网、分布式能源的规划，有效提高区域电网供电、供能可靠性，提升供电及综合能源服务水平，从而降低用户的用能成本，提高企业竞争力。

（5）项目投资商业模式创新，可通过合同能源管理、建设运营移交等多种商业模式，推进项目落地、增加项目收益，促进区域经济发展。关注生态协调，构建智慧管理，为智慧城市的建设创造可实施的新型模式。

六、政策支持

为支持综合能源转型发展，并推进项目实施，在能源政策方面重点依据能源局研究制订的《2016年能源工作指导意见》、《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》、《关于深化石油天然气体制改革的若干意见》、《国家能源局关于可再生能源发展“十三五”规划实施的指导意见》、《能源体制改革“十三五”规划》等。同时，提出了能源支持政策，如下表所示，包括规划保障、用地保障、资金扶持、技术支撑、专项政策五个方面（如表1）。

结束语：

区域型综合能源服务平台立足电网，从供能侧和用能侧出发，通过能源输送网络、信息物理系统、综合能源信息管理和服务，实现能源流、信息流和价值流的交换与互动。在为用户提供用能增值服务的同时，实现电网资产的保值增值，为电网企业向综合能源、能源价值链、能源生态转型提供切实可行的落地方案。

参考文献 ：

[1]《南方电网公司发展规划纲要》2019版，南方电网公司

[2]《深圳智能电网规划研究》，深圳供电局有限公司

[3]余建华，孟碧波，李瑞生《分布式发电与微电网技术及应用》

[4]王迎秋，卢欣，李民，张超《综合能源服务技术与商业模式》

[5]张志英，鲁嘉华《新能源与节能技术》