中国希望能源互联网可以帮助自身加速能源转型、推进资源效率和绿色经济,最终实现以电力作为主要能源、以可再生能源替代化石能源。
美国科技财经作家杰里米·里夫金最早提出“能源互联网”。他在其著作《第三次工业革命》和《零边际成本社会》中从共享经济角度出发,前瞻性描绘了人人皆可成为“能源产消合一者(Energy Prosumers)”的能源互联网体系。借鉴这一观点,中国希望能源互联网可以帮助自身加速能源转型、推进资源效率和绿色经济,最终实现以电力作为主要能源、以可再生能源替代化石能源。
中国能源互联网议题的范畴
鉴于互联网已经重塑了中国多个传统产业,加之电力市场改革的进程加深,围绕能源互联网的商业预期正在提升。埃森哲从价值实现的角度出发,认为中国能源互联网的发展应根植于五位一体的价值点。它们会对中国未来的新能源架构产生重大意义:
第一,能源基础设施的互联。这是能源互联网价值实现的基础条件。预计随着可再生能源大规模接入以及中国燃气需求的增长,中国需要不同能源基础设施进一步开放互联,甚至需要与其他行业基础设施互联—例如电力系统与电气化交通系统之间的能量与信息交换。
第二,能源形式的互换。在基础设施互联后,热能、电能、化学能等不同能量形式还可以在能源互联网中相互转化、存储和调剂,形成多能源互补。例如多余的可再生能源能够通过抽水蓄能或高性能电池得到有效储存,并可通过智能输配网络满足用户需求。
第三,能源技术数据与信息技术数据的互用。能源互联网的关键使能技术是物联网。这也是运营技术(OT)与信息技术(IT)融合的重要支撑。通过物联网采集的能源生产运营数据,将与企业级应用的信息化数据之间进行共享和集成,从而得出实时业务洞察和预测性分析,用以辅助企业战略决策。
第四,能源分配方式的互济。能源互联网应在广域和局部均能感知、分析、预测能量余缺信息,通过能源路由器、能源输配平台等系统性创新,对各类能源产品和能源服务进行精细调度与分配,同时为能源用户提供无缝的整合服务体验。其数字化和可视化的调度平台将有助于消除产能过剩。
第五,能源生产与消费商业模式的互利。传统能源供应商、可再生能源生产商、能源输配优化商、终端能源解决方案集成商、系统资产运维服务商等能源互联网的参与成员都能利用数字技术不断进化,在新的商业生态中形成互利共赢的“能源产消共生系统”。
基于中国国情和产业现状,埃森哲认为能源互联网至少应包括多种能源的生产与协调系统、智能化控制调度、分布式能源发电、微网、能源交易市场等关键环节。
由此可见,中国的能源互联网将有助于实现分布式可再生能源产消机制的合理化与能源需求侧的高度客户关怀。它会使分布在全国各地的“能源产消合一者”与能源主干管网以实时、对等的方式双向交流、相互补偿,在微观上创造卓越的能源用户体验和生活品质,在宏观上实现供需平衡和低碳能源结构,并极大提升能源利用效率,最终使经济增长与能耗增长脱钩。
因此,企业应当看到,能源互联网将成为商业维度更高级的生态系统,这与智能电网之间存在明显差异。能源互联网具有战略与商业属性,不仅能建立新的物理连接,更能提供捕捉新用户和新需求的增量场;而智能电网具有技术和运营属性,是发展能源互联网不可或缺的智能化基础设施之一。
能源互联网将降低行业壁垒,创造改变能源生产消费方式的全新业态,其中传统企业与非传统企业均可参与竞争,而后者的投资、建设和运营则一般不必突破传统公用事业边界。
能源互联网缘何成为中国议题?中国能源产业对能源互联网议题的探讨和实验并非偶然,而是源自对可再生能源发展瓶颈的长期研究,对互联网时代能源用户需求特征蜕变的细微洞察,以及对全球能源价值链重组趋势的前瞻判断。与中国在国际舞台上提出的“全球能源互联网”侧重跨国能源合作机制不同,能源互联网对中国自身能源产业的诸多转型目标带来新的机遇。
