园区光储充市场化运营服务模式研究

王 卉 唐 文 曹 杰

1.烟台市地理信息中心

2.上海方融科技有限责任公司

0 引言

我国为了大力发展清洁能源，应对日益严重的环境污染，减少CO2的排放，以出台各种政策措施和政府红利补贴等方式，推动新能源汽车和园区光储充建设。据中国汽车工业协会统计，2020年全年，新能源汽车产销分别完成136.6万辆和136.7万辆，保有量500万辆，包括460万辆乘用车、20万辆电动公交、20万辆电动卡车。2018年全球充电桩保有量接近400万台，中国充电桩保有量约占25%。

随着我国光储充项目快速推进，很多实际问题也暴露出来。由于充电桩运维需要投入大量成本，园区很多充电桩建设完毕，拿到政府补贴后就处于无人维护状态，充电桩处于名存实亡的摆设状态。

本文综合分析园区光储充综合管理运营服务现状，设计市场化运营模式，从火电厂、市电低价购电，储能削峰填谷，园区分布式光伏建设方、运维方、充电桩建设方的多元参与共享收益，以及提供充电返利以吸引更多新能源车充电等方式，提升园区充电桩的利用率，并通过实际园区光储充项目建设进行验证，为绿车、绿电——新能源汽车和可再生能源利用的推广应用提供参考。

1 研究背景

2014 年6 月13 日，习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议上明确提出了“四个革命、一个合作”的重大能源战略思想。中国能源需求的压力巨大，能源供给的制约较多，能源技术水平总体落后，能源生产和消费对生态环境损害严重。与此同时，伴随着世界能源转型的大趋势，中国作为能源大国和负责任大国，也肩负着推动技术创新、促进地区能源转型、实现可持续发展的重任。

为应对气候变化，我国在2020 年全球气候领导人峰会上提出“二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和”等庄严的目标承诺。在今年的政府工作报告中，“做好碳达峰、碳中和工作”被列为2021 年重点任务之一；“十四五”规划也将加快推动绿色低碳发展列入其中。

国网能源研究院院长张运洲在2020 年能源转型发展论坛上指出[1]：我国能源消费CO2排放占全球的比重为29%，2018 年碳排放量达96 亿t，同比增长3%，电力及交通行业碳排放增长是推升我国总体排放量的主要因素。2018 年中国工业领域碳排放维持负增长，电力及交通领域增速分别为7%及4%。交通领域碳排放增长主要由两个原因造成，其一，国内电气化主要在乘用轿车领域推进，来自搜狐新兴产业观察者资料[2]，国内柴油消耗所产生的CO2量是汽油的2 倍。其二，乘用领域电气化进程仍无法抵消新增载具所产生的碳排放，因此减排效果不显著。目前交通电气化主要集中于乘用轿车，即使实现100%汽油车替代，仍将面临3.5亿t来自柴油消耗的碳排放。因此在远续航重载领域推进电气化，是实现2060碳中和的有效途径。

开展园区光储充项目建设和推广应用是利用光伏清洁能源发电，储能系统充放电，实现园区削峰填谷的同时，为充电桩新能源汽车充电提供稳定的电源保障，形成自发自用，自主消纳的绿色低碳新能源汽车能源利用新模式，促进新能源车的健康发展，为2035年基本实现车辆电气化的目标努力[3]。

由于充电桩需要投入大量维护成本，园区很多充电桩建设完毕，拿到政府补贴后就处于无人维护状态，充电桩处于名存实亡的摆设状态。如何通过市场化手段，激活园区充电桩，提升园区充电桩的利用率，是本文研究的出发点和意义所在。

2 研究内容

本文通过分析GEF6 上海示范项目的子课题“长宁区临空产业园智慧能源管理运营服务”，从火电厂、市电低价购电，储能削峰填谷，园区分布式光伏建设方、运维方、充电桩建设方的多元参与共享收益，以及提供充电返利以吸引更多新能源车充电等方式，形成绿车、绿电——新能源汽车及可再生能源可持续推广应用的新商业模式，实现园区光储充市场投资、市场运营、共享共赢，提升园区充电桩的利用率和持续运营。

3 项目建设情况

3.1 “长宁区临空产业园智慧能源管理运营服务”项目内容

该项目是GEF6 上海示范项目的子课题，主要建设内容是建设光储充微电网示范站点，挖掘利用园区企业光伏自主消纳后的余量，通过园区综合能源互联互保共享机制，实现园区充电桩智能导引，有序充电的同时，引入智能运维服务体系，实现新能源汽车和可再生能源综合应用的安全、节能、可靠保障，同时实现多方参与和共赢，形成可复制、可推广的园区绿车、绿电市场化运营创新应用模式。

