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深度文章 | 工业园区综合能源服务商业模式研究

北极星售电网  来源:《电力需求侧管理》    2020/4/23 14:00:02  我要投稿  

北极星售电网讯:摘要:工业园区具有经济基础好、能源消耗大、产业集聚等特点,是构建灵活多样、低碳高效的综合能源服务体系的 “理想试验田”。从物理层、信息层、服务层3个层面阐述了 当前工业园区综合能源服务系统架构。从促进清洁能源消纳、能源需求优化、能源效率提升以及市场效益挖掘4个方 面探讨了适合园区开展的综合能源服务商业模式,并从推动市场公平竞争、开放共享发展的角度提出了相关政策建议, 为探索建立园区综合能源服务商业模式提供参考。

0引言

我国工业园区(以下简称“园区”)建设已历经近 40年的发展,园区在区域经济发展、产业集聚方面发 挥了重要的载体和平台作用,有力推动了我国社会经济的高质量发展。工业园区是国民经济的发展的重要载体,但同时也是集中的环境污染源。绿色、低碳、 高效发展对工业园区尤为重要,园区迫切需要构建全新的清洁、低碳、安全、高效的能源体系。园区因其经济基础好、能源消耗大、产业集聚等特点成为了能源转型与变革试点、示范的重要对象,是综合能源服务的“理想试验田”。

当前,针对区域综合能源服务及其服务模式、 商业模式的研究与实践工作已取得了初步成果。文献[2]分析了区域能源互联网的发展必然性与可能的发展模式,对比了综合能源服务相较于传统能源服务的核心优势,总结了综合能源服务核心能力 建设的重点内容。文献[3]提出要将互联网的创新成果深度融合于能源系统中,提升传统能源行业的创新力和生产力,对能源互联网的商业模式进行了 归纳分析。文献[4]基于当前新电改背景,从定位、 业务系统、现金流结构和企业价值等方面对电网企 业综合能源服务商业模式进行了系统分析。本文 将立足于园区自身发展特点及当前能源转型的迫切需要,分析园区综合能源系统架构;从促进清洁 能源消纳、能源需求优化、能源效率提升以及市场效益挖掘4个方面对园区综合能源服务商业模式进行阐述;提出相应的政策与建议。

1工业园区能源消费分析

工业园区按其主导产业类型可分为综合类、行业类和静脉产业类园区。综合类工业园区产业集群程度较高,行业类别较多,资源消耗种类也繁多 复杂;行业类工业园区一般以某一类行业及其衍生行业为核心,资源消耗种类相对简单,静脉产业类 园区主要从事再生资源回收、加工和利用,其用能类型也相对简单,以电等二次能源为主。除生产用能以外,工业园区内的商业、居民建筑、园区交通 等,也是园区用能的重要组成。

目前工业园区能源消费面临着诸多问题,如:能源消耗总量大,温室气体排放量大;园区内电、 水、热等能源的耦合利用不足,各类企业资源回收、 余能利用不足,能源综合利用率不高;因本地资源禀赋、能源网络调度技术等因素的限制,导致清洁能源应用比重不高等。

随着习近平总书记提出“四个革命、一个合作”能源战略思想,能源生产和消费转型成为我国可持续发展的重要命题。工业园区能源系统的低碳、高效、多 能、智能发展已成为必然的发展方向。

2工业园区综合能源系统架构

园区综合能源系统架构包含物理层、信息层和服务层。物理层是物质基础,实现能源生产、传输、供 应等功能;信息层是数据与控制中心,利用能源数据与信息通信技术,进行数据的交互与共享、智慧用能 控制、数据价值挖掘等;服务层是管理枢纽,基于综合能源系统物理架构及数据、信息技术的支撑,在清洁能源消纳、能源效率提升、能源智慧管理等方面提供综合能源的整体解决方案。园区综合能源服务的商业模式是基于上述3个层次进行规划、设计与实施。

2.1物理层

以石油、电力、天然气等多种能源资源为供应侧,构建分布式和集中式能源协调互补的供应方式,促进电网、石油管网、天然气网、供热网等多种资源管网耦合集成,运用多种仓储设施及储备方法满足电力负荷、热负荷、冷负荷等消费侧能源需求, 实现终端用户的用能优化。

2.2信息层

针对各能源子系统建立动态数据中心,实现用户侧的能源生产、传输、存储、共享等各环节的数据监测、分析、挖掘,提供能源智慧管理策略;基于能源数据与信息通信技术实现对能源枢纽站、源网荷 储协调、虚拟电厂、负荷侧虚拟同步等的控制;构建微功率无线通信、电力线通信、泛在智能无线专网等通信网络;在数据、控制、通信耦合集成基础上开 发云平台技术服务模块、综合能源服务互动平台。

2.3服务层

提供多元化的综合能源服务,实现清洁能源有效利用,提升能源利用整体效率,如:分布式能源、 储能及电动汽车充电站的建设与运营;构建区域能 源市场,形成公平、开放的准入机制,开展能源零售 与能源交易;针对用户侧海量能源数据进行分类与挖掘,分析用户个性化需求,开展综合能源套餐定 制等增值服务。

3工业园区综合能源服务商业模式研究

在国家发布的“能源十三五规划”及“互联网智慧能源”发展指导意见的推动下,园区综合能源系统 建设及综合能源服务业态发展得到了有力的推动, 改变了传统能源系统互相独立的产供消方式,构建 “电、热、冷、气”横向多能耦合、“源-网-荷-储”纵向 多能协同、以及能源生产、传输、存储、消费都灵活高 效的综合能源系统。这也改变了传统能源系统“条 块分割”的情况,有利于培育新的市场主体。

