綜合智慧能源商業(yè)模式調(diào)研

孫立剛，劉 杰，范盛超，吳 剛

(1.山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟(jì)南 250213；2.中國能源建設(shè)集團(tuán)江蘇省電力設(shè)計院有限公司，江蘇 南京 211102)

0 引言

中國已經(jīng)成為全球生產(chǎn)和消費發(fā)展最快的能源大國，習(xí)近平總書記準(zhǔn)確把握歷史大勢，提出“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略，并面向未來，勾勒具有重大現(xiàn)實和長遠(yuǎn)意義的“3060”目標(biāo)。要實現(xiàn)這些戰(zhàn)略目標(biāo)，必須要有革命性舉措，必須用開放的思維和創(chuàng)新的形式建立一套全新能源流動體系。發(fā)展綜合智慧能源是落實國家能源安全新戰(zhàn)略的有效手段。綜合智慧能源通過實現(xiàn)節(jié)約資源、高效環(huán)保，提升用戶用能體驗，進(jìn)而更好解決清潔低碳、高效便捷和能源安全三大基本問題。綜合智慧能源可有效提高清潔能源占比，減少污染物和碳排放強(qiáng)度。

1 綜合智慧能源的含義

綜合智慧能源是針對區(qū)域內(nèi)的能源用戶，改變原有的不同能源品種、不同供應(yīng)環(huán)節(jié)單獨規(guī)劃、單獨設(shè)計、單獨運行的傳統(tǒng)模式，以電為核心，提供電、熱、冷、氣、水等能源一體化的解決方案，通過中央智能控制服務(wù)平臺，實現(xiàn)橫向能源多品種之間、縱向“源-網(wǎng)-荷-儲-用”能源供應(yīng)環(huán)節(jié)之間的協(xié)同和互動，是能源革命的一種實現(xiàn)形式。其中，“綜合”強(qiáng)調(diào)能源一體化解決方案，從用戶側(cè)思維出發(fā)，是多種能源品種的融合。“智慧”體現(xiàn)為三個層次，一是信息技術(shù)智慧，通過互聯(lián)網(wǎng)及信息技術(shù)、能源信息高速公路，把綜合的能源系統(tǒng)有機(jī)聯(lián)系起來；二是系統(tǒng)算法升級，不同能源品種之間、不同供應(yīng)環(huán)節(jié)之間需要優(yōu)化計算，實現(xiàn)多個維度的互補(bǔ)協(xié)同，這需要更強(qiáng)大的中央指揮系統(tǒng)，降低系統(tǒng)生產(chǎn)成本；三是設(shè)備端智慧，每個能源元件的智能化[1-4]。

2 綜合智慧能源發(fā)展過程中存在的問題

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，電力勘測設(shè)計企業(yè)參與綜合智慧能源業(yè)務(wù)的情況不均衡，有的全力開發(fā)綜合智慧能源業(yè)務(wù)，有的進(jìn)行試探性的參與，受疫情影響本次選取了國家電投集團(tuán)綜合智慧能源科技有限公司、中國電建集團(tuán)北京勘測設(shè)計研究院有限公司進(jìn)行調(diào)研，了解綜合智慧能源業(yè)務(wù)開展的情況和當(dāng)前面臨的問題。

1)成本較高，涉及技術(shù)門檻相對較低

綜合智慧能源發(fā)展面臨的許多難點與壁壘。一個是目前在政策方面成本較高，對于一些項目的核準(zhǔn)機(jī)制壁壘較大，包括電、熱、氣、水、土地，燃?xì)鈨r格沒有市場化。另外，整個綜合智慧能源規(guī)模效應(yīng)不足，項目比較分散，單體項目投資較小，利潤較單薄，一般都需要定制化。另外在技術(shù)護(hù)城河方面，還沒有形成牢固的技術(shù)壁壘，同時競爭比較激烈。

