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1、国内外综合能源服务发展现状及商业模式研究 作者：封红丽来源：能源研究俱乐部发布时间：2017-5-11 9:19:30中国储能网讯：随着能源互联网技术，分布式发电供能技术，能源系统监视、控制和管理技术，以及新的能源交易方式的快速发展和广泛应用，综合能源服务（集成的供电供气供暖供冷供氢电气化交通等能源系统）近年来在全球迅速发展，引发了能源系统的深刻变革，成为各国及各企业新的战略竞争和合作的焦点。国内企业也纷纷掀起了向综合能源服务转型的热潮。因此，国外综合能源服务的发展如何，又有哪些商业模式值得借鉴显得尤为重要。原文首发于能源情报研究2017第4期能源情报研究中心 封红丽国外综合能源服务发展现状综
2、合能源服务有两层含义：一是综合能源，涵盖多种能源，包括电力、燃气和冷热等；二是综合服务，包括工程服务、投资服务和运营服务。综合能源服务包含三要素：资金、资源和技术。目前，在国内外尚无综合能源服务的统一定义。国外使用较多的相关概念包括Multi-carrierEnergy Systems，Multi-vector Energy Systems，Integrated Energy Systems和Energy Systems Integration。传统能源产业（电力企业、电网企业、燃气企业、设备商、节能服务公司、系统集成商以及专业设计院等）都在策划综合能源服务转型，导致综合能源服务产业竞争激烈。
3、（一）国外典型国家综合能源服务发展现状传统能源服务产生于二十世纪七十年代中期的美国，主要针对已建项目的节能改造、节能设备推广等，合同能源管理是其主要商业模式。基于分布式能源的能源服务，产生于二十世纪七十年代末期的美国，以新建项目居多，推广热电联供、光伏、热泵、生物质等可再生能源，其融资额度更大，商业模式更加灵活。现如今，互联网、大数据、云计算等技术出现，融合清洁能源与可再生能源的区域微网技术的新型综合能源服务模式开始诞生。综合能源服务对提升能源利用效率和实现可再生能源规模化开发具有重要支撑作用，因此，世界各国根据自身需求制定了适合自身发展的综合能源发展战略。下面主要介绍欧洲主要国家，以及美国和
4、日本的发展情况。1.欧洲欧洲是最早提出综合能源系统概念并最早付诸实施的地区，其投入大，发展也最为迅速。早在欧盟第五框架（FP5）中，尽管综合能源系统概念尚未被完整提出，但有关能源协同优化的研究被放在显著位置，如DG TREN（distributed generation transport and energy）项目将可再生能源综合开发与交通运输清洁化协调考虑；ENERGIE项目寻求多种能源（传统能源和可再生能源）协同优化和互补，以实现未来替代或减少核能使用；Microgrid项目研究用户侧综合能源系统（其概念与美国和加拿大所提IES和ICES类似），目的是实现可再生能源在用户侧的友好开发。在
5、后续第六（FP6）和第七（FP7）框架中，能源协同优化和综合能源系统的相关研究被进一步深化，Microgrids and More Microgrids（FP6）、Trans-European Networks（FP7）、Intelligent Energy（FP7）等一大批具有国际影响的重要项目相继实施。欧洲各国除了在欧盟框架下统一开展综合能源系统相关技术研究外，还根据自身需求开展了大量更为深入的有关综合能源系统的研究，如英国HDPS（highly distributed power systems）项目关注大量可再生能源与电力网间的协同，HDEF（highly distributed en