一、“两个替代”与能源效率
在终端能源消费中,电能对化石能源的替代作用是随着经济增长模式转变而强化的,且这一趋势不可逆转。在城镇化与工业化的推进中,中国“电能替代”的比例已超出世界主要经济体的平均水平。但同时,在发电侧以可再生能源替代化石能源是实现绿色经济的转型目标,而且减排承诺已使中国成为全球“可再生能源替代”的主要驱动者之一。
预计2014年到2040年,中国电力装机容量将增加1.72万亿瓦,其中可再生能源发电装机量占56.1%。换言之,中国对可再生能源发电和核电的投资将是对化石能源发電投资的3.7倍,逼近欧洲OECD国家同类投资总额。但接纳高比例的可再生能源对原有电网系统是巨大挑战,电网企业需要以智能电网为技术路径向能源互联网参与者转型,并与其他参与者探索共赢的新商业模式。
另一方面,与电网同为公用事业的燃气企业也大有可为:以天然气为清洁能源的冷热电三联供系统可以大幅提升这种传统能源的利用率—全球能效最高的冷热电三联供系统已经将能源利用效率提高到94%,比集中式发电翻了一番。同时,中国各地探索的微网项目也在试验可再生能源和化石能源的友好互补,以多能协调的方式满足用户需求。与智能电网一样,微网也将成为能源互联网不可或缺的一部分。
二、能源用户需求蜕变
与中国其他产业的消费者一样,能源用户也将越来越呈现出互联网用户特性—寻找最优平台、热衷应用体验、关切自我价值。这一趋势会创造能源互联网对用户的聚合力,驱动各类新能源商业模式的演进。
分布式电源技术的普及,将使传统能源用户有能力成为既进行能源消费,又可以自主生产并销售能源的“产消(销)合一者”。中国产消合一者提供的光伏发电并网电量2014年已达到317.8万千瓦,占光伏发电总量的12.5%。按照能源局计划,2015年分布式光伏发电新增容量将达700万千瓦。endprint
此外,电动汽车和充电桩网络的扩张也将催生移动能源产消者。产消合一者的出现,使能源供应商和能源用户之间的关系由双边变为多边。这对能源解决方案的定制化、数据共享和服务产品互联互通性提出了更高要求。
从智能电表、自助加油站到智能家居硬件,能源用户对能源产品和服务更加挑剔。这种趋势也迫使能源企业提升技术应用能力以保留优质用户,并在帮助用户节省能源开支的情况下反而提升ARPU值(Average Revenue Per User,即每用户平均收入)及总体服务收入。
三、传统赢利模式饱和
全球能源需求已伴随经济“新常态”而进入微增长时代。能源效率的提升和能耗密度的降低,使世界一次能源消费在2012年至2040年间仅会增长37%,明显低于前几十年。中国是这一趋势中的主要代表:不仅电力供需继续宽松,全社会用电量增速远低于GDP和工业增加值增速,而且在“十二五”期间单位GDP能耗降幅有望超出16%预期目标。已有不少传统发电企业加快亏损资产处置,集中优质资产发展高能效和新能源业务。这与目前欧洲电力企业为保存财务实力出售低盈利电厂的做法如出一辙。
当今全球油气产量增量也超过了消费增量,这是能源大转型的时代特征。尽管石油天然气在未来数十年内还是最重要的能源燃料,但由于交通工具电气化等技术创新和低碳政策的加速驱动,新能源替代不仅在技术上可能,而且替代成本也日渐进入可承受范围内。
随着传统销售的赢利模式饱和,能源企业的关切重心正在从股东价值最大化转移到用户利益最大化、从产品销量导向转移到差异化服务导向。如何帮助用户以节能减排、简单易用的最优方式达成生产的新成就、生活的新体验将成为能源业务的战略核心。
四、行业边界开始模糊
市场化竞争在中国能源产业日趋活跃。这得益于政府监管重点的转变、积极的民间资本投入,以及传统能源企业与新进入者的竞争合作。
