互聯網+分布式能源技術產業創新路徑思考

劉惠萍　上海市發展改革研究院

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互聯網+分布式能源技術產業創新路徑思考

劉惠萍上海市發展改革研究院

摘要：本文根據國家互聯網+行動計劃為能源生產和消費革命帶來的新機遇，梳理了國內外分布式能源的發展歷程，結合筆者多年工程實踐和近百個項目調研，分析我國分布式能源四類市場訴求和五個可能面臨的關鍵問題，提出五類適合的重點用戶和技術路徑實施的五個關鍵點。針對未來互聯網+分布式能源的可持續發展，提出技術創新的4E優選要素，通過能源科技革命和體制革命引領的分布式能源創新模式，包括基于用戶端個性定制的智慧能源模塊化、菜單式服務方式，“你的能源你作主，你用能源我服務”的分布式能源服務業發展思維，力求還能源商品屬性，“藏能于民”，實現“網購能源不是夢”的愿景,形成和完善互聯網+分布式能源生態圈。

關鍵詞：互聯網+ 分布式能源；商業模式；技術創新；產業生態圈

引言

分布式能源指采用清潔能源，靠近用戶端能量梯級利用的用能方式，具有安全、清潔、高效、靈活、經濟、智能的特質。十多年來，我國推進分布式能源利用方式已經從起步到試點示范推廣，國務院印發《關于積極推進互聯網+行動指導意見》，明確提出11個具體的行動，其中包括互聯網+智慧能源、分布式能源。借助互聯網+，如何從能源基礎設施合理開放、大眾參與，促進能源生產與消費的融合，促進包括個人家庭在內的各類用戶參與能源交易，通過試點示范探索新模式、新業態，建立互聯網與分布式能源相結合的產業模式，正是對能源革命大背景下，能源生產和消費革命、能源技術革命以及能源體制革命的最好詮釋。本文以天然氣、熱電（冷）聯供、分布式光伏發電為主要對象進行重點分析，借鑒國內外實踐案例經驗，對未來互聯網+分布式能源的發展路徑進行思考，提出基于用戶端的互聯網+分布式能源商業模式新理念和建議。

1　國內外分布式能源發展趨勢研判

經過多年發展，各國和地區推進分布式能源系統，都以用戶端用能更安全為第一要素，并具有以下兩個特征內涵：一是靠近用戶端，可根據用能方資源情況、用能特點等因素，因地制宜選擇一次能源，一般采用天然氣、沼氣、太陽能、風能、生物質廢棄物等可再生能源。二是能直接應用，獨立運行，運行方式一般為并網、離網或可上網，可根據用能方的實際情況靈活選擇應用方式。多聯供設施還具有梯級利用的特性，即可利用高品位能源發電，利用低品位能源供冷、供熱，系統能效可達70%以上。

1.1國際分布式能源發展新特征

鑒于各國資源條件、產業特點等差異，推動分布式能源的出發點與發展歷程不盡相同。美國、德國和日本發展分布式能源的原因相似，旨在鼓勵使用更為高效的能源系統。丹麥則是迫于1973年石油危機發生造成其供熱價格成倍增長，致使丹麥政府被迫著手調整能源結構，推行節能政策，以維護社會利益。從分布式能源發展歷程來看，各國存在異同點。2003年美國大停電事件以及2011年日本大地震事件發生后，美國和日本開始反思集中式發電，從加強電力供應安全性的角度出發，推進分布式能源的發展。而丹麥和德國均屬于歐盟成員，兩國將推進包括可再生能源在內的分布式能源作為達到歐盟提出2020年較1990年減少40%溫室氣體排放要求的重要舉措。上述幾個國家在發展中都經歷了電力改革、能源結構調整、政策法案出臺過程。分布式能源在上述各國幾十年的發展中經歷過起落，目前又從能源安全、經濟、科技產業等方面考慮大力支持和發展分布式能源。

