基于SCOR模型的能源互聯網建設

賈景姿 曾鳴

摘 要：當前能源問題頻出，分析其發生根源，就在于能源的供需出現了結構性失衡問題，這就要求我們加強對綜合能源的集成管理。基于此，能源互聯網的建設就被提上了日程。能源互聯網建設需要集中于供與需兩個關鍵點，利用能源供應鏈管理思想和SCOR模型，通過計劃、采購、生產、配送、退回五個流程管理加強能源供應鏈中能量流、服務流、資金流和信息流的控制。因此，通過SCOR模型的應用，對能源生產、輸送、消費等環節采取一定對策，可以進一步推動能源互聯網建設。

關鍵詞：能源供應鏈;SCOR模型;能源互聯網

中圖分類號：F252.1? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? 文章編號：1673-291X（2019）05-0087-04

當前，我國能源管理形勢嚴峻。一方面，供需失衡導致的價格畸變，引起多方負面反響;另一方面，石油天然氣依賴進口，國家能源安全也受到威脅。同時，我國還面臨著嚴重的環境污染，也亟須通過能源生產和消費過程管理減少碳排放。以上這種種問題，蘊含著一次能源與二次能源的復雜轉化問題、緣起于化石能源與可再生能源的供需替代問題，被裹挾在互聯網的歷史潮流之中，促使我們不斷思考如何加強對多種能源的綜合集成管理，而不僅僅是局限在單一能源的供需配合上。這就需要我們應用系統原理把能源的轉化與供需綜合平衡放在能源供應鏈的架構上進行分析。2015年，習近平主席在國際會議上關于構建全球能源互聯網的號召，更是引發了通過能源互聯網建設解決當前能源綜合問題的一系列思考。能源互聯網的建設，從某種意義上正是構建多元能源供應鏈綜合系統并使之有效運作的思想。本文基于這一系列思考，分析了當前能源問題發生的根本原因，提出能源供應鏈管理思想與模型的應用思路，并針對能源互聯網的建設提出相應的建議與對策。

一、能源問題分析

（一）煤炭能源

作為我國能源供應結構中的主要成員，煤炭行業首當其沖，成為經濟領域中最先需要通過削減產能參與供給側改革的行業之一。隨著中小型煤礦的關閉停產，大型煤礦集團的集結合并，煤炭產業市場集中度在逐漸提高，相應賣方市場勢力在逐漸增加，由此電煤價格向下扭曲的程度相對減輕（王雨佳，2018）。盡管隨著供給側改革的推進，電煤價格扭曲率得到一定程度的修正，但是如果煤炭利用模式沒有從粗放型向精細型轉變，煤炭利用技術和利用效率沒有有效提高，那么這種修正也只是電力產業和煤炭產業現有利益的重新分配，而沒有獲得利益的增長。而且隨著化石能源的枯竭，我們仍然不可避免地面臨著煤電供應缺位問題;只要以煤為主的一次能源消費結構沒有從根本上得到調整，我們就仍然無法解決當前橫亙于世界面前的大氣層受到破壞等環境污染問題。

（二）石油天然氣能源

作為化石能源的重要部分，我國石油天然氣存儲量目前所探測到的并不豐富，較大部分依賴進口。其中天然氣作為一種清潔能源，在環境治理和保護的壓力下，成為煤炭的重要取代來源。2017年，中央大力推進煤改氣政策，各地煤改氣工程超預期建設，由此不僅導致能源供應鏈供需環節發生了重大改變，而且由供需失衡導致嚴峻的“氣荒”事件發生，以至于華北地區天然氣價格短短一個月時間內就由4 000元/噸突破萬元大關。天然氣價格的暴漲，不僅使國內企業面臨巨大的成本壓力，引起供應鏈機制發揮失常，同時也導致各地方天然氣保障臨時政策的出臺，又進一步循環引發了供應鏈運轉畸變。2018年，盡管從煤改氣轉向多能互補、地熱等可再生清潔能源，但天然氣進口國的穩定供氣仍存在不可控因素，供小于求。因此只要存在進口依賴，國家能源安全就會受到威脅。