借鉴国外能源政策演进的经验教训,中国政府在能源电力市场中的角色也从大包大揽的“家长”向制定游戏规则的“监护人”转变,并从电价、气价改革着手为中国能源市场改革梳理行动路线和新目标。有序放开配售电业务竞争、输配以外的竞争性电价、公益性和调节性以外的发用电计划,推进相对独立、规范运行的电力交易机构建设,降低行业壁垒,为“互联网+智慧能源”创造投资环境—这些新政将有助于平衡能源生产侧和消费侧的权益,激发市场创新活力。
在能源零售市场,消费行为演变和技术发展尤其会促成产业融合。在全球的竞争性市场中,跨界竞争企业已将提供能源设备和能源服务视为增加其主业市场份额和维系客户关系的有效手段,并与传统能源企业形成前所未有的竞合关系。
因此,能源零售市场的竞争程度已不再仅由监管政策定义,而是由行业边界得到突破的程度决定。即使中国在监管政策上仍属于非竞争型的能源市场,但由于其他行业的供应商正携带新产品和新服务,以互联网为渠道,在传统能源价值链外占领市场,且为原有公用事业服务提供补充,其跨界竞争程度将很快超过全球平均水平。这又将是“新经济”替代“旧经济”的一种体现。
中国能源互联网演进的可能路径
能源互联网并不是“能源”与“互联网”的简单叠加(因为看似无孔不入的消费者互联网并不能直接交付用户所需的全部能源产品和服务),而是能源产业的传统企业与新参与者共同利用信息通信、大数据、物联网、新能源等技术让互联网平台与能源专业服务深度融合,创造新的增量价值。埃森哲认为,中国能源互联网从投石问路到繁荣发展,将经过有容乃大、平台论剑、无远弗届、乾坤易位四个标志性发展阶段(参见图1)。
阶段一 有容乃大:目前中国还处于这一阶段的初期,新能源供应商和跨界企业碎步潜行,通过尚未互联互通的、局域性的能源网(如智能油气管网、智能电网、智能微网、冷热电三联供试点项目等)在能源服务市场摸索、建设、运营新的商业模式。然而,传统能源生产商与输配服务提供商仍然主导市场格局,它们准备利用改革政策导入前的空档期加紧竞争新业务的能力建设,保留和拓展优质能源用户基数。
随着改革降低能源行业进入壁垒、局域多种能源互补网络的经济性得到商业化验证,以及更广泛的物联网基础设施加快部署,中国的能源互联网试验将在某些区域率先取得成果,其建设运营模式趋于成熟并值得推广。其结果是,更多的分布式可再生能源被纳入有效的能源交易并惠及终端能源用户。能源产品和服务的供给形式开始变得多样化,能源企业希望向不同程度的“能源服务集成者”拓展和转型。
阶段二 平台论剑:在第一阶段的经济规模形成后,随着售电和配电市场的竞争性改革,需求侧管理成为坚实的业务增长支柱。由于运营技术与信息技术深度结合,在配电技术上以“削峰填谷”为内核的时间调度模式和“就地平衡与跨区平衡相结合”为内核的空间调度模式都将发展成熟。以智能計量和流量数据分析能力支撑的智能微网、虚拟电厂等技术会加速普及,平台化能源供给与能效服务模式逐步出现。各类平台同时竞争优质能源用户入口,参与竞争的企业体现出“比特管理瓦特”的人才特征。平台化导致线性的能源产业链重组为多边关系的价值网络—其中的供应商与用户往往同时具有生产、消费、销售多重角色。
阶段三 无远弗届:在第二阶段营造的能源用户体验基础上,中国的家庭和工商业“能源产消合一者”加速涌现,分布式能源在骨干网络上即插即用。同时,基于平台的能源交易量呈指数上升,积累蕴含生产运营和用户消费信息的海量数据。数据成为能源互联网中各利益相关方的重要资产。伴随新的改革,分布式发电和集中式发电平等竞价上网,电力交易市场化达到新水平;能源生产、加工、传输、配送、消费全产业链数据可共享用于支撑能源互联网交易平台。社交、移动、数据分析和云计算的协同应用(SMAC)高度成熟和定制化,使能源产消者的交易空前便捷。