從國際層面看，在分布式能源利用成本下降大背景下，各國分布式能源直接財政補貼政策扶持力度有所減弱，但扶持政策并沒有全面退出，轉而形成更有針對性的精細化扶持政策，推動市場尋找商機，以商業模式創新帶動分布式能源行業優勝劣汰。具有三方面特征趨勢。一是分布式能源已經成為全球能源轉型發展的重要選擇。依然明確分布式能源的發展方向，提供電網接入和售電服務保障；鼓勵分布式能源投融資，激發商業模式創新；政策的精準調整引導發展方向。二是技術進步不斷推動分布式能源的商業化進程。呈現技術集成化、服務模塊化特點。分布式能源的用戶需求逐步從工業用戶向商業、住宅用戶轉變，隨之裝機規模向小型化、模塊化發展，針對個人用戶，德國、日本等國的企業已經開發了模塊集成化的微型分布式能源系統，以滿足龐大的家用市場需求，如日本天然氣分布式能源的平均裝機從1996年的2.4 MW下降到2008年的0.25 MW。三是政府扶持激發分布式能源商業模式創新。鼓勵以用戶端為導向構建互聯網+分布式能源的新型商業模式，政策扶持重點著力從安全供電、提高能效、清潔排放三方面推動。構成了一個整體性的需求側能源供應與監管服務系統，通過后臺大數據的挖掘實現新的經濟價值和社會價值。這種多元的商業價值創造意味著多元的參與機制與利益分享機制，為分布式能源依靠互聯網+實現規?；l展提供了有效載體。

1.2我國分布式能源政策與市場訴求研判

我國分布式能源系統發展至今已有十多年的歷史，發展歷程大致可分為引入、起步和推進三個階段。自“十二五”起，我國分布式能源系統的發展已進入推進階段，扶持政策陸續出臺，主要涉及天然氣分布式能源、分布式光伏等。其中，《分布式發電管理暫行辦法》的頒布標志著我國開始全面推進分布式能源的發展。2015年3月國務院發布《關于進一步深化電力體制改革的若干意見》，標志著我國第二次電力改革正式啟動，電改的實施將成為分布式能源發展的重要驅動力，對分布式移動能源的創新模式也將發揮指導性作用。

目前，從分布式能源發展市場訴求看大致可分為四類。一是要求解決電廠、工業鍋爐等燃煤污染問題，要解決用戶原電力、燃氣、燃煤（油）鍋爐供能用途和未來用能需求。二是在區域性、季節性大電網停電事故中，需解決用戶日常用電、調峰和應急備用等綜合問題。如近年在大數據服務、農業養殖、交通信號、醫療等分布式能源都發揮了作用。三是分布式天然氣與可再生能源的發展可緩解城市區域氣電調峰應急問題。四是在用戶端發展互聯網+分布式能源系統，因能而選，精準服務，提供了城市鄉村用電新途徑、調節了用戶端“電、氣、冷、熱”能源平衡，提高效能和用能安全同時，或將實現藏能于民、形成新的經濟增長點。

2　X+分布式能源+互聯網的技術創新

2.1分布式能源適用技術路徑

分布式能源系統的定義涵蓋了眾多供能技術，國家《分布式發電管理暫行辦法》根據各用能領域的用能特征與需求，對分布式能源系統劃分了5個適用范圍，初步遴選了9類目前適用技術，可為8個領域分布式能源系統發展提供參考。

適用范圍：（1）涵蓋總裝機容量50 MW及以下的小水電；（2）以各個電壓等級接入配電網的風能、太陽能、生物質能、海洋能、地熱能等新能源發電；（3）除煤炭直接燃燒以外的各種廢棄物發電，多種能源互補發電，余熱余壓余氣發電、煤礦瓦斯發電等資源綜合利用發電；（4）總裝機容量50 MW及以下的煤層氣發電；（5）綜合能源利用率高于70%，且電力就地消納的天然氣熱電冷聯供等。

適用技術：（1）小水電發供一體化技術；（2）與建筑物結合的用戶側光伏發電技術；（3）分散布局建設的并網型風電、太陽能發電技術；（4）小型風光儲等多能互補發電技術；（5）工業余熱余壓余氣發電及多聯供技術；（6）以農林剩余物、畜禽養殖廢棄物、有機廢水和生活垃圾等為原料的氣化、直燃和沼氣發電及多聯供技術；（7）地熱能、海洋能發電及多聯供技術；（8）天然氣多聯供技術、煤層氣（煤礦瓦斯）發電技術；（9）其他分布式能源發電技術。

從總體看，過去十多年，我國分布式能源項目更加偏重通過技術集成為各類分布式能源系統用戶服務，即X類技術+分布式能源系統+互聯網發展路徑。其中，利用信息技術對項目進行智能監測或監控，也主要在能源服務企業內部項目運營中實施，與用戶端或多用戶實現互動案例還不多。

2.2分布式能源用戶選擇與實施的技術關鍵問題分析

Following above rules, we will improve efficiency of assembly and reduce the loss rate of material.