（三）電力能源

隨著煤改氣的推進，燃煤發電占煤炭消費比重進一步提高。由于國家火電規劃的滯后，燃煤火電裝機容量增速超過用電需求增速，火電利用小時數持續下降;此外，由于我國電力需求與風、水、光等可再生能源存在逆向分布狀況，大量由可再生能源轉化生成的電力能源無法有效輸送到高電力需求地區，導致棄風、棄水、棄光現象嚴重。而在電力需求端存在的現實仍然是邊遠地區的缺電斷電、部分農村地區高昂的電價以及在用電高峰季節的停電限電，電力普遍服務水平有待進一步提高，供需錯位問題需要盡快解決。

基于對以上幾項主要能源供需結構性失衡狀況分析，其中盡管有我國能源資源稟賦分布不平衡的因素，但主要原因首先是能源行業與交通運輸、制造業等其他行業之間能源開發、輸送、利用等整個供應鏈系統規劃不全面，其次是能源行業內各種能源運作系統之間及一次能源與二次能源的轉化系統交互單一、系統運作不協調。針對這種系統規劃、運作、交互問題，就需要樹立“頂層設計”的系統性思維，摒棄原有“各自為政”單純“擴張保供”的能源發展思路，充分認識并利用我國能源稟賦，發揮優勢，回避劣勢，從整體能源行業的統籌規劃、整體開發、協同建設著手提高能源利用效率，在節能減排的基礎上實現供需平衡。

二、能源供應鏈管理模型

供應鏈的內涵指產品或服務在流動過程中從最初的供應商到最終的用戶之間形成的一種網狀關系模型，是一種更加緊密的戰略聯盟形式。相應地，供應鏈管理的內涵即在于核心企業通過對參與供應鏈合作的企業之間流動的產品、服務、信息、資金實施計劃、組織、協調與控制等職能從而經濟有效地滿足最終用戶的需求，是一種集成的管理思想和方法。

顯然，當供應鏈中流動的產品或服務是能源或者能源服務或者與能源供應和能源需求相關的其他服務時，這條供應鏈就是能源供應鏈，多條能源供應鏈相互交叉形成一個網狀結構模型。通過對該網絡結構中的能量流或服務流、資金流、信息流的進行綜合系統的管理，以實現整個能源供應鏈經濟績效和環境績效提高為目的，就是能源供應鏈管理。應用能源供應鏈管理思想，通過各種產業整合、技術創新等供應鏈改進方式實現能源節約是解決當前能源問題的一條重要途徑（Wang et al.，2016）。但是更重要的是，通過對能源供應鏈的管理，可以開發可持續性能源供應系統，促進能源資源合理配置，提高能源利用效率;可以構筑多元能源網絡，促進橫向多能互補，縱向源網荷儲協調，實現能源的整體性供需平衡（Yan et al.，2016）。

（一）對多能源的有效管理

要實現對能源供應鏈的有效管理，首先需要對于能源供應鏈有別于傳統供應鏈的特征進行分析認識。能源供應鏈中流動的能量有別于一般商品，從鏈式結構向網絡化、多元化、復雜化發展，其中涉及多個組織，并涉及能量的多向流動（董明，2008）。具體如下：

1.配送服務具有即時性、連續性。針對石油天然氣，主要通過管道傳送，針對電力，主要通過輸配電網傳送，能源的配送具有連續流動、即時到達的特征。

2.多元能源具有互相轉化性。分布式能源系統中風、光、水一次能源轉化為電力能源;冷熱電聯產中煤炭（天然氣）、電、熱能間的相互轉換（耦合），因此能源供應鏈中能量可能以多種外在載體形式存在。

3.能量的多向流動性。典型的輸入輸出端口如儲能，在能源供應鏈供能充裕時接受能量輸入，在能量缺乏時，又可供給供應鏈內其它組織能量需求。與此相似的還有聯網型微網系統，同樣可以多余發電上網，發電不足時接受大電網輸送的能量。

