孙立刚，刘 杰，范盛超，吴 刚

(1.山东电力工程咨询院有限公司，山东 济南 250213；2.中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，江苏 南京 211102)

0 引言

中国已经成为全球生产和消费发展最快的能源大国，习近平总书记准确把握历史大势，提出“四个革命、一个合作”能源安全新战略，并面向未来，勾勒具有重大现实和长远意义的“3060”目标。要实现这些战略目标，必须要有革命性举措，必须用开放的思维和创新的形式建立一套全新能源流动体系。发展综合智慧能源是落实国家能源安全新战略的有效手段。综合智慧能源通过实现节约资源、高效环保，提升用户用能体验，进而更好解决清洁低碳、高效便捷和能源安全三大基本问题。综合智慧能源可有效提高清洁能源占比，减少污染物和碳排放强度。

1 综合智慧能源的含义

综合智慧能源是针对区域内的能源用户，改变原有的不同能源品种、不同供应环节单独规划、单独设计、单独运行的传统模式，以电为核心，提供电、热、冷、气、水等能源一体化的解决方案，通过中央智能控制服务平台，实现横向能源多品种之间、纵向“源-网-荷-储-用”能源供应环节之间的协同和互动，是能源革命的一种实现形式。其中，“综合”强调能源一体化解决方案，从用户侧思维出发，是多种能源品种的融合。“智慧”体现为三个层次，一是信息技术智慧，通过互联网及信息技术、能源信息高速公路，把综合的能源系统有机联系起来；二是系统算法升级，不同能源品种之间、不同供应环节之间需要优化计算，实现多个维度的互补协同，这需要更强大的中央指挥系统，降低系统生产成本；三是设备端智慧，每个能源元件的智能化[1-4]。

2 综合智慧能源发展过程中存在的问题

通过调研发现，电力勘测设计企业参与综合智慧能源业务的情况不均衡，有的全力开发综合智慧能源业务，有的进行试探性的参与，受疫情影响本次选取了国家电投集团综合智慧能源科技有限公司、中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司进行调研，了解综合智慧能源业务开展的情况和当前面临的问题。

1)成本较高，涉及技术门槛相对较低

综合智慧能源发展面临的许多难点与壁垒。一个是目前在政策方面成本较高，对于一些项目的核准机制壁垒较大，包括电、热、气、水、土地，燃气价格没有市场化。另外，整个综合智慧能源规模效应不足，项目比较分散，单体项目投资较小，利润较单薄，一般都需要定制化。另外在技术护城河方面，还没有形成牢固的技术壁垒，同时竞争比较激烈。

综合智慧能源发展面临的许多难点。目前在政策方面成本较高，对于一些项目的核准机制不适应业务发展。综合智慧能源提供电、热、气、水等产品，涉及到电网、热力、自来水等行业政策的限制，一定程度制约了综合智慧能源的发展。综合智慧能源与传统能源审批程序有很大不同，目前政府层面还没有相关部门给予统一管理和审批。另外，整个综合智慧能源规模效应不足，项目比较分散，单体项目投资较小，利润较单薄，一般都需要根据客户需求进行定制化。综合智慧能源作为新兴业态，缺乏统一的设计、建设、运营和管理标准，而未来发展空间巨大，吸引社会各类企业抢占优质资源，尤其是一些具有一定技术水平的民营企业通过灵活的机制和相对简单的方案能快速获取市场，技术层面没有形成一定的门槛，确保综合智慧能源业务的高品质。

2)政策和标准数量不足

综合智慧能源业务涵盖领域广阔，跨行业竞争不仅会触及其他行业企业的利益，也难以形成市场化的价格机制和充分的市场交易。同时，国家及地方有关部门缺少综合智慧能源相关政策、标准规范的引导，导致多能源开放融合的市场体系难以形成。以综合智慧能源业务的重要依托——增量配电网为例，尽管已先后公布了5 批增量配电业务改革试点项目名录，累计批复了459 个项目，但试点项目进展总体缓慢，突出表现在缺乏统筹、“增量”和“存量”配电业务的界定存在明显分歧、市场地位不明确、项目遴选机制不够完善，缺乏明确准入标准等。

3)用户数据分析能力薄弱

传统能源行业强调以生产为导向，存在“重发轻供不管用”的传统，缺乏用户信息和数据解析能力，对用户行为捕捉和需求感知力度较弱，导致综合能源服务同质化程度高、交易成功率低、用户参与意愿不足、服务推广和项目落地困难等问题。与传统能源相比，综合智慧能源所涉及的用户数据更为复杂、多样，分析难度更大。用户既具有相对稳定的静态信息(如所属业态、用能面积等)，又具有时效性较强的动态信息(如用能参数和习惯等)；既具有体量庞大的结构化数据(如用能量等)，还具有种类繁多的非结构化数据(如市场交易等)，因此只有掌握广度、深度和粒度更高的用户数据，才能有效推动行业发展。

