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区域能源互联网发展路线图

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2017/1/11     浏览次数:    

转载自 2017-01-08 LNG行业信息

编者按:2016年,随着国家能源局《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》、《关于推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见》的相继发布,吹响了能源互联网发展的号角。作为国家能源互联网综合试点示范的主要形式之一,区域能源互联网非常有希望率先落地,各企业都在积极的探索和研究。

随着多数省市电改方案和交易规则的批复公布,以及广东2016年度交易中体现出的价差收窄趋势,越来越多的售电公司关注园区型售电模式,同时,开放式的售电竞争态势又使得增强用户粘性成为售电公司持续发展的关键问题。

下文根据上海普天中科能源技术有限公司总工程师杨锦成博士的演讲《区域能源互联网产业趋势分析及业务解析》,由国家电投集团科学技术研究院张华和华北电力大学左一惠整理。

产业趋势

“天下大势,合久必分,分久必合”,在我国能源领域亦是如此。“分”是指我国能源电力的供应方式正在从集中式向分布式进行转变,“合”是指通过信息技术的手段和能源互联网的形式,把各种形式的能源以及能源供需环节整合在一起,弥补短板,发挥整体协同优势。

1 能源互联网的必然

2015年以来,各种形式的电力能源(火电、水电、风电以及太阳能发电)都产能过剩问题日益凸显,火电年利用小时数不断下降,西北、西南等地的弃光弃风、弃水的问题加剧。国家在积极推动清洁能源替代和能源结构转型的同时,经济下行和产业结构调整导致用能需求不振,用户在经济上越来越难以承受较高的能源价格,能源行业的盈利增长日趋面临困难。但是,随着国家能源生产与消费革命的积极推进,能源产业的变革也为企业带来了前所未有的发展机遇。

在技术进步、能源结构调整、体制改革、环境压力以及深层次的利益博弈等因素的推动下,能源互联网作为能源产业革命的突破口,备受国家重视,并于今年相继发布《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》、《关于推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见》等文件,明确将区域能源互联网作为国家能源互联网综合试点示范的主要形式之一。

2 能源互联网发展路线图

能源互联网产业具有两个特性:首先是以能源为基础,有重资产属性和商业模式创新的新型生产服务型能源产业;其次,能源互联网的价值体现首先通过能源生产交易产生直接价值,同时通过涵盖能源信息在内的信息交换产生间接价值。因此,能源互联网的发展,将经历从以能源为主的初级阶段到以信息为主的中级阶段的过程。

能源互联网初级阶段以电力改革为触发点,从大用户直购试点到开展日前交易,实现配售分离,同时构建与微电网、新能源发电相结合的主动配电网及配套设施,最后形成分布式发电全面参与电力交易的格局。初级阶段前期以电为主,通过电力的灵活交易,使得电价能够直接反应供需关系,引导资源进行优化配置;后期结合用户气、冷、热、电等多种用能需求,将各类高效能源技术根据需求和技术特点进行优化组合,结合各类能源交易和增值服务,形成综合能源服务模式。但初级阶段的前期、后期并不是截然分开的,主要依赖于项目实施的具体条件,包括环境约束、能源价格体系、市场化程度和用户需求等。

能源互联网中级阶段从以能源为主导过渡到以信息为主导,以物联网、大数据和云计算技术充分应用为基础,具有人工智能特点的中级能源互联网。中级阶段除信息技术的大规模应用之外,有赖于全社会开放的电力、燃气等能源交易市场和碳排放、节能量等约束类指标交易市场的建设,结合各类用户需求的标准化和个性化服务模式将普遍兴起。

1. 能源互联网发展路线图

技术的进步也会起到非常大的作用,当分布式能源的经济性达到一定程度,政策性的约束也会下降。需要强调的是,实时电力交易市场的形成和制度的改革是能源互联网发展落地的一个必要条件。

但能源互联网初级阶段和中级阶段是相对的,对于介入能源互联网产业的企业而言,应根据自身的产业基础进行布局。如以信息通讯(ICTM-ICT)、IT或互联网为主导业务的企业,则更可能直接选择以信息主导模式介入能源互联网产业,或者通过产品或服务下沉到能源环节构建能源互联网产业生态;或者通过构建平台整合资源,获得数据入口构建商业模式。但建议充分考虑能源产业的政策、物理约束和数据的开放进程,逐步构建其盈利模式。

发展动力

能源互联网的发展动力分为技术和模式两个层面的四个层次:首先是单向技术的进步,包括光伏、风电、储能的经济性和能效的提升,以及互联网领域ICT、物联网、大数据和云计算技术的进步等;然后是跨领域的技术融合,如能源与互联网+的技术融合就可以将分布式存量储能系统进行优化调调度,既保障其主要功能,同时利用实时电价差按照一定策略进行储能和供电,实现对电网的稳定调节并获得收益;另一个推动力是商业模式创新,对于产业集团而言商业模式创新也十分关键,需要结合投融资手段实现商业模式的创新和快速发展;最后是政策制度改进,主要是推动与技术进步匹配的政策、制度的改进。