綜合智慧能源發(fā)展面臨的許多難點。目前在政策方面成本較高，對于一些項目的核準(zhǔn)機(jī)制不適應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展。綜合智慧能源提供電、熱、氣、水等產(chǎn)品，涉及到電網(wǎng)、熱力、自來水等行業(yè)政策的限制，一定程度制約了綜合智慧能源的發(fā)展。綜合智慧能源與傳統(tǒng)能源審批程序有很大不同，目前政府層面還沒有相關(guān)部門給予統(tǒng)一管理和審批。另外，整個綜合智慧能源規(guī)模效應(yīng)不足，項目比較分散，單體項目投資較小，利潤較單薄，一般都需要根據(jù)客戶需求進(jìn)行定制化。綜合智慧能源作為新興業(yè)態(tài)，缺乏統(tǒng)一的設(shè)計、建設(shè)、運營和管理標(biāo)準(zhǔn)，而未來發(fā)展空間巨大，吸引社會各類企業(yè)搶占優(yōu)質(zhì)資源，尤其是一些具有一定技術(shù)水平的民營企業(yè)通過靈活的機(jī)制和相對簡單的方案能快速獲取市場，技術(shù)層面沒有形成一定的門檻，確保綜合智慧能源業(yè)務(wù)的高品質(zhì)。

2)政策和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量不足

綜合智慧能源業(yè)務(wù)涵蓋領(lǐng)域廣闊，跨行業(yè)競爭不僅會觸及其他行業(yè)企業(yè)的利益，也難以形成市場化的價格機(jī)制和充分的市場交易。同時，國家及地方有關(guān)部門缺少綜合智慧能源相關(guān)政策、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的引導(dǎo)，導(dǎo)致多能源開放融合的市場體系難以形成。以綜合智慧能源業(yè)務(wù)的重要依托——增量配電網(wǎng)為例，盡管已先后公布了5 批增量配電業(yè)務(wù)改革試點項目名錄，累計批復(fù)了459 個項目，但試點項目進(jìn)展總體緩慢，突出表現(xiàn)在缺乏統(tǒng)籌、“增量”和“存量”配電業(yè)務(wù)的界定存在明顯分歧、市場地位不明確、項目遴選機(jī)制不夠完善，缺乏明確準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)等。

3)用戶數(shù)據(jù)分析能力薄弱

傳統(tǒng)能源行業(yè)強(qiáng)調(diào)以生產(chǎn)為導(dǎo)向，存在“重發(fā)輕供不管用”的傳統(tǒng)，缺乏用戶信息和數(shù)據(jù)解析能力，對用戶行為捕捉和需求感知力度較弱，導(dǎo)致綜合能源服務(wù)同質(zhì)化程度高、交易成功率低、用戶參與意愿不足、服務(wù)推廣和項目落地困難等問題。與傳統(tǒng)能源相比，綜合智慧能源所涉及的用戶數(shù)據(jù)更為復(fù)雜、多樣，分析難度更大。用戶既具有相對穩(wěn)定的靜態(tài)信息(如所屬業(yè)態(tài)、用能面積等)，又具有時效性較強(qiáng)的動態(tài)信息(如用能參數(shù)和習(xí)慣等)；既具有體量龐大的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)(如用能量等)，還具有種類繁多的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)(如市場交易等)，因此只有掌握廣度、深度和粒度更高的用戶數(shù)據(jù)，才能有效推動行業(yè)發(fā)展。

4)商業(yè)模式亟待創(chuàng)新

綜合智慧能源市場廣闊，但用戶需求定制化、個性化特征明顯，傳統(tǒng)的產(chǎn)品化、流程化、大規(guī)模批量復(fù)制模式難以開展。在項目開發(fā)過程中，還存在著對政策的研判不足，與市政規(guī)劃結(jié)合不夠，未能充分發(fā)揮規(guī)劃引導(dǎo)作用，特許經(jīng)營、價格備案等機(jī)制的應(yīng)用還不夠靈活等問題。針對新興產(chǎn)業(yè)和市場細(xì)分，綜合智慧能源服務(wù)商缺少商業(yè)模式的頂層設(shè)計和創(chuàng)新機(jī)制，導(dǎo)致項目推進(jìn)緩慢、盈利能力不足等問題。

