雙碳下綜合能源服務(wù)體系的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與展望

范星宇，劉繼洋，劉成運(yùn)，劉志賓，劉波遷

（1.國(guó)網(wǎng)北京通州供電公司，北京 100000；2.國(guó)網(wǎng)雄安思極數(shù)字科技有限公司，河北 雄安新區(qū) 071700；3.北華航天工業(yè)學(xué)院，河北 廊坊 065000；4.河北省電動(dòng)汽車(chē)充換電技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 廊坊 065000）

0 引言

習(xí)近平主席在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上的講話中表示，二氧化碳（CO2）排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，2060年前努力爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)碳中和。碳中和與碳排放是實(shí)現(xiàn)“雙碳”的兩個(gè)重要目標(biāo)，2020年中國(guó)減少二氧化碳排放量17.9億噸，其中減少二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）排放量分別約86.4萬(wàn)噸和79.8萬(wàn)噸，碳排放在能源行業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位。

碳替代主要是以氫能作為新能源，采用可靠的氫氣（H2）加注網(wǎng)絡(luò)與大規(guī)模應(yīng)用技術(shù)。氫能作為新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)之一，是構(gòu)建中國(guó)新型能源體系的重要部分，為跨產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)氫能創(chuàng)造了有利條件。文獻(xiàn)[1-2]闡述了國(guó)內(nèi)外能源發(fā)展比例及合作組織；文獻(xiàn)[3]闡述了當(dāng)前儲(chǔ)能的發(fā)展現(xiàn)狀和對(duì)未來(lái)儲(chǔ)能的發(fā)展預(yù)測(cè)；文獻(xiàn)[4-6]闡述了綜合能源協(xié)調(diào)控制技術(shù)及未來(lái)碳排放模型的分析；文獻(xiàn)[7-9]闡述了“十四五”能源發(fā)展的建議；文獻(xiàn)[10]闡述了能源業(yè)務(wù)發(fā)展的重點(diǎn)及策略；文獻(xiàn)[11-13]闡述了綜合能源服務(wù)發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢(shì)；文獻(xiàn)[14-15]闡述了綜合能源重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域及新挑戰(zhàn)；文獻(xiàn)[16]探索綜合能源服務(wù)市場(chǎng)發(fā)展前景，而綜合能源服務(wù)是能源協(xié)調(diào)發(fā)展的重要手段；文獻(xiàn)[17]對(duì)綜合能源優(yōu)化配置進(jìn)行研究，解決了不同場(chǎng)景綜合能源的優(yōu)化配置問(wèn)題。將碳達(dá)峰、碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局，可實(shí)現(xiàn)“雙碳”的目標(biāo)，減少CO2凈碳排放。通過(guò)減少CO2的排放和加強(qiáng)CO2的吸收的方法，加強(qiáng)CO2的吸收，提高森林碳交匯和加大碳捕獲與封存等技術(shù)。

開(kāi)展綜合能源服務(wù)，有利于落實(shí)國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略，推動(dòng)全社會(huì)節(jié)能減排；有利于推進(jìn)電能替代，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，培育新的市場(chǎng)業(yè)態(tài)，增加新的效益增長(zhǎng)點(diǎn)。將綜合能源服務(wù)作為主營(yíng)業(yè)務(wù)，積極推進(jìn)綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)發(fā)展。

1 綜合能源服務(wù)行業(yè)趨勢(shì)研究

1.1 能源電力發(fā)展趨勢(shì)分析

“十四五”開(kāi)始，中國(guó)將逐步實(shí)現(xiàn)2030年碳達(dá)峰目標(biāo)和2060年碳中和愿景，能源消費(fèi)節(jié)能高效、生產(chǎn)清潔低碳成為能源行業(yè)一項(xiàng)長(zhǎng)期任務(wù)，推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型持續(xù)深化，能耗“雙控”更加嚴(yán)格。預(yù)計(jì)到2025年，中國(guó)單位GDP能耗約為0.26噸標(biāo)準(zhǔn)煤/萬(wàn)元，較2019年下降約53%，逐步走向低碳大國(guó)。