盡管能源供應鏈具有高度復雜性、多元性，但作為供應鏈通過集成運作經濟有效地滿足最終用戶需求的基本特征不變。因此，供應鏈管理的通用模型同樣可以應用在能源供應鏈管理上，其中比較典型的即SCOR模型。

SCOR模型，即供應鏈流程參考模型，是1996年美國供應鏈管理協會發布的。SCOR模型起源之初，主要應用于企業層面，建立在計劃、采購、生產、發運、退貨五個流程上。這五個流程管理是企業與其供應鏈伙伴進行有效溝通以及績效衡量指標設立的參考工具。從績效目標的設定和計劃的寬泛性來說，SCOR模型主要針對戰略層面的供應鏈架構設計，廣泛應用于供應鏈中核心企業的競爭與合作戰略規劃。但是能源產業關系著國計民生，除了經濟指標的衡量，還需要注重提高普遍服務水平。因此，能源供應鏈的運作不能以某具體能源行業或能源企業為核心進行，更不能脫離政府管制而存在，否則將會出現某核心行業或企業通過調配資源獲得更高的私利，從而打破整個產業的供需系統平衡，傷害國家利益。

（二）對能源供應鏈管理

能源供應鏈管理，需要跳脫出企業邊界，站在全產業供應鏈高度，將SCOR模型的應用從企業戰略層面上移植到國家戰略層面上，開展能源大產業供應鏈架構設計，才能促進多元能源合理轉化與替代，保證能源供需平衡、國家能源安全、自然環境友好。見圖1，具體如下。

1.能源供應鏈的計劃元素應上升匯總到政府相應管制部門，針對能源供需全產業鏈開展國家能源計劃活動，再在該總體計劃的基礎上回到企業層面進行計劃流程管理。國家能源計劃覆蓋整個規劃周期，同時綜合模型中的服務和能量全部供方與需方，調整綜合資源以滿足預期需求量，使整個供應鏈達到總需求平衡。

2.能源供應鏈的執行元素仍然由具體企業掌控，其中采購與生產流程管理由能量供方開展，并在能量供方之間按計劃進行能量各種載體的轉化與替代，而配送及退貨則由服務供方開展，服務供方在提供能量配送服務時與能量供方和需方進行三方互動，并與能量供方一起服務于最終用戶。根據計劃，使能量的外在載體發生變化，并妥善安排其中生產與配送進度、先后順序和數量，以滿足不同能源形式、不同時間、不同數量、不同空間的需求。

3.能源供應鏈的集成運作還離不開信息等支持元素。計劃流程需要大量運行信息的支持，才能真正適應變化。而在采購、生產、配送、退貨流程中也需要企業之間和企業內部各部門建立充分的聯系，并對相應的信息系統進行維護和管理。

綜上所述，能源供應鏈中流動的有能量及能源服務，能量的流動具有多向性，服務的對象具有多元性，與能量和服務流動相反方向的即資金流，其中在供應鏈所有成員間四通八達進行流動的是信息。只有通過對能量、能源服務、資金、信息流的有效控制，才能實現能源供應鏈的持續、友好運轉。

三、能源互聯網的建設

顯然，要解決能源行業存在的結構性失衡問題，需要應用前瞻性視角、系統性思維來思考包括能源生產、運輸、配送、消費全行業在內的廣義能源系統運作問題。能源供應鏈管理思想及能源產業SCOR模型的應用為我們提供了一個系統的架構，但要完善能源供給規劃，促進多類型能源的相互補充與供需系統的協調發展，則需要借助互聯網的東風，開展能源互聯網的建設。

能源互聯網提出于2015年。隨后，曾鳴等（2016A，2016B）一系列學者都對能源互聯網進行了充分的闡述與定義，明確了能源互聯網的主要特征、關鍵運營模式、技術框架。能源互聯網，基于當前互聯網背景下，強調橫向實現電、氣、煤、油、熱、可再生能源等“多源互補”，縱向實現能源生產、配送、消費、儲存各環節高度協調，通過生產和消費的雙向互動，集中與分布的充分結合，實現供需平衡。這也正是能源供應鏈管理的要義。

