互联网+分布式能源技术产业创新路径思考

刘惠萍　上海市发展改革研究院



互联网+分布式能源技术产业创新路径思考

刘惠萍上海市发展改革研究院

摘要：本文根据国家互联网+行动计划为能源生产和消费革命带来的新机遇，梳理了国内外分布式能源的发展历程，结合笔者多年工程实践和近百个项目调研，分析我国分布式能源四类市场诉求和五个可能面临的关键问题，提出五类适合的重点用户和技术路径实施的五个关键点。针对未来互联网+分布式能源的可持续发展，提出技术创新的4E优选要素，通过能源科技革命和体制革命引领的分布式能源创新模式，包括基于用户端个性定制的智慧能源模块化、菜单式服务方式，“你的能源你作主，你用能源我服务”的分布式能源服务业发展思维，力求还能源商品属性，“藏能于民”，实现“网购能源不是梦”的愿景,形成和完善互联网+分布式能源生态圈。

关键词：互联网+ 分布式能源；商业模式；技术创新；产业生态圈

引言

分布式能源指采用清洁能源，靠近用户端能量梯级利用的用能方式，具有安全、清洁、高效、灵活、经济、智能的特质。十多年来，我国推进分布式能源利用方式已经从起步到试点示范推广，国务院印发《关于积极推进互联网+行动指导意见》，明确提出11个具体的行动，其中包括互联网+智慧能源、分布式能源。借助互联网+，如何从能源基础设施合理开放、大众参与，促进能源生产与消费的融合，促进包括个人家庭在内的各类用户参与能源交易，通过试点示范探索新模式、新业态，建立互联网与分布式能源相结合的产业模式，正是对能源革命大背景下，能源生产和消费革命、能源技术革命以及能源体制革命的最好诠释。本文以天然气、热电（冷）联供、分布式光伏发电为主要对象进行重点分析，借鉴国内外实践案例经验，对未来互联网+分布式能源的发展路径进行思考，提出基于用户端的互联网+分布式能源商业模式新理念和建议。

1　国内外分布式能源发展趋势研判

经过多年发展，各国和地区推进分布式能源系统，都以用户端用能更安全为第一要素，并具有以下两个特征内涵：一是靠近用户端，可根据用能方资源情况、用能特点等因素，因地制宜选择一次能源，一般采用天然气、沼气、太阳能、风能、生物质废弃物等可再生能源。二是能直接应用，独立运行，运行方式一般为并网、离网或可上网，可根据用能方的实际情况灵活选择应用方式。多联供设施还具有梯级利用的特性，即可利用高品位能源发电，利用低品位能源供冷、供热，系统能效可达70%以上。

1.1国际分布式能源发展新特征

鉴于各国资源条件、产业特点等差异，推动分布式能源的出发点与发展历程不尽相同。美国、德国和日本发展分布式能源的原因相似，旨在鼓励使用更为高效的能源系统。丹麦则是迫于1973年石油危机发生造成其供热价格成倍增长，致使丹麦政府被迫着手调整能源结构，推行节能政策，以维护社会利益。从分布式能源发展历程来看，各国存在异同点。2003年美国大停电事件以及2011年日本大地震事件发生后，美国和日本开始反思集中式发电，从加强电力供应安全性的角度出发，推进分布式能源的发展。而丹麦和德国均属于欧盟成员，两国将推进包括可再生能源在内的分布式能源作为达到欧盟提出2020年较1990年减少40%温室气体排放要求的重要举措。上述几个国家在发展中都经历了电力改革、能源结构调整、政策法案出台过程。分布式能源在上述各国几十年的发展中经历过起落，目前又从能源安全、经济、科技产业等方面考虑大力支持和发展分布式能源。

从国际层面看，在分布式能源利用成本下降大背景下，各国分布式能源直接财政补贴政策扶持力度有所减弱，但扶持政策并没有全面退出，转而形成更有针对性的精细化扶持政策，推动市场寻找商机，以商业模式创新带动分布式能源行业优胜劣汰。具有三方面特征趋势。一是分布式能源已经成为全球能源转型发展的重要选择。依然明确分布式能源的发展方向，提供电网接入和售电服务保障；鼓励分布式能源投融资，激发商业模式创新；政策的精准调整引导发展方向。二是技术进步不断推动分布式能源的商业化进程。呈现技术集成化、服务模块化特点。分布式能源的用户需求逐步从工业用户向商业、住宅用户转变，随之装机规模向小型化、模块化发展，针对个人用户，德国、日本等国的企业已经开发了模块集成化的微型分布式能源系统，以满足庞大的家用市场需求，如日本天然气分布式能源的平均装机从1996年的2.4 MW下降到2008年的0.25 MW。三是政府扶持激发分布式能源商业模式创新。鼓励以用户端为导向构建互联网+分布式能源的新型商业模式，政策扶持重点着力从安全供电、提高能效、清洁排放三方面推动。构成了一个整体性的需求侧能源供应与监管服务系统，通过后台大数据的挖掘实现新的经济价值和社会价值。这种多元的商业价值创造意味着多元的参与机制与利益分享机制，为分布式能源依靠互联网+实现规模化发展提供了有效载体。