对于现阶段的能源互联网的推进,跨领域技术融合和商业模式创新是关注的重点。对于能源的跨领域技术融合,当环境、经济、技术的约束条件不强时,各个能源系统的相互联系很弱,无法形成能源互联,当约束条件变强,就需要各能源系统融合,互相配合使用。选择区域互联网作为切入是比较合适的,优先设计能源互联网应用场景和运行模式,充分考虑用户需求、业务架构与整合、平台协作、产业政策、盈利能力等。对于商业模式而言,因能源重资产的属性,融资平台很关键,同时需要具备很好的产业资源整合能力,并要求能够规模化复制以提高盈利。

能源互联网的发展动力

业务场景

1 业务全景图

区域能源互联网需要建设的内容非常多,涉及到众多利益相关方,对时间、人力、资金等方面的成本要求相当高,很少有企业能够独立进行全面布局,而往往需要开展企业间的协作。图3给出了区域能源互联网业务全景图,主要包含工程平台、服务平台、金融平台与交互平台。

工程平台主要是建设一个多能互补能源优化集成系统,目前还没有整合用户侧的内容。业务方面涵盖了咨询、设计、系统集成、工程、运维等,如果集团公司有产业基础,就可以在区域能源互联网形成整体协同优势,拉动集团产业的发展。

服务平台是指智慧能源管控系统,包含底层的SCADA、需求侧响应、能源管理、能效管理、调度系统、负荷模拟、系统仿真以及上层的大数据、云计算平台等,建议企业可以根据实际业务、用户的需求以及政策的条件限制逐步的展开建设。

金融平台主要是解决项目投资与产业孵化的融资问题。能源互联网行业是重资产行业,目前很多热衷能源互联网的企业是转型过来的,以前的主要模式是做产品、做工程,在大项目系统集成、运行的能力上稍有欠缺,随着逐步向系统集成方向发展,就需要一些产业基金来帮助孵化。

交互平台主要围绕用户,在与其他平台产生的工程实施、运营管理和投融资产生交互的基础上,与电力、燃气等交易平台产生交易。

3.  区域能源互联网业务全景图

2 业务发展阶段

近期,区域能源互联网的发展可以分成三个阶段来实施,但三个阶段主要指技术和模式层面,对于具体项目而言,取决于政策和资源条件,存在同步实施的可能。

第一个阶段着重在负荷侧建设,侧重为用户侧提供能源应用,包括分布式能源、储能、电动汽车等等,通过荷端(尤其是高耗能用户)能源综合管理、需求响应、市场交易等,可以显著提高能源使用效率,降低成本,提升需求端效益和企业盈利,促进可再生能源的利用。

第二阶段着重配网建设,形成一个区域的闭环系统,提高系统的可控性、可靠性和自平衡能力,并降低外部的依赖性,提高系统投资效率。

第三个阶段将源端供给侧连接进来,通过源—荷端多能互补(源端集中电源供输,荷端分布式太阳能、热泵、储能等)和源—荷互动(能源管控、优化能效、需求响应、市场交易等),进一步优化提升可再生能源利用效率。

3 业务流程解析

区域能源互联网的基础业务流程是通过能源输送网络、信息物理系统、综合能效管理平台以及信息和增值服务,实现能源流、信息流、价值流在供能侧和用能侧双向流通与互动,形成增值和收益。供能侧主要包括大电网、分布式电源、多种形式的储能、天然气管网等,并通过多种能源的互补,考虑燃气、电力之间的转换,形成一个相对闭环的系统。用户侧主要包括工业用户、商业用户、居民用户以及交通用户等,用户侧也可以发电、储能,用不完的电、能可以销售给区域能源互联网,比如工业企业屋顶的光伏、商业建筑的三联供等。

盈利模式

1 理想盈利模式

进一步梳理区域能源互联网业务模式,除构建产业、业务链之外,针对具体的项目,可将其理想的盈利模式分解为四个方面:一是潜在的收益来源,包括土地增值和能源采购,这种模式主要应用于园区,土地增值方面,主要体现在入驻率上升、开工率上升和环境改善,而能源采购方面,主要体现在园区用能增加,电力、燃气以及LNG的议价能力提高;二是核心服务,包括综合能源服务和套餐设计,能源服务方面,主要体现在集中售电、热、水、气等能源,节约成本,而套餐设计方面主要体现在综合包、单项包、应急包和响应包;三是基础服务,即能源生产,包括发电和虚拟电厂,发电方面主要体现在清洁能源发电和可再生能源发电,若自用电比例越高,收益越好,而虚拟电厂方面主要体现在储能、节能、跨用户交易和需求侧响应;四是增值服务,包括工程服务和资产服务,工程服务方面主要体现在实施平台化和运营本地化,而资产服务体现在设备租赁、EMC(合同能源管理)和碳资产。整个区域能源互联网综合能源服务可看作是一种能源托管模式。