基于能源供應鏈管理思想，能源互聯網的建設主要包括以下幾個方面。

（一）橫向多能柔性互補

供應鏈柔性是在不確定的、可變的環境下，響應變化同時減少風險的重要方法。橫向多能互補是指電力系統、石油系統、煤炭系統、供熱系統、天然氣供應系統等多種能源資源之間的互補協調，突出強調各類能源之間的“可替代性”，不僅有煤改氣，還有煤改電等等。能源供應鏈的柔性互補是建立在能源互聯網的開放、對等的基礎上，提供多種能源的交流媒介，實現分布式電源、儲能等多種設備的適應性接入，用戶不僅可以在其中任意選擇不同能源，也可自由選擇能源資源的使用方式。

（二）縱向源網荷儲協同

供應鏈的成功決定于供應鏈成員間能否實現協同管理，包括聯合決策、組織協同，使供應鏈成員無論是從信息還是業務、關系上均實現整合與同步。而能源互聯網中的縱向源網荷儲協同，其中，源指電力、煤炭、石油天然氣等能源開發生產系統，網指的是電力網絡、石油天然氣網絡等能源輸配網絡，荷指包括電力、熱能等多種能源需求，儲則指能源的儲存。能源互聯網一方面需要通過多種交互技術實現能源資源的開發生產和資源運輸網絡、能量傳輸網絡以及能源消費之間的相互協調;另一方面針對用戶的多種用能需求開展需求側管理，提供綜合能源服務，在為用戶降低成本開支的同時引導清潔能源消納，保證系統安全穩定運行。能源互聯網的縱向協同則是建立在互聯的基礎上，保證子系統內局部能源設備之間的互聯互通以及內部供需自平衡，同時，保證分散式與集中式等子系統之間的互聯協調以及大系統內的供需總體平衡，從而有效提高系統運行的安全性與經濟性。

（三）全方位信息共享

無論是縱向多環節協同還是橫向柔性互補，能源互聯網的有效運行離不開信息的搜集、加工與利用。能源互聯網是各能量節點、信息節點之間進行能量流和信息流雙向流動的平臺，每個能源節點都有獲取數據信息的權限與能力，而這種信息的流通與共享將進一步發揮作用，實現能源系統的實時感知、動態控制，促進能源資源在廣域范圍內的優化配置。

四、政策與建議

要使能源互聯網更為行之有效，保證我國能源供需平衡，使國家能源安全得到保障，減少碳排放，促進能源低碳發展，優化環境，需要在以下能源開發生產、輸運配送、消費利用等方面開展能源互聯網的建設。

加大對煤炭清潔利用技術開發的投入力度，不斷研發洗煤等凈化加工技術、循環硫化床等清潔燃燒技術、碳捕獲等凈化處理技術，在符合國際碳排放標準的基礎上充分利用我國豐富的煤儲備資源保證能源的充足供給。

推進煤電產業縱向聯合，使煤電企業通過一體化建設減少雙方的交易成本和博弈成本，提高總收益，從而更好地發揮電煤資源的效用，促進煤電產業鏈長期穩定發展。

大力開發頁巖氣，減少天然氣進口依賴，增加地熱等其他清潔能源供應量，并在天然氣無法依靠自主供應時，結合國際關系，謹慎有序地推進煤改氣進程，以避免天然氣供需失衡。

通過電力體制改革的推進，加快售電和綜合能源服務市場建設，推進輸配電價改革，引導電網等能源輸送網絡實體退出能量供需環節，轉變為能源輸配服務供應商角色，從而通過更加專業的服務，保證能量的合理、經濟、有效流轉。

加快微網系統、儲能系統的建設，一方面可以利用局部系統的建設與完善，逐步互聯互通促進能源互聯網大系統的建設;另一方面也可以利用這些子系統的調節作用，在能源供需出現失衡等風險時發揮供應鏈柔性，進行能量輸出或輸入，以應對風險。

調整政策導向，對綜合能源服務供應商施加影響，通過市場手段引導消費者積極優先消納綠色能源，參與需求側響應，從而促進綠色能源消納，保證能源系統安全運行。

參考文獻：

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