6、ergy future）项目关注智能电网框架下集中式能源系统和分布式能源系统的协同等；而德国自2011年开始，在环境部和经济与技术部等机构的统一领导下，每年追加3亿欧元，从能源全供应链和全产业链角度，实施对能源系统的优化协调，近期关注的重点则是可再生能源、能源效率提升、能源储存、多能源有机协调以提高能源供应安全等方面。根据Utilities UK集团的市场调研，欧洲已经涌现出上千家能源服务公司。对于欧洲很多国家而言其能源系统间的耦合和互动急剧增强，英国和德国就是典型案例。英国的企业注重能源系统间能量流的集成。英国作为一个岛国，和欧洲大陆的电力和燃气网络仅通过相对小容量的高压直流线路和燃气管道相
7、连。英国政府和企业长期以来一直致力于建立一个安全和可持续发展的能源系统。除了国家层面的集成的电力燃气系统，社区层面的分布式综合能源系统的研究和应用在英国也得到了巨大的支持。例如英国的能源与气候变化部DECC和英国的创新代理机构Innovate UK（以前称为TSB）与企业合作资助了大量区域综合能源系统的研究和应用。2015年月创新英国在伯明翰成立“能源系统弹射器”（Energy Systems Catapult），每年投入千万英镑，用于支持英国的企业重点研究和开发综合能源系统。与英国相比，德国的企业更侧重于能源系统和通信信息系统间的集成，其中-Energy是一个标志性项目，并在2008年选择了
8、6个试点地区，进行为期4年的E-Energy技术创新促进计划，总投资约1.4亿欧元，包括智能发电、智能电网、智能消费和智能储能4个方面。该项目旨在推动其他企业和地区积极参与建立以新型信息通信技术（ICT）通讯设备和系统为基础的高效能源系统，以最先进的调控手段来应付日益增多的分布式电源与各种复杂的用户终端负荷。通过智能区域用能管理系统、智能家居、储能设备、售电网络平台等多种形式开展试点，-Energy最大负荷和用电量均减少了10%20%。此外，在E-Energy项目实施以后，德国政府还推进了IRENE、Peer Energy Cloud、ZESMIT和Future Energy Grid等项目。
9、2.美国在管理机制上，美国能源部（DOE）作为各类能源资源最高主管部门，负责相关能源政策的制定，而美国能源监管机构则主要负责政府能源政策的落实，抑制能源价格的无序波动。在此管理机制下，美国各类能源系统间实现了较好协调配合，同时美国的综合能源供应商得到了较好发展，如美国太平洋煤气电力公司、爱迪生电力公司等均属于典型的综合能源供应商。在技术上，美国非常注重与综合能源相关理论技术的研发。美国能源部在2001年即提出了综合能源系统（integrated energy system，IES）发展计划，目标是提高清洁能源供应与利用比重，进一步提高社会供能系统的可靠性和经济性，而重点是促进对分布式能源（DE
10、R）和冷热电联供（CCHP）技术的进步和推广应用。2007年12月美国颁布能源独立和安全法（EISA），明确要求社会主要供用能环节必须开展综合能源规划（integrated resource planning，IRP），并在20072012财年追加6.5亿美元专项经费支持IRP的研究和实施；奥巴马总统在第一任期，就将智能电网列入美国国家战略，以期在电网基础上，构建一个高效能、低投资、安全可靠、灵活应变的综合能源系统，以保证美国在未来引领世界能源领域的技术创新与革命。在需求侧管理技术上，美国包括加州、纽约州在内的许多地区在新一轮电力改革中，明确把需求侧管理提高电力系统灵活性作为重要方向。3.日本
11、日本的能源严重依赖进口，因此日本成为最早开展综合能源系统研究的亚洲国家。2009年9月日本政府公布了其2020、2030和2050年温室气体的减排目标，并认为构建覆盖全国的综合能源系统，实现能源结构优化和能效提升，同时促进可再生能源规模化开发，是实现这一目标的必由之路。在日本政府的大力推动下，日本主要的能源研究机构都开展了此类研究，并形成了不同的研究方案，如由NEDO于2010年4月发起成立的JSCA（Japan smart community alliance），主要致力于智能社区技术的研究与示范。智能社区类似于加拿大ICES方案，是在社区综合能源系统（包括:电力、燃气、热力、可再生等）基础
