源网荷储互动背景下清洁供暖商业模式探索

王冲 张政 李嘉伦

[摘 要]清洁能源供暖是解决我国东北地区冬季可再生能源消纳的有效途径。首先，结合东北地区源荷特征分析清洁供暖的可行性及电采暖负荷与风电出力的源荷耦合特性;其次，在技术及市场机制层面分析清洁能源供暖的核心问题并提出解决策略，介绍了清洁能源供暖的交易框架，结合商业模式理论对清洁供暖商业运营模式进行探索;最后，总结展望未来我国清洁供暖商业模式发展方向。

[关键词]源网荷储互动;清洁供暖;柔性负荷;商业模式

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2021.13.100

1 前言

近年来，清洁能源装机容量不断增长，以风电为例，截至2019年年底，全國风电累计装机2.1亿千瓦，占全部发电装机的10.4%。北方地区大量热电联产机组为满足冬季的供暖需求，在“以热定电”的运行模式下牺牲了绝大部分调节能力[1]，导致风电消纳存在一定困难。结合东北地区风能资源及供暖需求等实际情况，风电供热[2-3]成为解决东北地区风电消纳的有效途径之一。蓄热式电锅炉作为一种典型的采暖负荷，利用其可时移性[4]将用电时间转移到风电大发时段，可大大提高系统的灵活性。此外，利用蓄热式电锅炉的储能特性及热惯性，结合储热、储能联合调度的研究也越来越多。随着东北地区调峰辅助服务市场设计[5-6]及电力现货市场[7]建设等方面的不断探索，采用市场化方式消纳风电[8]的趋势越发显著。除了采取市场化手段外，采用需求侧响应及源荷协调[9-10]优化也对风电消纳产生积极作用。

如何在电力市场建设过程中整合调节资源实现源网荷储全平台利益共赢，成为未来清洁供暖商业模式成熟发展的关键因素。因此，文章首先分析清洁能源供暖的源荷耦合特性，总结面向可再生能源消纳的柔性采暖负荷参与电力市场交易的框架和流程。其次探索源网荷储背景下清洁供暖商业运营模式及发展路径，总结未来我国供暖行业发展需要重点解决的问题与提升方向，以期对清洁能源供暖商业模式发展和完善清洁能源市场化交易提供理论和经验借鉴。

2 清洁能源供暖可行性分析

2.1 清洁供暖供需双方主体的耦合

东北地区风能资源丰富，风电产业发展迅速，同时存在大量采暖负荷，两者为调整能源结构、解决能源危机提供了物质条件。清洁供暖实践中电力供给侧以高比例可再生能源发电和较大规模储能、储热为标志，需求侧以电采暖为代表的热能、电能为消费主体，供需双方在主体上存在耦合。通过源网荷储互动平台和市场对资源配置的决定性作用，实现新时期能源电力清洁低碳、安全高效、经济便捷的系统优化和平衡状态。

2.2 清洁供暖供需双方时间的耦合

风力发电具有很大的随机性和间歇性，其出力随季节、昼夜改变而变化，春冬季、夜间出力较大因而有弃风风险。风电大发期与供暖期基本重合，使得利用清洁能源供暖成为解决弃风消纳的突破口。风电出力的电源特性与蓄热式电采暖的负荷特性相互耦合将有效增加负荷低谷时期用电负荷、提升风电消纳量。蓄热式电采暖作为具有“荷”和“储”双重特性的清洁能源供暖负荷，供热及蓄热环节有效利用了风电出力与电采暖设备在时间上的耦合。

3 清洁供暖商业化问题分析

3.1 清洁能源供暖核心障碍

东北地区清洁供暖主要面临两方面的难题，主要体现在技术及市场化机制方面。技术方面，东北地区电采暖分布较为分散，独立用户参与清洁能源供暖作用微乎其微且调度困难。蓄热式电锅炉在电价低谷时段运行方式单一，多以恒定功率连续运行，缺乏多目标控制技术及跟踪风电出力，致使低谷时段用电并未完全助力风电消纳。市场化机制方面，清洁供暖成本普遍高于燃煤供暖，要保障电供暖企业及用户利益共赢，必须制定合理的市场化机制，给予价格优惠及财政补贴，激发各类主体参与市场的积极性。

3.2 清洁能源供暖响应策略

为解决调度层面的技术问题，设计包含可再生能源发电商、售电商、柔性负荷管理平台、调度中心、交易中心和采暖用户的清洁供暖交易框架。采暖用户中集中供暖用户多是可以直接参与电力市场的大用户，可直接与电力交易中心实现可调负荷的交易策略对接或利用自身调控方案实现主动追寻电源出力的波动;分散供暖用户则通过采用售电公司代理参与市场同时利用柔性负荷管理平台实现可调负荷的聚合;调度中心保障电力系统统一调度，负责安全校核并安排参与交易的风电企业优先调电;交易中心负责市场交易主体的注册管理及清洁能源供暖交易的组织、申报、出清、结算、信息发布等相关服务;柔性负荷管理平台采集分析客户数据，将柔性采暖负荷数据进行归档并评估柔性采暖负荷调节能力，聚合可调资源、指导用户精[JP+2]确用能。在市场机制设计方面，设计基于中长期交易与短期动态考核相结合的机制。对积极参与项目风电实施最高等级优先调电、优先结算，促进电源侧积极参与交易组织。