1.2我国分布式能源政策与市场诉求研判

我国分布式能源系统发展至今已有十多年的历史，发展历程大致可分为引入、起步和推进三个阶段。自“十二五”起，我国分布式能源系统的发展已进入推进阶段，扶持政策陆续出台，主要涉及天然气分布式能源、分布式光伏等。其中，《分布式发电管理暂行办法》的颁布标志着我国开始全面推进分布式能源的发展。2015年3月国务院发布《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》，标志着我国第二次电力改革正式启动，电改的实施将成为分布式能源发展的重要驱动力，对分布式移动能源的创新模式也将发挥指导性作用。

目前，从分布式能源发展市场诉求看大致可分为四类。一是要求解决电厂、工业锅炉等燃煤污染问题，要解决用户原电力、燃气、燃煤（油）锅炉供能用途和未来用能需求。二是在区域性、季节性大电网停电事故中，需解决用户日常用电、调峰和应急备用等综合问题。如近年在大数据服务、农业养殖、交通信号、医疗等分布式能源都发挥了作用。三是分布式天然气与可再生能源的发展可缓解城市区域气电调峰应急问题。四是在用户端发展互联网+分布式能源系统，因能而选，精准服务，提供了城市乡村用电新途径、调节了用户端“电、气、冷、热”能源平衡，提高效能和用能安全同时，或将实现藏能于民、形成新的经济增长点。

2　X+分布式能源+互联网的技术创新

2.1分布式能源适用技术路径

分布式能源系统的定义涵盖了众多供能技术，国家《分布式发电管理暂行办法》根据各用能领域的用能特征与需求，对分布式能源系统划分了5个适用范围，初步遴选了9类目前适用技术，可为8个领域分布式能源系统发展提供参考。

适用范围：（1）涵盖总装机容量50 MW及以下的小水电；（2）以各个电压等级接入配电网的风能、太阳能、生物质能、海洋能、地热能等新能源发电；（3）除煤炭直接燃烧以外的各种废弃物发电，多种能源互补发电，余热余压余气发电、煤矿瓦斯发电等资源综合利用发电；（4）总装机容量50 MW及以下的煤层气发电；（5）综合能源利用率高于70%，且电力就地消纳的天然气热电冷联供等。

适用技术：（1）小水电发供一体化技术；（2）与建筑物结合的用户侧光伏发电技术；（3）分散布局建设的并网型风电、太阳能发电技术；（4）小型风光储等多能互补发电技术；（5）工业余热余压余气发电及多联供技术；（6）以农林剩余物、畜禽养殖废弃物、有机废水和生活垃圾等为原料的气化、直燃和沼气发电及多联供技术；（7）地热能、海洋能发电及多联供技术；（8）天然气多联供技术、煤层气（煤矿瓦斯）发电技术；（9）其他分布式能源发电技术。

从总体看，过去十多年，我国分布式能源项目更加偏重通过技术集成为各类分布式能源系统用户服务，即X类技术+分布式能源系统+互联网发展路径。其中，利用信息技术对项目进行智能监测或监控，也主要在能源服务企业内部项目运营中实施，与用户端或多用户实现互动案例还不多。

2.2分布式能源用户选择与实施的技术关键问题分析

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

笔者通过多年实践和对近百个项目调研，基于目前政策环境和用户负荷需求，建议在寻找适合的分布式能源项目时，对以下五方面用户进行重点负荷分析和服务订制分析。一是对安全用能需求要求较高的用户如医院、军事基地，交通枢纽、数据中心、农业养殖、重要科研实验室。二是受气候影响较小的用户如交通枢纽，机场、火车站等。三是有工艺热电需求的用户如有稳定热需求的工业企业或工业园区。四是无大电网或大电网供电成本高导致用户侧用电价高的供电用户，如野外作业、海岛、部分农村农业用电、渔业用电等。五是对节能减排有特别要求的用户，如燃煤锅炉替代改造用户。

此外，要综合考虑冷热负荷、负荷稳定性、连续运行时间、用户的用能特征、系统与主机选型、分布式能源系统项目在整个工程范围内的系统集成应用以及对用户量身定做，运营维护等问题。以天然气领域为例，适用领域具体排序为：工业企业、医疗设施、宾馆、数据中心、交通枢纽、工业园区、军事设施、文化设施、商务区、写字楼、市场、体育设施。总结梳理已实施项目的投资运行经验，在气候条件、政策环境都同等的条件下，影响分布式能源市场发展的最重要的因素是资源供给、能源比价、服务能力等。