下文将从促进清洁能源消纳、能源需求优化、 能源效率提升以及能源市场交易4个方面展开对综合能源服务商业模式的探讨。

3.1促进清洁能源消纳

充分了解园区产业结构、用能需求特征和综合 能源服务资源禀赋,建设分布式与集中式供应相结 合的综合能源系统,开展针对传统能源利用方面的 项目规划建设与投资运营。通过降低能源消费成 本、提升能源利用效率获得收益,同时对优化能源 需求、降低终端能耗、减少气体排放有积极影响。

3.1.1分布式能源系统建设

分布式能源具有灵活性高、排放低、就地利用等 优势,是园区能源利用的主要方式。分布式能源系 统建设的业务方向包括:①基础设施服务,即能源 基础设施的建设、运行和维护,微能网的规划、建设 及运营,以及存量配电网向智能电网发展的改造等; ② 区域性分布式发电厂的建设运营,如:园区大规 模屋顶光伏和立面光伏系统的建设;③虚拟电厂的 建设同,利用先进的通信及控制技术,整合不同类型 分布式能源,有机结合储能侧和需求侧的可用负荷, 实现对发售电侧的协调运行;④发电与其他行业的 耦合,如:参与制氢、制甲烷等能源转换过程。

位于江苏无锡的红豆工业园内有纺织服装、橡 胶轮胎、生物医药等多个产业,园区于2001年建设了 自备热电厂,同时满足园区内客户的用电及用热需 求。2012年起,利用厂房屋顶建设分布式光伏系统, 并投建储能电站,缓解园区电网调节压力,平滑整体 用电负荷,起到了削峰填谷,多能互补的作用。预计到2020年,园区整体清洁能源占比将提升至15%,单 位产值能耗下降8%,综合用能成本降低10%。

3.1.2能源社区运营

综合能源系统中,终端用户除了是能源消费者 外,也可以通过建设分布式能源系统成为能源供应 者,但光伏、风电系统的建设对一般用户来说存在技 术壁垒、供应安全、能源管理、投资风险等诸多方面 的困难,能源社区的运营模式则可以解决上述问题。

能源社区是由运营商、工业用户、商业用户及 个人用户等组成的集合体,社区中的风、光、储等设 备可以由用户自建或由社区运营商提供,用户在满 足自身用能需求的基础上,可以选择存储多余的能 源或供给社区网络;运营商拥有社区能源网络及相 应公共设施资产,可为社区用户供能,或在需要时 有偿供应给外部公共网络。能源社区中所有的能 源交换均通过数字化的智能系统准确记录和计算, 运营商及用户均可通过能源供应等活动获得收益。

能源社区在国外已有一些实践案例,澳大利亚 维多利亚州推出了家庭屋顶光伏与储能系统项目, 在降低初始投入成本的基础上,提供每月固定价格 的用电套餐,可为每个家庭节省上千澳元的电费支 出。项目运营商一方面通过用能系统的销售与运 维获取收益,另一方面对这些系统进行统一管理, 可在需要时为电网提供相应服务。

3.2能源需求优化

通过政策约束、价格激励等方式引导客户参与 到园区的负荷调控,推动分布式和集中式能源供应 的共同发展,优化能源消费结构,增强系统运行的 灵活性,提高能源利用率,实现园区内能源网络的 经济、高效和稳定运行。

3.2.1需求响应

需求响应主要是指通过政策或经济手段挖掘 用户的响应潜力,促进各方互动以达到削峰填谷、缓解电力缺额等调控目标。对于电网侧来说,网 络运营商可与客户或负荷聚合商签订合作协议或 形成标准化服务模式,在电网有平衡需求时发出信 号,由用户侧调节柔性负荷来增减产量及能源的消 耗量,从而调节电网稳定性,用户则可获得相应的 补偿。对于用户侧来说,需求响应可提高用户用电 的经济性。以德国能源市场为例说明。企业可根 据可再生能源的资源情况调整生产计划,当可再生 能源资源充足时,实时电价相对较低,在资源欠缺 时则相反,企业可据此调节其生产计划,以降低用 能成本,提高其生产经济效益。

德国RegModHarz项目是德国政府“E-Energy” 计划支持的项目之一,通过制定统一的数据传输标 准,将风能、抽水蓄能、太阳能、生物质能等能源系 统连接起来,并为用能客户安装能源管理系统,对 发电端和用电端实施双向管理,基于日前和日内市 场的价格调控用户的用电时间和用电量。

3.2.2 供热、供冷项目的建设与运营

项目为客户提供供热、供冷项目的规划设计、 建设、运营等服务,并提供专家服务以实现客户项 目实施过程中的成本控制,在此过程中,客户能够 专注于其专业领域内,而将能源相关的技术问题交 给专业人员处理,为其实现降低用能成本、能源高 效利用的目的。服务内容包括但不限于:① 能源 传输、基础设施分析、需求优化等方面的咨询和规 划;②供热、供冷设备设施的建设及后续运营、维 护和故障处理;③冷、热管网的建设与运维管理;④能源审计服务等。其主要的服务模式包括2种: 合同能源管理与集中式供能。合同能源管理的重 点是高效用能,承包商需利用最先进的技术为客户 提供高效用能服务;集中式供能的重点则是高效的 能源分配和利用,以最大限度地减少能源消耗、降 低成本,服务对象越多则分摊成本越低,提高整体 运营效率。

3.3能源效率提升

针对园区内高能耗、粗放型的能源消费方式, 有必要促进其能源精细管理和循环利用,提高资源 配置效率,形成节约高效的能源消费体系。

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