筆者通過多年實踐和對近百個項目調研，基于目前政策環境和用戶負荷需求，建議在尋找適合的分布式能源項目時，對以下五方面用戶進行重點負荷分析和服務訂制分析。一是對安全用能需求要求較高的用戶如醫院、軍事基地，交通樞紐、數據中心、農業養殖、重要科研實驗室。二是受氣候影響較小的用戶如交通樞紐，機場、火車站等。三是有工藝熱電需求的用戶如有穩定熱需求的工業企業或工業園區。四是無大電網或大電網供電成本高導致用戶側用電價高的供電用戶，如野外作業、海島、部分農村農業用電、漁業用電等。五是對節能減排有特別要求的用戶，如燃煤鍋爐替代改造用戶。

此外，要綜合考慮冷熱負荷、負荷穩定性、連續運行時間、用戶的用能特征、系統與主機選型、分布式能源系統項目在整個工程范圍內的系統集成應用以及對用戶量身定做，運營維護等問題。以天然氣領域為例，適用領域具體排序為：工業企業、醫療設施、賓館、數據中心、交通樞紐、工業園區、軍事設施、文化設施、商務區、寫字樓、市場、體育設施?？偨Y梳理已實施項目的投資運行經驗，在氣候條件、政策環境都同等的條件下，影響分布式能源市場發展的最重要的因素是資源供給、能源比價、服務能力等。

綜上分析，分布式能源項目有較好效益產出的核心是全生命周期的經營管理。好方案要具有安全經濟和善于服務兩方面，還需抓住5個關鍵點：一是項目選擇的關鍵是要滿足經濟性的負荷需求。二是項目管理難點是需求側負荷預測與管理。三是項目產出有效益的核心是適宜的商業模式。四是提升項目抗風險能力要重視合同約定。五是技術產業瓶頸突破關鍵在人。

3　互聯網+分布式能源+X的技術集成與商業模式創新案例

在互聯網+智慧能源的推動下，新一輪分布式能源發展將會更加注重用戶端的訴求，注重精準服務，利用互聯網+分布式能源思維模式創新商業模式。項目涉及類別也將從單一用戶型向多用戶區域型拓展、從城市用戶供能型向美麗鄉村綜合型延伸，能源品種選擇從單一品種向多能互補轉型。下面就近年上海及業內相關企業創新案例進行模式特點梳理和案例分析，包括低碳商務園區、工業園區燃煤鍋爐替代、垃圾處理場立體式新能源產業基地示范，與電動車船用戶及儲能結合，風電非并網就近吸納與產業能源互聯網試點、有機農場智慧能源探索等。（表1）

表1　互聯網+分布式能源+X的技術集成與商業模式創新案例

3.1工業型分布式能源技術與智慧能源產業服務案例

項目致力于通過互聯網+模式實現區域多用戶負荷協同智能控制，打造分布式能源核心裝備國產化創新資源集聚地，構建工業型分布式能源技術與智慧能源產業服務平臺。項目位于老港工業區，規劃面積8 k㎡，產業導向為電子、電纜、印染、精細化工等化工類企業。該項目是圍繞上海工業燃煤鍋爐清潔能源替代目標，上海首個工業園區天然氣分布式能源國產燃氣輪機應用的示范項目，由上海同祺新能源、株洲中航動科、老港工業園區等“產、研、用”單位成立園區能源服務公司——敏欣能源科技，通過與同祺新能源分布式能源專業公司、同濟南匯科技產業園科技產業投資平臺共享，實行投資多元化、服務專業化的合作模式。2015年12月底，區內25臺（套）燃煤鍋爐實現清潔能源替代，項目的實施實現了蒸汽、電力、水等的集中供應，提高了能源站之間的電力運輸安全性。項目建成后，企業無須再自備供熱鍋爐，由敏欣能源科技根據園區工業用戶各自需求，提供蒸汽等能源服務，與企業自備燃氣鍋爐蒸汽價格相比，至少能降低企業25%蒸汽成本，減少了企業的經濟負擔。