综上分析，分布式能源项目有较好效益产出的核心是全生命周期的经营管理。好方案要具有安全经济和善于服务两方面，还需抓住5个关键点：一是项目选择的关键是要满足经济性的负荷需求。二是项目管理难点是需求侧负荷预测与管理。三是项目产出有效益的核心是适宜的商业模式。四是提升项目抗风险能力要重视合同约定。五是技术产业瓶颈突破关键在人。

3　互联网+分布式能源+X的技术集成与商业模式创新案例

在互联网+智慧能源的推动下，新一轮分布式能源发展将会更加注重用户端的诉求，注重精准服务，利用互联网+分布式能源思维模式创新商业模式。项目涉及类别也将从单一用户型向多用户区域型拓展、从城市用户供能型向美丽乡村综合型延伸，能源品种选择从单一品种向多能互补转型。下面就近年上海及业内相关企业创新案例进行模式特点梳理和案例分析，包括低碳商务园区、工业园区燃煤锅炉替代、垃圾处理场立体式新能源产业基地示范，与电动车船用户及储能结合，风电非并网就近吸纳与产业能源互联网试点、有机农场智慧能源探索等。（表1）

表1　互联网+分布式能源+X的技术集成与商业模式创新案例

3.1工业型分布式能源技术与智慧能源产业服务案例

项目致力于通过互联网+模式实现区域多用户负荷协同智能控制，打造分布式能源核心装备国产化创新资源集聚地，构建工业型分布式能源技术与智慧能源产业服务平台。项目位于老港工业区，规划面积8 k㎡，产业导向为电子、电缆、印染、精细化工等化工类企业。该项目是围绕上海工业燃煤锅炉清洁能源替代目标，上海首个工业园区天然气分布式能源国产燃气轮机应用的示范项目，由上海同祺新能源、株洲中航动科、老港工业园区等“产、研、用”单位成立园区能源服务公司——敏欣能源科技，通过与同祺新能源分布式能源专业公司、同济南汇科技产业园科技产业投资平台共享，实行投资多元化、服务专业化的合作模式。2015年12月底，区内25台（套）燃煤锅炉实现清洁能源替代，项目的实施实现了蒸汽、电力、水等的集中供应，提高了能源站之间的电力运输安全性。项目建成后，企业无须再自备供热锅炉，由敏欣能源科技根据园区工业用户各自需求，提供蒸汽等能源服务，与企业自备燃气锅炉蒸汽价格相比，至少能降低企业25%蒸汽成本，减少了企业的经济负担。

3.2“车船屋储”多领域用户智慧能源服务+电池梯级利用案例

同时，瑞华建立“车船屋储”智能微网系统（图1），开展电池梯级利用，支持分布式能源系统+储能接入和智能监控，服务导航方便用户互动和灵活切换。如将为电动汽车和电动船提供租赁服务的电池梯级利用，给商务楼宇夜间低谷储能，白天高峰供能，达到削峰填谷的目标，提高电池利用率的同时也实现了建筑节能。由此，基于互联网+车船屋智能能源能源服务方式的灵活性会显著提高。

图1　“车船屋储”智能微网系统

3.3“互联网+”新能源汽车生态产业链全新商业模式

互联网+催生许多行业的融合发展。

分布式光伏+储能结合的智能充电站（图2），2014年底在上海松江投运。充电站顶棚是一套10kW的光伏发电系统，最大转化效率可达22%，通常每天所发的电量可满足2.5辆电动汽车的充电需求。该充电站与电网并网运行，遇阴雨天太阳能不足或者充电车辆较多，系统就会自动切换到电网供电，储能作为应急备用。充电站具有分布式能源利用清洁化、运营管理服务互联网+充电服务的特征。用户可通过手机APP等查找附近的充电设施，进行导航和预约充电。充电中可随时查看充电进程，及银联闪付等多种手机支付方式。该项目探索了基于“互联网+”，光伏发电与新能源电动车相结合的全新商业模式。

图2　“跳”出电桩“谈”电桩

在充电桩产业链中，充电运营服务环节至关重要，因其决定着行业的整体盈利模式。普天新能源有限责任公司以新能源汽车充电网络建设、运营和服务为主业，致力于通过建设全国性新能源汽车运营平台网络，提供专业化、网络化的运营服务（图3）。2011年，普天以大运会为契机，率先在深圳建立基于网络化运营管理的充电基础设施，对新能源车辆行驶和充电设施运行进行实时监控，自动采集信息并分析各类异动数据，确保电动车充电和运营的安全性，提高运营服务质量。目前正在进行互联网+新能源汽车的上海、合肥等国内城市业务的推广布局，将逐步与新一代城市智能交通相融合，形成综合型城市信息服务能力。