3.2 项目建设情况

项目已在建设期内完成，经过临空产业园区投产建设完毕，并在另一场景“龙吴路充电站”进行可复制验证，达到项目的效果。

1）临空园区试点

在临空产业区内利用园区5 家企业共计638.7 kW 屋顶光伏，建设32 个7 kW 交流充电桩（见图1、图2），进行变电站智能化改造，实现数据采集分析。项目投运后发现：该站点常年变压器负载率较低（见图3），不属于高耗能园区，有企业光伏发电自主消纳后的余量作为补充，结合充电桩用电量和用电习惯，储能设备投入对电站扩容和削峰填谷均起不到提升经济效益和节能效益的作用，按上海市两部制峰谷电价差0.76 元/kW 计算，储能投资回收期过长，而且增加运营成本，在该园区配置储能是不合适的。

图1 光伏汇流箱及光伏棚

图2 地下停车场充电桩及充电计量装置

图3 园区变压器平均负载率图

2）龙吴路充电站光储充一体化智慧运营

为了实现光储充微网系统综合性价值的评估，验证项目的可行性和可复制性，在原项目地点不投放储能设备，新增一个光储充微网系统运营项目。该项目系专门针对新能源车充电建设的，综合光伏、储能、充电一体化运营的示范项目，上海方融科技有限责任公司为该项目提供综合智能运维服务。

该项目具备“光-储-充”一体化建设要求，并已正式投运，具备大小新能源车有序充电和计费核算功能（见图4、图5、图6），光伏发电为充电桩供电外的剩余电量也上网出售。可为GEF 项目提供基于“光-储-充”可再生能源利用和新能源车有序充电的商业化创新模式研究提供数据分析基础。

图4 大小车充电

图5 龙吴路充电站储能系统

图6 龙吴路充电站箱式变电站

项目投产情况：

顶棚光伏系统:440 kWp,平均日发电量:1 500 kWh；

退役电池储能:150 kWh,平均日储能量:150 kWh；

21 个直流60 kW 桩,平均每日充电车辆数:45辆,采用扫码开启方式为纯电大客车、出租车、货运车辆及私家车等各类新能源车辆提供充电服务。

项目特点：

实现园区光储充一体化应用；

从龙吴路发电厂引入火电方式补充光伏的不足；

电价红利策略，充电价格分时段，0.6～1.2元/kWh 不等，比其他园区、小区、停车场2 元/kWh的电价策略优惠不少，每天吸引各种新能源车入场充电。

3）项目交付成果：

完成1 套180 kWp 屋顶光伏发电系统，发电电能为自发自用，汇入园区充电桩系统的同时并入园区整体配电系统，当充电桩不能全部消纳时，供大楼照明动力使用，实现用能运维一体化商业模式。

已投入32 个7 kW 的交流充电桩，仅为园区内部员工使用，采用插卡式预付费电表对充电桩进行控制和实现充电交易。

市场化园区智慧能源管理运维服务项目建设。

利用ie-cloud智慧能源云平台，对园区的变电站、光伏发电、储能设备、充电桩设备进行综合管理，实现设备运维一体化、能源智能经济调控（见图7、图8、图9、图10），从而达到园区绿电安全、经济运营的目的。

图7 智慧能源管理运营平台首页面图

图9 变电站监控主页面图

图10 变电站视频监控图

3.3 项目经济效益分析

3.3.1 能源综合管理运营服务成果分析

运营中心使用的综合能源系统管理软件为园区内用能客户提供安全高效的运维服务的同时，结合光伏、储能、新能源车充电等能源场景提供各类能源综合运营管理服务，打通了源、网、荷、储的数据通道；同时通过运营中心打通了能源调度通道，将光伏发电、储能等源头能源高效高价值使用，充分发挥了新能源的节能减排社会价值；并通过区域调控，降低高峰需量，削峰填谷降低了电力使用成本，为能源用户带来共赢的经济价值。

3.3.2 光储充收益计算

光储充收益计算详见表1。

表1 光储充收益计算表

3.3.3 2021年1月光储发电、充电、放电及充电桩充电情况

2021年1月光储发电、充电、放电及充电桩充电成本分析详见表2。

表2 2021年1月光储发电、充电、放电及充电桩充电成本分析表

从表1和表2分析，储能设备的投资为45万元，2021 年 1 月综合用能成本降低 10 807.86 元，该成本主要由光储充建设，投入储能设备后实现调控带来的降低部分，按此计算，3.47年可收回储能成本。

4 总结

长宁临空产业园光储充项目通过两个不同场景，探讨了通过挖掘利用园区企业自建光伏消纳后的余量，火电厂低价购电补充光伏不足、储能削峰填谷、优惠充电等方式，有效激活园区光储充可持续市场化运营服务的方案是可行的，表明创新商业模式在电力能源日渐趋紧的城市运行中，使用互联网+物联网+能源网等多网融合技术，解决园区、写字楼、商业综合体等新能源车及可再生能源利用综合管理运营难题，具有利用园区光储充综合能源协同调控，实现绿车、绿电的项目可复制性和推广价值。

建议通过政府引导、平台服务、市场自主调节，整合激活市场上离散可再生能源及充电桩资源，助推新能源车的普及，实现园区光储充安全、绿色、融合、互利的市场化运营服务创新商业模式的推广应用。