3.2“車船屋儲”多領域用戶智慧能源服務+電池梯級利用案例

同時，瑞華建立“車船屋儲”智能微網系統（圖1），開展電池梯級利用，支持分布式能源系統+儲能接入和智能監控，服務導航方便用戶互動和靈活切換。如將為電動汽車和電動船提供租賃服務的電池梯級利用，給商務樓宇夜間低谷儲能，白天高峰供能，達到削峰填谷的目標，提高電池利用率的同時也實現了建筑節能。由此，基于互聯網+車船屋智能能源能源服務方式的靈活性會顯著提高。

圖1　“車船屋儲”智能微網系統

3.3“互聯網+”新能源汽車生態產業鏈全新商業模式

互聯網+催生許多行業的融合發展。

分布式光伏+儲能結合的智能充電站（圖2），2014年底在上海松江投運。充電站頂棚是一套10kW的光伏發電系統，最大轉化效率可達22%，通常每天所發的電量可滿足2.5輛電動汽車的充電需求。該充電站與電網并網運行，遇陰雨天太陽能不足或者充電車輛較多，系統就會自動切換到電網供電，儲能作為應急備用。充電站具有分布式能源利用清潔化、運營管理服務互聯網+充電服務的特征。用戶可通過手機APP等查找附近的充電設施，進行導航和預約充電。充電中可隨時查看充電進程，及銀聯閃付等多種手機支付方式。該項目探索了基于“互聯網+”，光伏發電與新能源電動車相結合的全新商業模式。

圖2　“跳”出電樁“談”電樁

在充電樁產業鏈中，充電運營服務環節至關重要，因其決定著行業的整體盈利模式。普天新能源有限責任公司以新能源汽車充電網絡建設、運營和服務為主業，致力于通過建設全國性新能源汽車運營平臺網絡，提供專業化、網絡化的運營服務（圖3）。2011年，普天以大運會為契機，率先在深圳建立基于網絡化運營管理的充電基礎設施，對新能源車輛行駛和充電設施運行進行實時監控，自動采集信息并分析各類異動數據，確保電動車充電和運營的安全性，提高運營服務質量。目前正在進行互聯網+新能源汽車的上海、合肥等國內城市業務的推廣布局，將逐步與新一代城市智能交通相融合，形成綜合型城市信息服務能力。

圖3　充電運營服務及電樁運營模式

從中長期看，充電設施運營服務是最具有潛力的環節，在“互聯網+”助力之下，電樁等新生態企業，與多業態結合的目的地充電服務模式已經是跳出“電樁”談“電樁”，形成了“互聯網+”新能源汽車生態產業鏈全新商業模式，在新能源汽車后市場服務、文化創意、休閑旅游、影視娛樂等方面的共享服務，將給新能源汽車行業帶來較高的共享經濟收益。

3.4電改后商業模式思考

《關于進一步深化電力體制改革的若干意見》（中發〔2015〕9號）提出進一步加快推動電力行業市場化革命的步伐，標志著我國第二次電力改革正式啟動。進一步放開電力市場，用戶或將可自由選擇供電商或直接與發電企業采用雙邊交易模式，供電企業的競爭能力將不僅體現在電價低廉、供電穩定這兩個方面，需求側管理、節能服務，個性化解決方案等都將是影響供電企業能否實現市場拓展、穩定客戶資源的重要因素?！搽姼?號文〕的發布無疑優化了互聯網+分布式能源發展的外部政策環境，各類售電與能源服務企業應運而生，互聯網與分布式能源的融合可提高系統的智能水平和價格透明度，系統各環節的運行更經濟、更協調，共享性更好。