5)儲能關(guān)鍵技術(shù)有待提升

目前儲能系統(tǒng)集成設(shè)計，EMS、BMS、日常管理技術(shù)等尚不成熟，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)缺失，并網(wǎng)驗收標(biāo)準(zhǔn)不夠完善。其中，使用范圍最為廣泛的電化學(xué)儲能，在安全性、使用壽命、回收再生、關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化、降低成本等方面具有較大提升空間。以磷酸鐵鋰電池為代表的鋰離子電池技術(shù)發(fā)展迅速，儲能成本不斷下降，但磷酸鐵鋰電池在-10℃以下放電性能急劇下降，安全性低于鉛酸電池和全釩液流電池，壽命和總成本與電力儲能的需求仍有差距；液流電池非常契合規(guī)模化應(yīng)用場景，但其成本較高，受限于電解液材料價格波動和關(guān)鍵部件技術(shù)壁壘；鈉硫電池過高的技術(shù)壁壘和安全隱患導(dǎo)致其短期內(nèi)不具備發(fā)展前景。

6)數(shù)據(jù)壁壘有待破除

智慧能源行業(yè)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)依然缺乏，終端能源設(shè)備的接口、協(xié)議不統(tǒng)一，單一能源系統(tǒng)數(shù)字化水平高、能源數(shù)據(jù)孤島林立、不同品種能源數(shù)據(jù)壁壘難以破除，缺少將行業(yè)內(nèi)部和跨行業(yè)的橫向和縱向數(shù)據(jù)整合而成的智慧能源一體化大平臺。數(shù)據(jù)壁壘的存在給城市能源變革帶來諸多制約，制約城市能源系統(tǒng)優(yōu)化規(guī)劃和能源效率的進(jìn)一步提升，進(jìn)而影響城市產(chǎn)業(yè)升級，如城市供熱領(lǐng)域，由于目前多數(shù)城市的集中供熱主要采用區(qū)域特許經(jīng)營模式，導(dǎo)致熱源布局不合理、高低效率機(jī)組并存、跨區(qū)域協(xié)同優(yōu)化困難、供熱能力冗余和局部短缺同時存在，不僅制約了城市熱力系統(tǒng)的發(fā)展，也影響了城市整體能源效率提升和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展。

7)新技術(shù)自主化及深度融合欠缺

大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)在能源系統(tǒng)的應(yīng)用仍處于起步階段，關(guān)鍵設(shè)備與技術(shù)的自主可控使用、相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定、安全防護(hù)措施、與能源系統(tǒng)的深度融合應(yīng)用等問題亟待解決。目前國內(nèi)大多數(shù)區(qū)塊鏈平臺都是基于開源框架開發(fā)，僅進(jìn)行了國密改造，尚未實現(xiàn)自主開發(fā)，智能合約漏洞導(dǎo)致的損失占區(qū)塊鏈引發(fā)總損失的絕大部分。

3 典型應(yīng)用場景和商業(yè)模式應(yīng)用

3.1 典型應(yīng)用場景

綜合智慧能源項目典型場景的表現(xiàn)形式非常多樣，從功能來看，可分為智慧城鎮(zhèn)型(含新、老城區(qū)/鎮(zhèn)，結(jié)合智慧城市)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)型(含工業(yè)園區(qū)、高新園區(qū)，單一產(chǎn)業(yè)或多種類產(chǎn)業(yè))、集群樓宇型(含單一建筑和“主體+裙房”建筑)。各項目在前期規(guī)劃和立項階段著手獲取特許經(jīng)營權(quán)以綁定客戶群，降低后續(xù)投資風(fēng)險。獲得特許經(jīng)營權(quán)的形式多樣，可與區(qū)域開發(fā)商合作、與政府合作適合大型項目，與園區(qū)簽署合同能源管理。