4)商业模式亟待创新

综合智慧能源市场广阔，但用户需求定制化、个性化特征明显，传统的产品化、流程化、大规模批量复制模式难以开展。在项目开发过程中，还存在着对政策的研判不足，与市政规划结合不够，未能充分发挥规划引导作用，特许经营、价格备案等机制的应用还不够灵活等问题。针对新兴产业和市场细分，综合智慧能源服务商缺少商业模式的顶层设计和创新机制，导致项目推进缓慢、盈利能力不足等问题。

5)储能关键技术有待提升

目前储能系统集成设计，EMS、BMS、日常管理技术等尚不成熟，相关技术标准缺失，并网验收标准不够完善。其中，使用范围最为广泛的电化学储能，在安全性、使用寿命、回收再生、关键设备的国产化、降低成本等方面具有较大提升空间。以磷酸铁锂电池为代表的锂离子电池技术发展迅速，储能成本不断下降，但磷酸铁锂电池在-10℃以下放电性能急剧下降，安全性低于铅酸电池和全钒液流电池，寿命和总成本与电力储能的需求仍有差距；液流电池非常契合规模化应用场景，但其成本较高，受限于电解液材料价格波动和关键部件技术壁垒；钠硫电池过高的技术壁垒和安全隐患导致其短期内不具备发展前景。

6)数据壁垒有待破除

智慧能源行业通信协议标准依然缺乏，终端能源设备的接口、协议不统一，单一能源系统数字化水平高、能源数据孤岛林立、不同品种能源数据壁垒难以破除，缺少将行业内部和跨行业的横向和纵向数据整合而成的智慧能源一体化大平台。数据壁垒的存在给城市能源变革带来诸多制约，制约城市能源系统优化规划和能源效率的进一步提升，进而影响城市产业升级，如城市供热领域，由于目前多数城市的集中供热主要采用区域特许经营模式，导致热源布局不合理、高低效率机组并存、跨区域协同优化困难、供热能力冗余和局部短缺同时存在，不仅制约了城市热力系统的发展，也影响了城市整体能源效率提升和产业经济健康发展。

7)新技术自主化及深度融合欠缺

大数据、云计算、人工智能、区块链等技术在能源系统的应用仍处于起步阶段，关键设备与技术的自主可控使用、相关技术标准制定、安全防护措施、与能源系统的深度融合应用等问题亟待解决。目前国内大多数区块链平台都是基于开源框架开发，仅进行了国密改造，尚未实现自主开发，智能合约漏洞导致的损失占区块链引发总损失的绝大部分。

3 典型应用场景和商业模式应用

3.1 典型应用场景

综合智慧能源项目典型场景的表现形式非常多样，从功能来看，可分为智慧城镇型(含新、老城区/镇，结合智慧城市)、产业园区型(含工业园区、高新园区，单一产业或多种类产业)、集群楼宇型(含单一建筑和“主体+裙房”建筑)。各项目在前期规划和立项阶段着手获取特许经营权以绑定客户群，降低后续投资风险。获得特许经营权的形式多样，可与区域开发商合作、与政府合作适合大型项目，与园区签署合同能源管理。

1)智慧城镇型。智慧城镇型主要面向城市新区、老城区或县镇区域扩建改造。需要结合新型智慧城市建设要求，开展的综合智慧能源建设和服务，客户主体是地方政府。此类型着力解决能源需求大、种类多、环保要求高等问题。结合智慧楼宇、智慧交通、智能城市基础设施等手段，打造绿色、生态、节能、高效、安全的城市能源整体解决方案。主要以天然气冷热电三联供、分布式燃机、超低排放火电、水电、生物质(垃圾)发电、地热应用、大电网供电为基础的能源供应，结合分布式光伏、低风速景观式风电、热泵、储能等多种能源供应形式。

2)产业园区型。产业园区型主要指工业园区或高新园区。园区又可以是单一种类产业园区或是多种类产业园区。工业园区综合能源区域规模差别比较大，有不到十平方公里的小型工业园，也有达到几百平方公里的工业园区，特点是能源需求密度较大，除电、冷、热等能源需求外，有蒸汽、热水、余热综合利用、充电桩及充电场等需求。能源供应形式主要有天然气冷热电三联供、大电网供电、余热利用、建筑一体化屋顶光伏、分布式风电、储能等。高新园区主要针对机场空港、高铁枢纽中心、高教园区、科技园区、高新开发区、大学校区、数据中心、现代化医院等规划建设的综合智慧能源项目。能源供应形式以天然气分布式能源站为主，包括配电网、分布式光伏、风电、供热管网系统、储能和充电桩等。

3)集群楼宇型。集群楼宇型项目是依托商业建筑、总部基地、办公大楼、宾馆酒店、专科医院、酒店式公寓、写字楼、别墅区和小型高档社区等进行综合智慧能源建设的项目。通常面对单一形式、“主体+裙房”形式、小规模的群体建筑形式开展综合智慧能源建设。集群楼宇型项目对能源供应的可靠性要求高于其他类项目，能源供应主要包括天然气冷热电三联供、分布式燃机、内燃机、大电网供电、建筑一体化、屋顶光伏、地热、储能等。