4　建設互聯網+分布式能源生態圈

在國家政策推進下，基于互聯網+分布式能源的各類能源服務企業迅速發展，市場活躍度不斷提高。各類能源企業以發展分布式能源為重要契機，拓展業務板塊，延伸企業價值鏈。為更好地推進分布式能源服務產業發展，上海市分布式能源產業技術創新戰略聯盟于2014年籌備啟動，2015年正式獲市科委批準。聯盟以國家能源戰略和上海市科技創新中心建設需求為導向，以企業為主體，以形成產業核心競爭力為目標，圍繞優化分布式能源產業技術創新生態圈及“產學研用金”結合機制，共同致力于突破分布式能源技術創新和產業發展的瓶頸，提升上海市分布式能源產業整體水平。

利用互聯網新思維，致力于打造互聯網+分布式能源聯盟集群創新文化品牌，從規劃設計、建設運營、管理服務、監測評估、文化宣傳，構建教育培訓平臺、標準宣傳平臺、國內外學術交流平臺、文化創作平臺、文體活動互動平臺、職業人才實訓交流平臺、科普啟蒙平臺、政策宣傳平臺、節能環保健康平臺、學生實習平臺等十大聯盟服務平臺，并從宣傳推廣模式創新角度考慮，將分布式能源創新技術以及所帶來的生活新方式以更生動的形式向大眾展示，引導人們創建一個更安全、更高效、更清潔的生產生活環境。

5　結語

互聯網+分布式能源技術產業創新，要以用戶端需求為導向，精準便利服務為先。用戶端能源品種及技術種類選擇不以多為優，要用4E要素來優選項目與技術路線，4E要素即能源（energy）可獲得性、環境（environment）友好性、經濟（economy）性、使用便利（easy），實現“安全、清潔、高效、經濟、智能、靈活”的目標。

基于用戶端個性訂制的智能能源模塊化、菜單式服務將是分布式能源系統的重要服務方式。以安全為本，從可靠供應出發，因地制宜、因能而選、多能互補的設計將會成基本“菜單”。從外出便攜式、手提式到居家“即插即用”型的智能技術模塊，智能電表、智能氣表、智慧能源網線上線下互動、多能共享、現代服務方式將會成通用“標配”。從農村偏遠無網電區到無人值守重要基地能源站，都將成為分布式能源主要用戶之一?！熬W購能源不是夢”終將實現。

基于用戶端的分布式能源發展，讓用能方有了主人翁意識，還能源商品屬性，“藏能于民”，不僅是解決能源問題，而且也是推動全民自主創新的機遇，特別對推動農村能源發展和促進就業，一批被服務的用戶或將會轉化為服務他人的新生力量，電能服務結合“電商、電樁”下鄉進村，或將在城鎮鄉村產生“三電”融合新業態、新經濟。未來分布式能源服務業，會以“你的能源你做主，你用能源我服務”這樣一種新思維、新理念去推進，分布式能源行業發展的新模式將會引領新型的生活方式。隨著“互聯網+”戰略推進，互聯網+分布式能源生態圈逐步完善，如何在能源這場革命中，把握市場機遇，選準切入口，投身于分布式能源行業，在技術和商業模式上創新，獲得多贏，值得謀劃。

節能信息與動態

Reflections on Pathways of Internet Plus Distributed Energy Technological Industry Innovation

Liu Huiping
Shanghai Development Reform Research Institute

Abstract:The article is based on national internet plus action plan for new opportunities of energy production and consumption revolution. It summarizes domestic and overseas distributed energy development history, which is combined with author’s years engineering practices and nearly 100 projects researches. It analyzes four types markets and five possible confronting key problems of domestic distributed energy and puts forward five key points of five types suitable important customers and technical pathways implementation. Focused on sustainable development of future internet plus distributed energy, it puts forward 4E optimal selection factors of technical innovation through distributed energy innovation mode of energy technological revolution and system revolution, including intelligent energy module based on end userbook=60,ebook=6customization, service menu mode, ‘you decide on your energy and you use energy by my service’distributed energy service industry development thinking to attribute to energy commodity, ‘hide energy among people’ to realize ‘energy online shopping’ dream vision and make it into formation and perfection of internet plus distributed energy ecosystem.

Key words:internet plus distributed energy, commercial mode, technological innovation, industry ecosystem

[作者簡介]

DOI:10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.02.001

劉惠萍：教授級高級工程師，上海市發展改革研究院能源交通研究所副所長，長期從事能源交通技術工程應用研究及標準規范編審、能源管理及規劃政策研究工作。