預(yù)計(jì)“十四五”期間，電能占終端能源消費(fèi)比重將逐步提高，其中制造業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、商業(yè)和生活領(lǐng)域已成為終端電氣化的重點(diǎn)領(lǐng)域。眾多國(guó)家做出了各自的碳中和承諾，但中國(guó)的任務(wù)最具有挑戰(zhàn)性。中國(guó)是世界經(jīng)濟(jì)體中唯一碳排放持續(xù)增長(zhǎng)的國(guó)家，約2/3的碳排放集中在長(zhǎng)三角、珠三角、京津冀以及山西、河南、遼寧等能源大省。中國(guó)各行業(yè)碳排放量如圖1所示。

圖1 2020年中國(guó)各行業(yè)碳排放量Fig.1 Carbon emissions of China’s industries in 2020

從圖1中可以看出，溶劑使用過(guò)程中沒(méi)有碳排放量，而在民用和燃油用車(chē)中，碳排放量的百分比接近10%；在工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域中，二氧化碳的排放量達(dá)到50%，不同行業(yè)領(lǐng)域中的碳排放量有所不同。有效的二氧化碳利用途徑必須滿足兩個(gè)條件：一是保證持續(xù)的可再生能源供給，二是能從非碳資源獲得氫氣。轉(zhuǎn)化利用途徑主要包括熱催化、電催化及光化學(xué)過(guò)程。2021年中國(guó)煤炭消費(fèi)比重在60%左右，而中國(guó)的清潔能源消費(fèi)比重達(dá)到22%，逐年呈上升趨勢(shì)。2013～2021年煤炭、清潔能源消費(fèi)比重曲線圖如圖2所示。

圖2 2013～2021年煤炭、清潔能源消費(fèi)比重對(duì)比Fig.2 Comparison of consumption proportion of coal and clean energy from 2013 to 2021

在能源革命與數(shù)字革命相互交融，以及碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的背景下，綜合能源系統(tǒng)正在發(fā)生前所未有的變化。使碳中和向零碳化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)清潔和循環(huán)經(jīng)濟(jì)，需要向智能化配電系統(tǒng)協(xié)同發(fā)展，逐步向綜合能源系統(tǒng)發(fā)展。

1.2 國(guó)內(nèi)外綜合能源服務(wù)現(xiàn)狀

1.2.1 國(guó)外綜合能源研究分析

近年來(lái)，英國(guó)石油公司（BP）、東京電力公司、法國(guó)電力公司等國(guó)外傳統(tǒng)能源企業(yè)，紛紛依托主業(yè)優(yōu)勢(shì)資源延伸拓展產(chǎn)業(yè)鏈，布局綜合能源服務(wù)領(lǐng)域。

2016年，重組成立東京電力能源伙伴有限公司，打造“售電業(yè)務(wù)+綜合能源服務(wù)”統(tǒng)一對(duì)外業(yè)務(wù)接口和服務(wù)平臺(tái)。2020年，BP公司正式進(jìn)軍綜合能源服務(wù)領(lǐng)域，并致力于成為一家為客戶提供能源解決方案的綜合性能源服務(wù)公司。重點(diǎn)聚焦低碳電力和能源、便利零售和移動(dòng)出行、具有韌性和針對(duì)性的油氣三大領(lǐng)域，低碳電力和能源業(yè)務(wù)重點(diǎn)關(guān)注可再生能源服務(wù)、氫能開(kāi)發(fā)利用服務(wù)和天然氣服務(wù)。近年來(lái)，為加快向綜合能源服務(wù)商轉(zhuǎn)型，在做大做強(qiáng)傳統(tǒng)能源服務(wù)的基礎(chǔ)上，超前謀劃、廣泛布局，力求提供多種電力能源產(chǎn)品及新型能源服務(wù)。

從多個(gè)角度對(duì)市場(chǎng)消費(fèi)群體進(jìn)行精確區(qū)分和定位，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析對(duì)市場(chǎng)、環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確戰(zhàn)略定位。注重?cái)?shù)據(jù)資產(chǎn)價(jià)值增值，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)資產(chǎn)分析利用，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)客戶精確挖掘，提升客戶服務(wù)響應(yīng)速度。

1.2.2 國(guó)內(nèi)綜合能源研究分析

近年來(lái)，國(guó)有能源企業(yè)、民營(yíng)能源企業(yè)以及互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)均加速布局綜合能源服務(wù)領(lǐng)域，能源服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈、生態(tài)鏈競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇。綜合智慧能源從傳統(tǒng)能源供應(yīng)商向“智慧能源+智慧城市”服務(wù)商轉(zhuǎn)型升級(jí)。

多媒體課堂設(shè)有豐富的課堂游戲模板，供老師自由創(chuàng)建互動(dòng)分類(lèi)游戲與智能選詞填空等課堂活動(dòng).即使在課間10分鐘的時(shí)間里，也能在備課模式下，三步操作“選擇課堂活動(dòng)分類(lèi)——輸入題干與答案——編輯調(diào)整樣式”，創(chuàng)建有趣多樣的課件，從而提升課堂趣味性，增強(qiáng)師生間的互動(dòng)交流.