1)智慧城鎮(zhèn)型。智慧城鎮(zhèn)型主要面向城市新區(qū)、老城區(qū)或縣鎮(zhèn)區(qū)域擴(kuò)建改造。需要結(jié)合新型智慧城市建設(shè)要求，開展的綜合智慧能源建設(shè)和服務(wù)，客戶主體是地方政府。此類型著力解決能源需求大、種類多、環(huán)保要求高等問題。結(jié)合智慧樓宇、智慧交通、智能城市基礎(chǔ)設(shè)施等手段，打造綠色、生態(tài)、節(jié)能、高效、安全的城市能源整體解決方案。主要以天然氣冷熱電三聯(lián)供、分布式燃機(jī)、超低排放火電、水電、生物質(zhì)(垃圾)發(fā)電、地?zé)釕?yīng)用、大電網(wǎng)供電為基礎(chǔ)的能源供應(yīng)，結(jié)合分布式光伏、低風(fēng)速景觀式風(fēng)電、熱泵、儲能等多種能源供應(yīng)形式。

2)產(chǎn)業(yè)園區(qū)型。產(chǎn)業(yè)園區(qū)型主要指工業(yè)園區(qū)或高新園區(qū)。園區(qū)又可以是單一種類產(chǎn)業(yè)園區(qū)或是多種類產(chǎn)業(yè)園區(qū)。工業(yè)園區(qū)綜合能源區(qū)域規(guī)模差別比較大，有不到十平方公里的小型工業(yè)園，也有達(dá)到幾百平方公里的工業(yè)園區(qū)，特點是能源需求密度較大，除電、冷、熱等能源需求外，有蒸汽、熱水、余熱綜合利用、充電樁及充電場等需求。能源供應(yīng)形式主要有天然氣冷熱電三聯(lián)供、大電網(wǎng)供電、余熱利用、建筑一體化屋頂光伏、分布式風(fēng)電、儲能等。高新園區(qū)主要針對機(jī)場空港、高鐵樞紐中心、高教園區(qū)、科技園區(qū)、高新開發(fā)區(qū)、大學(xué)校區(qū)、數(shù)據(jù)中心、現(xiàn)代化醫(yī)院等規(guī)劃建設(shè)的綜合智慧能源項目。能源供應(yīng)形式以天然氣分布式能源站為主，包括配電網(wǎng)、分布式光伏、風(fēng)電、供熱管網(wǎng)系統(tǒng)、儲能和充電樁等。

3)集群樓宇型。集群樓宇型項目是依托商業(yè)建筑、總部基地、辦公大樓、賓館酒店、專科醫(yī)院、酒店式公寓、寫字樓、別墅區(qū)和小型高檔社區(qū)等進(jìn)行綜合智慧能源建設(shè)的項目。通常面對單一形式、“主體+裙房”形式、小規(guī)模的群體建筑形式開展綜合智慧能源建設(shè)。集群樓宇型項目對能源供應(yīng)的可靠性要求高于其他類項目，能源供應(yīng)主要包括天然氣冷熱電三聯(lián)供、分布式燃機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、大電網(wǎng)供電、建筑一體化、屋頂光伏、地?zé)?、儲能等?/p>

3.2 商業(yè)模式應(yīng)用

綜合智慧能源開發(fā)離不開商業(yè)模式創(chuàng)新，產(chǎn)業(yè)能否可持續(xù)發(fā)展，盈利能力是關(guān)鍵。針對綜合智慧能源項目的特點，不同區(qū)域資源的亮點，地方政府和業(yè)主的痛點以及項目盈利的難點，頂層設(shè)計綜合能源商業(yè)模式，才能為推進(jìn)項目落地提供有力保障。綜合智慧能源常用商業(yè)模式見表1所列。

