園區光儲充市場化運營服務模式研究

王 卉 唐 文 曹 杰

1.煙臺市地理信息中心

2.上海方融科技有限責任公司

0 引言

我國為了大力發展清潔能源，應對日益嚴重的環境污染，減少CO2的排放，以出臺各種政策措施和政府紅利補貼等方式，推動新能源汽車和園區光儲充建設。據中國汽車工業協會統計，2020年全年，新能源汽車產銷分別完成136.6萬輛和136.7萬輛，保有量500萬輛，包括460萬輛乘用車、20萬輛電動公交、20萬輛電動卡車。2018年全球充電樁保有量接近400萬臺，中國充電樁保有量約占25%。

隨著我國光儲充項目快速推進，很多實際問題也暴露出來。由于充電樁運維需要投入大量成本，園區很多充電樁建設完畢，拿到政府補貼后就處于無人維護狀態，充電樁處于名存實亡的擺設狀態。

本文綜合分析園區光儲充綜合管理運營服務現狀，設計市場化運營模式，從火電廠、市電低價購電，儲能削峰填谷，園區分布式光伏建設方、運維方、充電樁建設方的多元參與共享收益，以及提供充電返利以吸引更多新能源車充電等方式，提升園區充電樁的利用率，并通過實際園區光儲充項目建設進行驗證，為綠車、綠電——新能源汽車和可再生能源利用的推廣應用提供參考。

1 研究背景

2014 年6 月13 日，習近平總書記在中央財經領導小組第六次會議上明確提出了“四個革命、一個合作”的重大能源戰略思想。中國能源需求的壓力巨大，能源供給的制約較多，能源技術水平總體落后，能源生產和消費對生態環境損害嚴重。與此同時，伴隨著世界能源轉型的大趨勢，中國作為能源大國和負責任大國，也肩負著推動技術創新、促進地區能源轉型、實現可持續發展的重任。

為應對氣候變化，我國在2020 年全球氣候領導人峰會上提出“二氧化碳排放力爭于2030 年前達到峰值，努力爭取2060 年前實現碳中和”等莊嚴的目標承諾。在今年的政府工作報告中，“做好碳達峰、碳中和工作”被列為2021 年重點任務之一；“十四五”規劃也將加快推動綠色低碳發展列入其中。

國網能源研究院院長張運洲在2020 年能源轉型發展論壇上指出[1]：我國能源消費CO2排放占全球的比重為29%，2018 年碳排放量達96 億t，同比增長3%，電力及交通行業碳排放增長是推升我國總體排放量的主要因素。2018 年中國工業領域碳排放維持負增長，電力及交通領域增速分別為7%及4%。交通領域碳排放增長主要由兩個原因造成，其一，國內電氣化主要在乘用轎車領域推進，來自搜狐新興產業觀察者資料[2]，國內柴油消耗所產生的CO2量是汽油的2 倍。其二，乘用領域電氣化進程仍無法抵消新增載具所產生的碳排放，因此減排效果不顯著。目前交通電氣化主要集中于乘用轎車，即使實現100%汽油車替代，仍將面臨3.5億t來自柴油消耗的碳排放。因此在遠續航重載領域推進電氣化，是實現2060碳中和的有效途徑。

開展園區光儲充項目建設和推廣應用是利用光伏清潔能源發電，儲能系統充放電，實現園區削峰填谷的同時，為充電樁新能源汽車充電提供穩定的電源保障，形成自發自用，自主消納的綠色低碳新能源汽車能源利用新模式，促進新能源車的健康發展，為2035年基本實現車輛電氣化的目標努力[3]。

由于充電樁需要投入大量維護成本，園區很多充電樁建設完畢，拿到政府補貼后就處于無人維護狀態，充電樁處于名存實亡的擺設狀態。如何通過市場化手段，激活園區充電樁，提升園區充電樁的利用率，是本文研究的出發點和意義所在。

2 研究內容

本文通過分析GEF6 上海示范項目的子課題“長寧區臨空產業園智慧能源管理運營服務”，從火電廠、市電低價購電，儲能削峰填谷，園區分布式光伏建設方、運維方、充電樁建設方的多元參與共享收益，以及提供充電返利以吸引更多新能源車充電等方式，形成綠車、綠電——新能源汽車及可再生能源可持續推廣應用的新商業模式，實現園區光儲充市場投資、市場運營、共享共贏，提升園區充電樁的利用率和持續運營。

3 項目建設情況

3.1 “長寧區臨空產業園智慧能源管理運營服務”項目內容

該項目是GEF6 上海示范項目的子課題，主要建設內容是建設光儲充微電網示范站點，挖掘利用園區企業光伏自主消納后的余量，通過園區綜合能源互聯互保共享機制，實現園區充電樁智能導引，有序充電的同時，引入智能運維服務體系，實現新能源汽車和可再生能源綜合應用的安全、節能、可靠保障，同時實現多方參與和共贏，形成可復制、可推廣的園區綠車、綠電市場化運營創新應用模式。