互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)打造能源云平臺(tái)，進(jìn)軍能源服務(wù)領(lǐng)域。阿里巴巴集團(tuán)依托信息技術(shù)優(yōu)勢(shì)，著力打造“阿里能源云”，重點(diǎn)聚焦清潔能源和節(jié)能服務(wù)兩大領(lǐng)域布局綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)。打造三大云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)能源服務(wù)數(shù)字化。一是開(kāi)發(fā)光伏云平臺(tái)，對(duì)項(xiàng)目的融資、建設(shè)、運(yùn)維及開(kāi)展業(yè)務(wù)提供成套的服務(wù)，構(gòu)建數(shù)字化的光伏電站；二是通過(guò)云平臺(tái)和大數(shù)據(jù)實(shí)施能效管理和用能監(jiān)控，采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析客戶用能和市場(chǎng)情況，開(kāi)展新能源市場(chǎng)規(guī)劃，預(yù)測(cè)項(xiàng)目投資收益，為用戶提供定制化節(jié)能方案等服務(wù)；三是開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(chē)分時(shí)租賃云平臺(tái)，為電動(dòng)汽車(chē)承租人提供智能快速查找、立即用車(chē)、精準(zhǔn)導(dǎo)航等一系列服務(wù)。

國(guó)內(nèi)外綜合能源服務(wù)商大都聚焦核心重點(diǎn)領(lǐng)域，打造了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)裝備，從實(shí)用、示范、戰(zhàn)略等方面構(gòu)建自主可控的技術(shù)裝備產(chǎn)業(yè)鏈。

2 綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)發(fā)展分析

2.1 綜合能源發(fā)展方向

“十三五”期間，綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)發(fā)展成效顯著，市場(chǎng)規(guī)?？焖贁U(kuò)大，業(yè)務(wù)體系不斷完善，技術(shù)裝備加快研發(fā)，生態(tài)圈初步建立，運(yùn)營(yíng)機(jī)制正在調(diào)整優(yōu)化。2017年以來(lái)，綜合能源服務(wù)商聚焦工業(yè)、建筑和交通領(lǐng)域客戶群體，統(tǒng)籌開(kāi)展綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)。綜合能源服務(wù)商著眼國(guó)家中長(zhǎng)期戰(zhàn)略重點(diǎn)，因地制宜開(kāi)展示范項(xiàng)目建設(shè)，在中國(guó)的雄安新區(qū)、張家口崇禮等地建成了一批示范項(xiàng)目，樹(shù)立了良好的綜合能源服務(wù)品牌，2020年業(yè)務(wù)收入趨勢(shì)如圖3所示。

圖3 2020年業(yè)務(wù)收入趨勢(shì)Fig.3 Business revenue trend in 2020

業(yè)務(wù)領(lǐng)域聚焦增效顯著，重點(diǎn)業(yè)務(wù)領(lǐng)域日趨豐富。截至2020年6月綜合能源業(yè)務(wù)收入在3700億元左右，到2020年12月?tīng)I(yíng)業(yè)收入增加到10000億元，營(yíng)收占比逐步提升。服務(wù)模式創(chuàng)新發(fā)展，打造“供電+能效服務(wù)”客戶側(cè)能源消費(fèi)新業(yè)態(tài)。

綜合能源服務(wù)在各地區(qū)發(fā)展不平衡，營(yíng)收規(guī)模、業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)差異較大。華東、華北區(qū)域綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)規(guī)模較大，累計(jì)營(yíng)收分別為106.22億元、79.27億元；華中、西南、東北、西北區(qū)域綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)營(yíng)收分別為42.34億元、17.88億元、27.96億元、28.30億元。從業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)來(lái)看，華北區(qū)域四大重點(diǎn)領(lǐng)域業(yè)務(wù)營(yíng)收占比較高，約占總營(yíng)收60.55%，2018年～2020年綜合能源服務(wù)營(yíng)收占比如圖4所示。