表1 綜合智慧能源常用商業(yè)模式

4 綜合智慧能源商業(yè)模式創(chuàng)新設(shè)想

商業(yè)模式的定義相對寬泛，目前專家學(xué)者和相關(guān)從業(yè)人員從多個角度認(rèn)識和分析綜合智慧能源商業(yè)模式，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。綜合智慧能源的特色是多能聯(lián)動、跨界集成，跨越多種產(chǎn)業(yè)，可以說是一種新業(yè)態(tài)。就目前發(fā)展現(xiàn)狀來看，成熟的商業(yè)模式是多要素共同作用、相互疊加的結(jié)果。商業(yè)模式的創(chuàng)新不是單一式創(chuàng)新，而是涉及技術(shù)進(jìn)步、政策環(huán)境、公司管理和運營等諸多因素的集成創(chuàng)新。在綜合智慧能源發(fā)展過程中，隨著設(shè)計技術(shù)、集成能力、信息化、互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用、經(jīng)驗與案例的增加，也會不斷催生、創(chuàng)新商業(yè)模式。

多能互補(bǔ)園區(qū)綜合智慧能源項目是國家大力發(fā)展的能源利用形式，但現(xiàn)行能源政策下，所發(fā)電力存在上網(wǎng)價格低、直供電政策不允許等多重障礙。項目開發(fā)應(yīng)緊密跟蹤電力體制改革進(jìn)展，創(chuàng)新商業(yè)模式，通過整合售電服務(wù)、市場化交易、直供電、增量配網(wǎng)、智能微網(wǎng)、綜合能源服務(wù)等方式，促進(jìn)所發(fā)電力就近消納，加大同電網(wǎng)、燃?xì)馄髽I(yè)的合作力度，打造上下游一體化發(fā)展優(yōu)勢。

綜合能源系統(tǒng)發(fā)展需要創(chuàng)新能源發(fā)展模式，特別是創(chuàng)新商業(yè)模式。當(dāng)前，綜合能源系統(tǒng)發(fā)展模式還存在的問題有:從產(chǎn)業(yè)鏈條來看，綜合能源系統(tǒng)具備長產(chǎn)業(yè)鏈、強(qiáng)專業(yè)化特征，絕大部分服務(wù)尚難以具備全鏈條服務(wù)能力以支撐綜合能源系統(tǒng)的構(gòu)建；從投資運營來看，綜合能源系統(tǒng)重資產(chǎn)驅(qū)動的產(chǎn)業(yè)特征制約了大量輕資產(chǎn)能源服務(wù)商參與；從數(shù)字化程度來看，能源流與信息流未實現(xiàn)深度融通并產(chǎn)生價值，依托數(shù)字技術(shù)激發(fā)的模式創(chuàng)新路徑還不明晰。

未來，隨著能源信息技術(shù)進(jìn)步、體制機(jī)制壁壘破除及市場機(jī)制完善，綜合能源商業(yè)模式創(chuàng)新發(fā)展將經(jīng)歷從系統(tǒng)服務(wù)到平臺服務(wù)再到生態(tài)服務(wù)三個階段。

系統(tǒng)服務(wù)階段重在打造集成式、一體化解決方案系統(tǒng)服務(wù)，推動服務(wù)模式從專注單一環(huán)節(jié)、單一領(lǐng)域向提供全環(huán)節(jié)、全周期一站式系統(tǒng)服務(wù)轉(zhuǎn)變。這一階段商業(yè)模式發(fā)展關(guān)鍵在于針對項目投資—建設(shè)—運營全生命周期中的模式創(chuàng)新問題給出系統(tǒng)性解決方案，支撐終端用戶側(cè)綜合能源系統(tǒng)的構(gòu)建，商業(yè)模式創(chuàng)新主要體現(xiàn)在服務(wù)形態(tài)、組織形式、運作方式三方面：