3.2 商业模式应用

综合智慧能源开发离不开商业模式创新，产业能否可持续发展，盈利能力是关键。针对综合智慧能源项目的特点，不同区域资源的亮点，地方政府和业主的痛点以及项目盈利的难点，顶层设计综合能源商业模式，才能为推进项目落地提供有力保障。综合智慧能源常用商业模式见表1所列。

表1 综合智慧能源常用商业模式

4 综合智慧能源商业模式创新设想

商业模式的定义相对宽泛，目前专家学者和相关从业人员从多个角度认识和分析综合智慧能源商业模式，缺乏统一的标准。综合智慧能源的特色是多能联动、跨界集成，跨越多种产业，可以说是一种新业态。就目前发展现状来看，成熟的商业模式是多要素共同作用、相互叠加的结果。商业模式的创新不是单一式创新，而是涉及技术进步、政策环境、公司管理和运营等诸多因素的集成创新。在综合智慧能源发展过程中，随着设计技术、集成能力、信息化、互联网大数据的应用、经验与案例的增加，也会不断催生、创新商业模式。

多能互补园区综合智慧能源项目是国家大力发展的能源利用形式，但现行能源政策下，所发电力存在上网价格低、直供电政策不允许等多重障碍。项目开发应紧密跟踪电力体制改革进展，创新商业模式，通过整合售电服务、市场化交易、直供电、增量配网、智能微网、综合能源服务等方式，促进所发电力就近消纳，加大同电网、燃气企业的合作力度，打造上下游一体化发展优势。

综合能源系统发展需要创新能源发展模式，特别是创新商业模式。当前，综合能源系统发展模式还存在的问题有:从产业链条来看，综合能源系统具备长产业链、强专业化特征，绝大部分服务尚难以具备全链条服务能力以支撑综合能源系统的构建；从投资运营来看，综合能源系统重资产驱动的产业特征制约了大量轻资产能源服务商参与；从数字化程度来看，能源流与信息流未实现深度融通并产生价值，依托数字技术激发的模式创新路径还不明晰。

未来，随着能源信息技术进步、体制机制壁垒破除及市场机制完善，综合能源商业模式创新发展将经历从系统服务到平台服务再到生态服务三个阶段。

系统服务阶段重在打造集成式、一体化解决方案系统服务，推动服务模式从专注单一环节、单一领域向提供全环节、全周期一站式系统服务转变。这一阶段商业模式发展关键在于针对项目投资—建设—运营全生命周期中的模式创新问题给出系统性解决方案，支撑终端用户侧综合能源系统的构建，商业模式创新主要体现在服务形态、组织形式、运作方式三方面：

1)服务形态上，单体式向集成式发展。单体模式专注于在细分领域提供单一的解决方案，如分布式光伏、余热/压利用等，无法支撑构建综合能源系统这一涉及多环节、长产业链的复杂系统，因此需要向集成模式发展。主要有存量市场轻资产集成式和增量市场重资产集成式两种典型模式，其中，存量市场主要基于现有能源系统，重在运营管理集成，如配置智慧能源管控系统，实现协调优化运营；增量市场主要是打破行业壁垒，重在规划设计、投资建设、运营管理全环节集成。

2)组织形式上，从相对独立向分工协作发展。在体制机制壁垒、技术环节壁垒无法破除的阶段，混合所有制是实现分工协作的核心模式，有助于汇聚各方优势力量，加快项目落地。通过联合行业龙头企业、金融机构、业主方等，以项目公司为主要载体，面向投资风险大、技术复杂度高的综合能源项目开展合作，采用“资产所有多元化+运营维护专业化”方式，实现多方共赢。

3)运作方式上，从关注短周期投资建设(BT或BOT)趋向于全生命周期的投资建设运营(BOO)。综合能源项目的BT模式或BOT模式均是以投资为核心并关注投资收益，到期需要移交资产。然而，这种赚取投资收益的模式并不适合综合能源系统长远发展。从用户角度来看，面对这一涉及电热冷气的复杂物理系统，其本身因专业知识所限难以实现全环节的运营维护。从能源服务商角度来看，以合同能源管理模式提供贯穿投资建设运用全生命周期的服务能够持续获得运营收入，同时增强用户黏性。

5 结语

综合智慧能源产业标志性的表现是融合，是投资主体的融合，是发展模式的融合，是不同能源品种的融合，是智慧能源与智慧城市美丽乡村建设的融合，是在当前大电力系统的基础上集中与分散的融合。国内综合智慧能源产业蓬勃发展，前景广阔，目前呈现出成长性、竞争性、布局模式多样、盈利模式多样的发展态势。多家能源央企和大型民企均已涉足综合能源服务。综合智慧能源开发离不开商业模式创新，产业能否可持续发展，盈利能力是关键。综合智慧能源是完全市场化的新兴产业，企业现行的商业模式制约了综合智慧能源产业的快速发展，亟需开展商业模式创新工作。

参加本课题研究的还有薛立民(山西省电力勘测设计研究院有限公司)；鲁斌、陈云辉(上海电力设计院有限公司)；徐长响(湖州电力设计院有限公司)；尹少隆(国核电力规划设计研究院有限公司)；李桃(江苏省电力设计院有限公司)。