圖4 2018年～2020年綜合能源服務(wù)營(yíng)收占比Fig.4 Share of integrated energy service revenue in 2018 ～2020

智慧能源綜合管理平臺(tái)以園區(qū)內(nèi)電、冷、熱、熱水、充電樁、新能源示范項(xiàng)目等能源數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)全方位、全過(guò)程的綜合能源數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)、綜合能源運(yùn)行調(diào)控與優(yōu)化、綜合能源計(jì)量、能效分析管理、綜合能源設(shè)備運(yùn)維管理等服務(wù)。智慧能源綜合管理平臺(tái)（如圖5所示）是調(diào)度通信樓智慧用能示范的重要組成部分。

圖5 智慧能源綜合管理平臺(tái)規(guī)劃建設(shè)示意圖Fig.5 Schematic diagram of planning and construction of smart energy integrated management platform

綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)發(fā)展成效顯著，市場(chǎng)規(guī)?？焖贁U(kuò)大，業(yè)務(wù)體系不斷完善，技術(shù)裝備加快研發(fā)，生態(tài)圈初步建立，運(yùn)營(yíng)機(jī)制正在調(diào)整優(yōu)化。建立涵蓋綜合能源全業(yè)務(wù)流程的標(biāo)準(zhǔn)體系，為能源業(yè)務(wù)發(fā)展提供支撐。

2.2 綜合能源發(fā)展現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

“十四五”期間，能源革命持續(xù)深化、新發(fā)展格局加速形成，能源產(chǎn)業(yè)鏈、生態(tài)鏈競(jìng)爭(zhēng)加劇。為加快能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略目標(biāo)建設(shè)落地，實(shí)施客戶側(cè)能源消費(fèi)新業(yè)態(tài)，以適應(yīng)日益激烈的產(chǎn)業(yè)鏈、生態(tài)鏈競(jìng)爭(zhēng)，綜合能源服務(wù)也將面臨新形勢(shì)、新要求。

開(kāi)展綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)取得一定成效，但在業(yè)務(wù)布局、組織實(shí)施模式、關(guān)鍵技術(shù)突破創(chuàng)新等方面也彰顯出一些問(wèn)題，難以適應(yīng)綜合能源服務(wù)發(fā)展新形勢(shì)、新要求。主營(yíng)業(yè)務(wù)認(rèn)識(shí)需加強(qiáng)，綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)職責(zé)分工尚不清晰，尚未形成有效的橫向協(xié)同工作機(jī)制；業(yè)務(wù)布局尚需優(yōu)化完善，提出能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略目標(biāo)，打造信息支撐體系貫通信息流，構(gòu)建覆蓋能源生產(chǎn)消費(fèi)各環(huán)節(jié)的數(shù)字化、智能化系統(tǒng)，保障個(gè)性化、綜合化、智慧化服務(wù)需求。

依托智慧用能服務(wù)聚合各類(lèi)能源資源，進(jìn)一步延伸能源交易服務(wù)，實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)的價(jià)值創(chuàng)造；業(yè)務(wù)組織實(shí)施模式需要?jiǎng)?chuàng)新重塑，立足客戶側(cè)能源服務(wù)新業(yè)態(tài)，協(xié)同綜合能源服務(wù)商線下?tīng)I(yíng)銷(xiāo)網(wǎng)絡(luò)和線上信息化平臺(tái)優(yōu)勢(shì)資源，重塑綜合能源服務(wù)商、綜合能源服務(wù)組織實(shí)施模式，推動(dòng)綜合能源服務(wù)提質(zhì)增效。

3 綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)研究

3.1 業(yè)務(wù)布局優(yōu)化設(shè)計(jì)

堅(jiān)持“以電為中心”的基本原則，結(jié)合綜合能源服務(wù)發(fā)展方向，開(kāi)展綜合能效服務(wù)、多能供應(yīng)服務(wù)、清潔能源服務(wù)、新興用能服務(wù)，延伸拓展智慧用能服務(wù)、能源交易服務(wù)。