12、上，实现与交通、供水、信息和医疗系统的一体化集成。Tokyo Gas公司则提出更为超前的综合能源系统解决方案，在传统综合供能（电力、燃气、热力）系统基础上，还将建设覆盖全社会的氢能供应网络，同时在能源网络的终端，不同的能源使用设备、能源转换和存储单元共同构成了终端综合能源系统，见图1。资料来源：Challenge for the future society: smart energy network图1 Tokyo Gas 公司综合能源系统解决方案（二）国外综合能源服务典型案例1.德国RegModHarz项目RegModHarz项目开展于德国的哈慈山区，其基本物理结构为2个光伏电站、2个风电
13、场、1个生物质发电，共86MW发电能力。生产计划由预测的日前市场和日内盘中市场的电价及备用市场来决定。RegModHarz项目的目标是对分散风力、太阳能、生物质等可再生能源发电设备与抽水蓄能水电站进行协调，令可再生能源联合循环利用达到最优。其核心示范内容是在用电侧整合了储能设施、电动汽车、可再生能源和智能家用电器的虚拟电站，包含了诸多更贴近现实生活的能源需求元素。RegModHarz项目主要措施有：（1）建立家庭能源管理系统。家电能够“即插即用”到此系统上，系统根据电价决策家电的运行状态，根据用户的负荷也可以追踪可再生能源的发电量变化，实现负荷和新能源发电的双向互动。（2）配电网中安装了10个
14、电源管理单元，用以监测关键节点的电压和频率等运行指标，定位电网的薄弱环节。（3）光伏、风机、生物质发电、电动汽车和储能装置共同构成了虚拟电厂，参与电力市场交易。RegModHarz项目的典型成果也包含3个方面：（1）开发设计了基于Java的开源软件平台OGEMA，对外接的电气设备实行标准化的数据结构和设备服务，可独立于生厂商支持建筑自动化和能效管理， 能够实现负荷设备在信息传输方面的“即插即用”，OGEMA 的软件架构。（2）虚拟电厂直接参与电力交易，丰富了配电网系统的调节控制手段，为分布式能源系统参与市场调节提供了参考。（3）基于哈慈地区的水电和储能设备调节，很好地平抑了风机、光伏等功率输出
15、的波动性和不稳定性，有效论证了对于可再生能源较为丰富的特区，在区域电力市场范围内实现100%的清洁能源供能是完全可能实现的。2.美国OPower能源管理公司经营模式OPower公司通过自己的软件，对公用事业企业的能源数据，以及其他各类第三方数据进行深入分析和挖掘，进而为用户提供一整套适合于其生活方式的节能建议。截至2015年10月，根据Opower网站上的动态信息，其已累计帮助用户节省了82.1亿千瓦时的电力，节省电费10.3亿美元，减排二氧化碳121.1亿磅，随着用户规模逐渐增大，这些数据均以加速度在增长。（1）提供个性化的账单服务，清晰显示电量情况。OPower公司利用云平台，结合大数据和
16、行为科学分析，对电力账单的功能进一步拓展。一方面，具体针对用户家中制冷、采暖、基础负荷、其他各类用能等用电情况进行分类列示，通过柱状图实现电量信息当月与前期对比，用电信息一目了然；另一方面，提供相近区域用户耗能横向比较，对比相近区域内最节能的20%用户耗能数据，即开展邻里能耗比较。此外，OPower的账单改变了普通账单以往单调、刻板的风格，在与用户沟通界面上印上“笑脸”或“愁容”的图标，对于有效节能的行为给出鼓励的态度。其与用户沟通的方式也十分丰富，通过最传统的纸质邮件，到短消息、电子邮件、在线平台等，加强与用户的交流反馈。（2）基于大数据与云平台，提供节能方案。OPower基于可扩展的Hadoop大数据分析平台搭建其家庭能耗数据分析平台，通过云计算技术，实现对用户各类用电及相关信息的分析，建立每个家庭的能耗档案，并在与用户邻里进行比较的基础上，形成用户个性化的节能建议。这种邻里能耗比较，充分借鉴