阶段四 乾坤易位:在第三阶段带来的可再生能源边际成本大幅降低基础上,中国低碳能源结构逐渐形成,同时单位GDP能耗降至后工业化发达国家水平。不同类型的能源服务提供商以差异化竞争取胜,成功的能源企业兼具产业技术与数字技术基因,以帮助用户降低能耗、减少排放、完善用能体验为核心收入支柱。如此,能源互联网的核心价值得到充分体现。endprint
需要说明的是,这四个递进阶段的发展情景,取决于政策、技术和商业三个主要因素对能源互联网的推进作用:1.中国能源市场改革政策的进展和预期;2.中国对新一代数字技术的吸收与应用;3.跨界竞争在中国能源产业的扩散速度。这三个因素所能达到的不同程度和实际差异,也会使四个递进阶段发生部分重叠、跨越或停滞。
中国能源互联网的商业生态预测与分析
2020年市场规模评估
中国能源互联网市场的体量如何?虽然其发展仍在探索期,使人难以论断市场的总体容量和增量,但是埃森哲通过对主要表征数据的研究,尝试对未来五年情景做出粗略评估。
除智能电网建设先行驱动的快速增长外,能源互联网还会为中国直接带动微网建设、冷热电三联供系统建设、屋顶太阳能系统建设、物联网建设、智能家居系统、储能系统等一系列制造产业的增长。
同时,围绕能源管理相关的服务、融资甚至数据产业也将成为新型的收入来源而受到业内企业追捧。
简言之,中国在高比例情景下的可再生能源相关产业链增加值、物联网在有利政策推进下为能源产业创造的GDP增量、国内微网市场可预期的大规模增长,以及全国在新能源供应和能源效率方面的新增投资,到2020年会共同聚合为巨大增量市场:届时中国能源互联网的总市场规模将超过9400亿美元,约占当年GDP的7%。
全新商业生态系统描画
中国能源互联网的商业生态系统由各类企业和各类用户组成,它们不仅得益于改革的“政策红利”,更得益于互联网带来的“科技创新红利”,能以较低成本采用先进的信息通信技术,从而提高个体和整个生态系统的自我更新能力。传统能源企业及用户、能源产消合一者、普通互联网用户最终将整合在同一平台中,通过企业与用户间的数字化互动而拓展产业价值链。
根据中国政府的“互联网+智慧能源”指导意见,能源生产、能源输配、能源消费领域,加之信息通信技术和物联网领域,都将迎来新的投资机遇(参见图2)。
不同类型企业的价值挖掘
能源互联网的核心价值是通过创新实现的:用户价值创新、数据价值创新、能效价值创新。要实现这些创新,生态系统中的合作企业就需要打破传统的商业模式,通过聚合用户资源、输配资源和技术资源,提供更多新产品、新服务、新赢利模式甚至投融资模式。因此,中国能源互联网的生态系统将在这一价值框架下呈现雏形并开始演化。(参见图3)
传统能源电力企业:挖掘已有资产潜能,转型为集成式能源服务供应商。在全球范围内,领先的传统能源企业已经将价值创造从核心业务向周边产品和服务市场拓展,并占据了市场主动权。他们深谙商业模式创新原则,即新商业模式价值的实现必须与用户价值一致。
领先能源企业在服务创新中的成功尝试值得同类企业借鉴:为应对能源互联网挑战而进行的转型中,不同领域的传统能源企业在新商业生态系统中可转换为不同角色,但都是依托既有客户、资产和业务优势,挖掘核心业务价值、拓展周边增值产业和业务价值。
油气和煤炭企业:上游勘探开采企业将利用物联网、大数据分析等信息技术和勘探开采技术提升能源储量的勘探成功率、增加油气开采量,尤其是复杂地形中的采收率。它们利用物联网技术进行预测性维护、保障生产安全,并实时感应人员、设备和物流的状态以降低运营成本和环境影响。
此外,采用新炼化技术和智能工厂,一体化能源企业还可以开发绿色交通燃料,并对客户车队能耗情况进行感应、监测和预测性建议。而掌握了地质大数据的勘探开采企业还可以进一步挖掘数据资产价值。比如油气企业可以利用掌握的化石能源储量、分布、开采进度为政府提供能源供应安全相关的信息和服务,并为其他企业提供开采计划、成本估算、物流优化和能源加工转化等决策支持服务。