4. 区域能源互联网理想盈利模式

关于理想盈利模式,需要说明的:第一不是一个企业都能做所有业务,需要多家参与;第二不是一个项目就能将所有的内容做进去;第三不是所有的区域都适用;第四不是所有的时间节点都要按照这个模式,可以分阶段、有选择、有分工的开展和实施,比如电方面先成熟,就先做电,再尝试把用户、燃气方面的业务整合进来,逐渐的形成能力;第五除了单个项目之外,企业也要注重产业链的有机整合,毕竟单个项目收益有限,通过整合能够提高盈利水平。

2 核心竞争力

区域能源互联网企业的核心竞争力主要包含两块,一块是收益来源,一块是获利能力,如图5所示。譬如种庄稼为,首先你得有块地,这是你收益来源,获利能力就是你能在这块地上种出什么样的好庄稼才能实现较快的盈利。不具备布局整个区域能源互联网能力的企业,完全可以做下游,给别的企业提供服务。

5. 区域能源互联网业务核心竞争力

收益来源要着重三个方面的建设:电源、配网、大用户。电源方面,得有不同类型的电厂,包括分布式燃气、光伏、储能等等,并且要有足够的容量,容量等级不够,进入不了市场。配网方面,要么自己建设通道资源,要么租用其他企业的,包括配电网、燃气管网、热力管网等。大用户资源也至关重要,若自身就是大用户,本身就比较有竞争的话语权和主动权。

获利能力主要体现在技术、资金、产品三个方面。技术,即服务平台,前期是在能源系统的整合,后期还需要具备负荷预测、交易定价、能效管理等技术能力,这在将来电力现货市场条件下显得尤为重要。资金即投资平台,要做整个园区综合能源服务,需要足够的资金才能支撑,这就需要在融资渠道方面有保障。产品即工程平台,企业一定要有自己的核心产品,具备一定的回款能力,才能推动区域能源互联网的后续建设,实现滚动发展,当然也可以找足够多优质企业合作,一起承担前期亏损的风险。

3 初级盈利模式假想案例

下面以一个理想的案例来说明区域能源互联网的初级盈利模式,如图6所示。考虑以下情景:一个10平方公里的工业园区,约100家用能企业,每年需25亿度电、1亿立方米燃气、108万吨蒸汽、400台变压器。在不能使用燃煤电站的前提下,考虑到蒸汽的需求,配置燃气分布式发电78MW、光伏发电25MW、储能25MW,总投资概算约为8.4亿。不考虑园区能源互联网的模式,在现有条件下,收益按分布式燃气发电0.08/kw.h、蒸汽按80/吨、分布式光伏1.25/度计算(数据可根据地区实际进行调整),每年能源的产销收益为1.31亿元,分布式燃气、分布式光伏、储能的静态投资回收期分别约为6.72年、5.09年、8.33年。在考虑园区能源互联网的模式下,整个园区的综合能源服务由一家企业提供,通过开展购售电、气业务,能源购售收益按电0.02/kw.h、气0.4/立方米、储能电0.6/度计算,每年的能源购售差收益为0.976亿(含变压器运维等增值业务收入0.16亿元),这样年度总收益为2.29亿元,静态投资回收期将为3.67年,大大提升了项目的盈利能力和用户粘性。

6. 区域能源互联网初级盈利模式

在上述测算中,并没有考虑配网及其他一些存量投资的成本,也没有考虑在回收期内用户变化的情况,但整体上看,在区域能源互联网的模式下,企业能产生更多的经济效益。同时,上述测算仅表示此种盈利模式的趋势,各项收益的边界条件可能存在差异;在此基础上可以开展节能环保及碳交易等增值服务等收益尚未计算在内。

业务演进

对于以能源领域装备销售或工程服务为既有主营业务的企业(集团),在能源互联网趋势下,业务模式可以从装备往集成、金融、增值服务等领域延伸,如图7所示。

7. 能源企业业务演进路线

通过业务模式的演进,可以形成一个较完整的业务生态系统和多环节的收入渠道,并通过对用户提供多层次的综合服务获得额外收益,提升公司的稳健经营能力。但具体业务演进路线需要根据各企业的产业基础、业务模式和治理结构,结合主要业务领域和地域的政策、资源做深入分析。

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