图3　充电运营服务及电桩运营模式

从中长期看，充电设施运营服务是最具有潜力的环节，在“互联网+”助力之下，电桩等新生态企业，与多业态结合的目的地充电服务模式已经是跳出“电桩”谈“电桩”，形成了“互联网+”新能源汽车生态产业链全新商业模式，在新能源汽车后市场服务、文化创意、休闲旅游、影视娱乐等方面的共享服务，将给新能源汽车行业带来较高的共享经济收益。

3.4电改后商业模式思考

《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》（中发〔2015〕9号）提出进一步加快推动电力行业市场化革命的步伐，标志着我国第二次电力改革正式启动。进一步放开电力市场，用户或将可自由选择供电商或直接与发电企业采用双边交易模式，供电企业的竞争能力将不仅体现在电价低廉、供电稳定这两个方面，需求侧管理、节能服务，个性化解决方案等都将是影响供电企业能否实现市场拓展、稳定客户资源的重要因素。〔电改9号文〕的发布无疑优化了互联网+分布式能源发展的外部政策环境，各类售电与能源服务企业应运而生，互联网与分布式能源的融合可提高系统的智能水平和价格透明度，系统各环节的运行更经济、更协调，共享性更好。

4　建设互联网+分布式能源生态圈

在国家政策推进下，基于互联网+分布式能源的各类能源服务企业迅速发展，市场活跃度不断提高。各类能源企业以发展分布式能源为重要契机，拓展业务板块，延伸企业价值链。为更好地推进分布式能源服务产业发展，上海市分布式能源产业技术创新战略联盟于2014年筹备启动，2015年正式获市科委批准。联盟以国家能源战略和上海市科技创新中心建设需求为导向，以企业为主体，以形成产业核心竞争力为目标，围绕优化分布式能源产业技术创新生态圈及“产学研用金”结合机制，共同致力于突破分布式能源技术创新和产业发展的瓶颈，提升上海市分布式能源产业整体水平。

利用互联网新思维，致力于打造互联网+分布式能源联盟集群创新文化品牌，从规划设计、建设运营、管理服务、监测评估、文化宣传，构建教育培训平台、标准宣传平台、国内外学术交流平台、文化创作平台、文体活动互动平台、职业人才实训交流平台、科普启蒙平台、政策宣传平台、节能环保健康平台、学生实习平台等十大联盟服务平台，并从宣传推广模式创新角度考虑，将分布式能源创新技术以及所带来的生活新方式以更生动的形式向大众展示，引导人们创建一个更安全、更高效、更清洁的生产生活环境。

5　结语

互联网+分布式能源技术产业创新，要以用户端需求为导向，精准便利服务为先。用户端能源品种及技术种类选择不以多为优，要用4E要素来优选项目与技术路线，4E要素即能源（energy）可获得性、环境（environment）友好性、经济（economy）性、使用便利（easy），实现“安全、清洁、高效、经济、智能、灵活”的目标。

基于用户端个性订制的智能能源模块化、菜单式服务将是分布式能源系统的重要服务方式。以安全为本，从可靠供应出发，因地制宜、因能而选、多能互补的设计将会成基本“菜单”。从外出便携式、手提式到居家“即插即用”型的智能技术模块，智能电表、智能气表、智慧能源网线上线下互动、多能共享、现代服务方式将会成通用“标配”。从农村偏远无网电区到无人值守重要基地能源站，都将成为分布式能源主要用户之一。“网购能源不是梦”终将实现。

基于用户端的分布式能源发展，让用能方有了主人翁意识，还能源商品属性，“藏能于民”，不仅是解决能源问题，而且也是推动全民自主创新的机遇，特别对推动农村能源发展和促进就业，一批被服务的用户或将会转化为服务他人的新生力量，电能服务结合“电商、电桩”下乡进村，或将在城镇乡村产生“三电”融合新业态、新经济。未来分布式能源服务业，会以“你的能源你做主，你用能源我服务”这样一种新思维、新理念去推进，分布式能源行业发展的新模式将会引领新型的生活方式。随着“互联网+”战略推进，互联网+分布式能源生态圈逐步完善，如何在能源这场革命中，把握市场机遇，选准切入口，投身于分布式能源行业，在技术和商业模式上创新，获得多赢，值得谋划。

节能信息与动态

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

[作者简介]

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

刘惠萍：教授级高级工程师，上海市发展改革研究院能源交通研究所副所长，长期从事能源交通技术工程应用研究及标准规范编审、能源管理及规划政策研究工作。