深化發(fā)展原有四大業(yè)務(wù)領(lǐng)域，構(gòu)建客戶側(cè)綜合能源系統(tǒng)。綜合能效服務(wù)方面，要以提升客戶能效、降低用能成本為目標(biāo)，推動(dòng)傳統(tǒng)節(jié)能改造服務(wù)變革，實(shí)現(xiàn)由單一設(shè)備級(jí)節(jié)能改造向多系統(tǒng)級(jí)綜合能效提升方式轉(zhuǎn)變；多能供應(yīng)服務(wù)方面，要以滿足客戶冷熱電用能需求為目標(biāo)，推動(dòng)能源高效轉(zhuǎn)化利用，實(shí)現(xiàn)為客戶提供涵蓋冷熱電多種能源協(xié)同供應(yīng)和梯次利用的一體化解決方案；延伸拓展智慧用能服務(wù)和能源交易服務(wù)。拓展智慧用能服務(wù)，推動(dòng)客戶側(cè)能源系統(tǒng)智慧運(yùn)行；依靠能源交易服務(wù)，推動(dòng)能源數(shù)據(jù)價(jià)值創(chuàng)造，依托智慧用能服務(wù)對(duì)各類(lèi)客戶側(cè)能源資源的聚合，拓展能源交易服務(wù)，為客戶創(chuàng)造增值收益。

3.2 業(yè)務(wù)開(kāi)展重點(diǎn)研究

中國(guó)提出2035年碳達(dá)峰目標(biāo)和2060年碳中和愿景，控制能源消費(fèi)總量，加速推進(jìn)節(jié)能減排是高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)碳中和的重要舉措之一。從環(huán)境角度分析，能耗“雙控”持續(xù)收緊，各級(jí)政府將不斷加大節(jié)能減排力度，促使工業(yè)企業(yè)加快提升能效、轉(zhuǎn)型升級(jí)。

從市場(chǎng)前景看，工業(yè)、公共建筑、數(shù)據(jù)中心等新基建設(shè)施的能源消耗總量占比達(dá)80%以上，對(duì)能效提升的需求強(qiáng)烈，其中工業(yè)企業(yè)年均節(jié)能潛力達(dá)1億噸標(biāo)煤以上，仍然是綜合能效業(yè)務(wù)的重點(diǎn)。公共建筑年節(jié)能潛力約3000萬(wàn)噸標(biāo)煤，是未來(lái)節(jié)能的重點(diǎn)領(lǐng)域。預(yù)計(jì)2025年，綜合能效市場(chǎng)規(guī)模達(dá)3000億元，重點(diǎn)在設(shè)備節(jié)能和工藝節(jié)能。

綜上，結(jié)合政策、市場(chǎng)等方面來(lái)看，近期優(yōu)先開(kāi)展能效診斷與評(píng)估、余熱余壓余氣利用、設(shè)備節(jié)能改造是近期業(yè)務(wù)發(fā)展的重點(diǎn)。同時(shí)，綜合能效服務(wù)要與智慧用能服務(wù)結(jié)合更加緊密，以能效診斷與評(píng)估作為二者聯(lián)系的橋梁。

4 結(jié)論

綜合能源服務(wù)發(fā)展是順應(yīng)能源行業(yè)領(lǐng)域的趨勢(shì)，貫徹落實(shí)國(guó)家能源轉(zhuǎn)型的重要舉措，有助于能源行業(yè)市場(chǎng)穩(wěn)定發(fā)展。發(fā)展綜合能源服務(wù)能夠順應(yīng)能源高效、低碳、智慧的發(fā)展大趨勢(shì)，有力支撐節(jié)能減排、碳中和等國(guó)家重大戰(zhàn)略部署。

推進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，要依據(jù)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和碳排放情況進(jìn)行差異化安排，通過(guò)化解可再生能源資源供給和需求不匹配的矛盾，將西部資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)全國(guó)加快碳減排。把能源技術(shù)視為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的突破口，以清潔、低碳、數(shù)字為發(fā)展方向，以安全高效、循環(huán)可持續(xù)為驅(qū)動(dòng)和目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)能源技術(shù)自主創(chuàng)新，保障可再生能源的健康、有序發(fā)展，助力碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。不同能源行業(yè)的各類(lèi)主體立足自身優(yōu)勢(shì)，橫向跨界其他能源行業(yè)，縱向延伸到表后業(yè)務(wù)，整體向綜合能源服務(wù)商轉(zhuǎn)型已成為企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展趨勢(shì)。