1)服務(wù)形態(tài)上，單體式向集成式發(fā)展。單體模式專注于在細(xì)分領(lǐng)域提供單一的解決方案，如分布式光伏、余熱/壓利用等，無法支撐構(gòu)建綜合能源系統(tǒng)這一涉及多環(huán)節(jié)、長產(chǎn)業(yè)鏈的復(fù)雜系統(tǒng)，因此需要向集成模式發(fā)展。主要有存量市場輕資產(chǎn)集成式和增量市場重資產(chǎn)集成式兩種典型模式，其中，存量市場主要基于現(xiàn)有能源系統(tǒng)，重在運營管理集成，如配置智慧能源管控系統(tǒng)，實現(xiàn)協(xié)調(diào)優(yōu)化運營；增量市場主要是打破行業(yè)壁壘，重在規(guī)劃設(shè)計、投資建設(shè)、運營管理全環(huán)節(jié)集成。

2)組織形式上，從相對獨立向分工協(xié)作發(fā)展。在體制機(jī)制壁壘、技術(shù)環(huán)節(jié)壁壘無法破除的階段，混合所有制是實現(xiàn)分工協(xié)作的核心模式，有助于匯聚各方優(yōu)勢力量，加快項目落地。通過聯(lián)合行業(yè)龍頭企業(yè)、金融機(jī)構(gòu)、業(yè)主方等，以項目公司為主要載體，面向投資風(fēng)險大、技術(shù)復(fù)雜度高的綜合能源項目開展合作，采用“資產(chǎn)所有多元化+運營維護(hù)專業(yè)化”方式，實現(xiàn)多方共贏。

3)運作方式上，從關(guān)注短周期投資建設(shè)(BT或BOT)趨向于全生命周期的投資建設(shè)運營(BOO)。綜合能源項目的BT模式或BOT模式均是以投資為核心并關(guān)注投資收益，到期需要移交資產(chǎn)。然而，這種賺取投資收益的模式并不適合綜合能源系統(tǒng)長遠(yuǎn)發(fā)展。從用戶角度來看，面對這一涉及電熱冷氣的復(fù)雜物理系統(tǒng)，其本身因?qū)I(yè)知識所限難以實現(xiàn)全環(huán)節(jié)的運營維護(hù)。從能源服務(wù)商角度來看，以合同能源管理模式提供貫穿投資建設(shè)運用全生命周期的服務(wù)能夠持續(xù)獲得運營收入，同時增強(qiáng)用戶黏性。

5 結(jié)語

綜合智慧能源產(chǎn)業(yè)標(biāo)志性的表現(xiàn)是融合，是投資主體的融合，是發(fā)展模式的融合，是不同能源品種的融合，是智慧能源與智慧城市美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的融合，是在當(dāng)前大電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上集中與分散的融合。國內(nèi)綜合智慧能源產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，前景廣闊，目前呈現(xiàn)出成長性、競爭性、布局模式多樣、盈利模式多樣的發(fā)展態(tài)勢。多家能源央企和大型民企均已涉足綜合能源服務(wù)。綜合智慧能源開發(fā)離不開商業(yè)模式創(chuàng)新，產(chǎn)業(yè)能否可持續(xù)發(fā)展，盈利能力是關(guān)鍵。綜合智慧能源是完全市場化的新興產(chǎn)業(yè)，企業(yè)現(xiàn)行的商業(yè)模式制約了綜合智慧能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，亟需開展商業(yè)模式創(chuàng)新工作。

參加本課題研究的還有薛立民(山西省電力勘測設(shè)計研究院有限公司)；魯斌、陳云輝(上海電力設(shè)計院有限公司)；徐長響(湖州電力設(shè)計院有限公司)；尹少隆(國核電力規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司)；李桃(江蘇省電力設(shè)計院有限公司)。