3.2 項目建設情況

項目已在建設期內完成，經過臨空產業園區投產建設完畢，并在另一場景“龍吳路充電站”進行可復制驗證，達到項目的效果。

1）臨空園區試點

在臨空產業區內利用園區5 家企業共計638.7 kW 屋頂光伏，建設32 個7 kW 交流充電樁（見圖1、圖2），進行變電站智能化改造，實現數據采集分析。項目投運后發現：該站點常年變壓器負載率較低（見圖3），不屬于高耗能園區，有企業光伏發電自主消納后的余量作為補充，結合充電樁用電量和用電習慣，儲能設備投入對電站擴容和削峰填谷均起不到提升經濟效益和節能效益的作用，按上海市兩部制峰谷電價差0.76 元/kW 計算，儲能投資回收期過長，而且增加運營成本，在該園區配置儲能是不合適的。

圖1 光伏匯流箱及光伏棚

圖2 地下停車場充電樁及充電計量裝置

圖3 園區變壓器平均負載率圖

2）龍吳路充電站光儲充一體化智慧運營

為了實現光儲充微網系統綜合性價值的評估，驗證項目的可行性和可復制性，在原項目地點不投放儲能設備，新增一個光儲充微網系統運營項目。該項目系專門針對新能源車充電建設的，綜合光伏、儲能、充電一體化運營的示范項目，上海方融科技有限責任公司為該項目提供綜合智能運維服務。

該項目具備“光-儲-充”一體化建設要求，并已正式投運，具備大小新能源車有序充電和計費核算功能（見圖4、圖5、圖6），光伏發電為充電樁供電外的剩余電量也上網出售。可為GEF 項目提供基于“光-儲-充”可再生能源利用和新能源車有序充電的商業化創新模式研究提供數據分析基礎。

圖4 大小車充電

圖5 龍吳路充電站儲能系統

圖6 龍吳路充電站箱式變電站

項目投產情況：

頂棚光伏系統:440 kWp,平均日發電量:1 500 kWh；

退役電池儲能:150 kWh,平均日儲能量:150 kWh；

21 個直流60 kW 樁,平均每日充電車輛數:45輛,采用掃碼開啟方式為純電大客車、出租車、貨運車輛及私家車等各類新能源車輛提供充電服務。

項目特點：

實現園區光儲充一體化應用；

從龍吳路發電廠引入火電方式補充光伏的不足；

電價紅利策略，充電價格分時段，0.6～1.2元/kWh 不等，比其他園區、小區、停車場2 元/kWh的電價策略優惠不少，每天吸引各種新能源車入場充電。

3）項目交付成果：

完成1 套180 kWp 屋頂光伏發電系統，發電電能為自發自用，匯入園區充電樁系統的同時并入園區整體配電系統，當充電樁不能全部消納時，供大樓照明動力使用，實現用能運維一體化商業模式。

已投入32 個7 kW 的交流充電樁，僅為園區內部員工使用，采用插卡式預付費電表對充電樁進行控制和實現充電交易。

市場化園區智慧能源管理運維服務項目建設。

利用ie-cloud智慧能源云平臺，對園區的變電站、光伏發電、儲能設備、充電樁設備進行綜合管理，實現設備運維一體化、能源智能經濟調控（見圖7、圖8、圖9、圖10），從而達到園區綠電安全、經濟運營的目的。

圖7 智慧能源管理運營平臺首頁面圖

圖9 變電站監控主頁面圖

圖10 變電站視頻監控圖

3.3 項目經濟效益分析

3.3.1 能源綜合管理運營服務成果分析

運營中心使用的綜合能源系統管理軟件為園區內用能客戶提供安全高效的運維服務的同時，結合光伏、儲能、新能源車充電等能源場景提供各類能源綜合運營管理服務，打通了源、網、荷、儲的數據通道；同時通過運營中心打通了能源調度通道，將光伏發電、儲能等源頭能源高效高價值使用，充分發揮了新能源的節能減排社會價值；并通過區域調控，降低高峰需量，削峰填谷降低了電力使用成本，為能源用戶帶來共贏的經濟價值。

3.3.2 光儲充收益計算

光儲充收益計算詳見表1。

表1 光儲充收益計算表

3.3.3 2021年1月光儲發電、充電、放電及充電樁充電情況

2021年1月光儲發電、充電、放電及充電樁充電成本分析詳見表2。

表2 2021年1月光儲發電、充電、放電及充電樁充電成本分析表

從表1和表2分析，儲能設備的投資為45萬元，2021 年 1 月綜合用能成本降低 10 807.86 元，該成本主要由光儲充建設，投入儲能設備后實現調控帶來的降低部分，按此計算，3.47年可收回儲能成本。

4 總結

長寧臨空產業園光儲充項目通過兩個不同場景，探討了通過挖掘利用園區企業自建光伏消納后的余量，火電廠低價購電補充光伏不足、儲能削峰填谷、優惠充電等方式，有效激活園區光儲充可持續市場化運營服務的方案是可行的，表明創新商業模式在電力能源日漸趨緊的城市運行中，使用互聯網+物聯網+能源網等多網融合技術，解決園區、寫字樓、商業綜合體等新能源車及可再生能源利用綜合管理運營難題，具有利用園區光儲充綜合能源協同調控，實現綠車、綠電的項目可復制性和推廣價值。

建議通過政府引導、平臺服務、市場自主調節，整合激活市場上離散可再生能源及充電樁資源，助推新能源車的普及，實現園區光儲充安全、綠色、融合、互利的市場化運營服務創新商業模式的推廣應用。