4 源网荷储背景下清洁供暖商业运营模式探索

4.1 商业模式构成

商业模式创新是源网荷储市场化消纳清洁能源以及可持续发展的基础和关键，迫切需要构架全新的清洁、低碳、安全、高效的能源体系。分析挖掘柔性采暖负荷可时移性的内在商业价值，找到其价值实现的途径和模式，最终实现与清洁能源的共赢共生。基于运营视角，商业模式是指企业创造价值的流程和基本构造设计，同时描述如何创造价值、传递价值和获取价值的商业逻辑。

清洁能源供暖商业模式中，客户细分包括分散用户、集中用户、响应用户、非响应用户等，采暖用户的共同价值主张是降低用能成本、改变用能方式、提升用能水平，获得与用能相关的安全、质量、高效、环保、低碳、智能化的服务。通过柔性负荷管理平台及交易中心的枢纽作用，实现经济及物理层面的连接，与风电企业构建互联互通的关系。风电企业以提供清洁高效的能源作为价值主张，利用清洁能源作为核心资源，实现电能服务由单向供给到智能互动，推动形成以清洁能源消纳为核心的优化共享等关键业务。电网企业作为重要合作方，可构建市场化多边业务平台，做到业务边界清晰化、定位清晰化、运作市场化;充分发挥电网侧的技术优势，探索用户侧数字化平台，形成数字化产业生态;以资本运作为纽带，形成平台与上下游产业链协同。

4.2 清洁能源供暖商业模式探索

（1）分析项目价值创造的核心和关键。从交易平台公平中立的角度来看，一个完整的商业模式包含价值的来源。供需双方的价值需求及其价值实现的连接方式。在目前清洁能源供需关系中，蓄热式电采暖的调节能力作为价值来源是客观存在的，但无法与清洁能源出力实现完美对接。通过柔性负荷平台及交易平台实现物理、经济上的连接，最终实现供需双方利益共赢。因此，提供有效的供需对接模式成为利益共享价值创造的关键。

（2）建设柔性负荷管理平台。通过柔性负荷平台实现了调节能力的聚合和可调可控，用市场化手段实现了经济利益的共享共生。该商业模式将泛在的物理连接和开放共享的经济连接有机地整合在一起，最终实现价值创造。柔性负荷管理平台的建立，从物理结构角度看，实现了清洁能源电厂、电采暖用户、电网调度中心、电力交易中心的有效衔接;从能源消费角度看，实现了用电供需、用暖供需的有效连接;从信息传输角度看，实现了用电及供热设备的开关运行状态、用电功率、蓄热容量等相关信息自动化与智能化的远程控制。

（3）提出商业模式发展演化路径。商业模式发展演化路径应考虑到柔性采暖负荷响应情况及电力市场建设推进程度，采取不同的商业模式。结合外部条件的成熟度在不同层面及范围内实现由低级向高级演化、由簡单向复杂演化的价值创造。初期，结合柔性负荷管理平台和交易平台的建设，采用初级的定向对接商业模式。在项目取得一定的初步成果之后，即平台功能日趋完善、价值创造认知度提升时，将其他具有调节能力的用户纳入交易平台，进入广义的源网荷储互动阶段。

5 结语

清洁能源供暖交易模式正是抓住了能源革命、清洁供暖惠民生的核心，然而一个成熟的商业模式需要在市场环境中接受检验并进行实践，需要不断创新发展才能促进能源市场开放竞争、健康良好地发展。电网企业需要实现从为用户创造价值的平台向多主体协同共享、共创、共生的生态价值创造平台的转变。完善市场机制设计，现有机制应考虑中长期市场与现货市场建设相衔接，建立完善的实时电力市场机制，加强监管，引入金融合约等降低市场投资风险。源网荷储市场化清洁供暖商业模式培育了新的市场主体，用户侧的调节潜力将大大激发。当前模式下，能源的生产、转化、存储、消费等各个环节被逐渐打通，清洁供暖市场将变得更加公平、开放、透明。清洁能源供暖交易的商业模式实现了富余清洁能源市场化交易、供需互动及利益相关方共享共赢的目标。

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[基金项目]国家自然科学基金资助项目（项目编号：71702029）;中国博士后特别资助项目（项目编号：2020T130085）;博士后面上基金项目（项目编号：2018M631840）。

[作者简介]王冲（1982—），女，博士，副教授，研究方向：电力市场、创新创业;张政（1996—），男，硕士，研究方向：电力市场、新能源消纳;李嘉伦（1994—），女，硕士，研究方向：应用经济学。