油气管网运营企业:油气管道企业需要数据与业务的融合,驱动企业提升资产的综合利用效率,优化运营和运维决策,最大化增加商业机会。油气管网运营企业可以深化智能管网系统,基于云平台、大数据分析、物联网、机器人、可穿戴、3D打印等新技术的应用实现智能化运营管理和风险控制,实现实时、可视化管道资产管理。例如埃森哲与通用电气联合发布了一个包括管道运营、预测分析功能的智能管网解决方案,可以帮助油气管网运营企业更有效、更及时地进行运营决策,以提升管道安全并预防造成损失的管网停运。
发电企业:在能源互联网时代,火电企业不仅应关注煤电技术革新以提升煤炭清洁利用效率,还应关注可再生能源的开发利用和发电余热的综合利用。例如,火电企业可以逐渐增加太阳能或风力集中发电量;或者开发分布式可再生能源,建设虚拟电厂;同时利用火电余热为临近社区、学区提供冷能、热能的综合供应。此外,发电是重资产行业,企业应通过数字化技术提升发电效率和资产利用效率。
发电企业的数据来自上游一次能源供应商的供应信息、可再生能源信息、资产运营信息、电力生产信息、下游电力需求信息等。利用这些数据,发电企业可以反过来向一次能源供应商提供电力需求数据,助其进行生产决策。此外,面向电网一端,还可为需求侧响应系统提供决策支持。数据驱动的决策对于缓解能源电力的产能过剩具有重大意义。
输电企业:电力传输企业是能源互联网价值链中的重要环节,因此在能源互联网中的价值创造可以围绕信息互联和电力交易展开。
预期在中国新电改后,电力传输企业仍将定位于政府监管下的自然垄断企业,其核心价值在于如何利用数字化手段实现电力传输和调度的安全可靠,同时保障大规模可再生能源集中发电后的长距离输电需求。输电企业还可将从各方收集到的数据进行分析整理,向相关方 提供实时信息共享服务,如通过对电力需求预测,可以为发电企业的出力决策提供支持,向政府提供可再生能源集中发电的供应数据。
配电企业:配电企业在中国新电改后将向符合条件的市場主体放开增量配电投资业务,因此配电企业可能面临市场化竞争,但是整个行业也将受到民营资本的青睐,因此创新驱动力强劲。endprint
在能源互联网生态系统中,配电企业在传统业务智能化的基础上,可以通过价值链延伸进入新的产品和服务领域。如在分布式可再生能源领域提供微电网、虚拟电厂或冷热电三联供系统的销售、建设或租赁服务;在储能服务领域提供区域能源存储设备或相关服务;充电桩基础设施建设或租赁服务;整合来自多方的能源流、产消合一者资源、能源需求信息、动态定价系统,提供优化高效的用能服务;提供专业的电力交易平台,拓展能源电力的产品属性。
能源电力销售企业:对于油气销售企业来讲,便利店式加油站与油气企业的电子商务网站形成O2O模式,这一新商业模式侧重非油品业务的扩张。埃克森美孚公司开发了一个提升用户体验和忠诚度的移动应用,利用这一应用程序Speedpass+,用户可以支付加油和洗车费用,累计积分,甚至可以玩游戏。
对于电力销售,分布式发电系统、储能系统和产消合一者给传统企业带来的冲击更大。因此能源互联网对电力产品和服务质量、对用户需求响应的及时性和准确性、对电力销售模式等都提出了更高标准和要求。
在能源互联网中,传统能源销售企业应积极参与电力产消合一者搅动的零售市场竞争,抓住用户入口,拓展增值服务。例如为能源用户提供分布式可再生能源解决方案或服务、用能管理服务;与其他行业企业合作,开展新能源汽车销售、数字通信业务等非电力的新业务。英国天然气公司并购了智能家庭设备平台开发商AlertMe,增强了公司智能家庭系列产品的研发能力。
此外,能源电力销售企业收集到的用户信息经过处理分析和隐私过滤,可以提取出用户群的消费习惯、能源需求等信息,这些信息与生态圈中其他企业提供的信息进行交叉分析后,还可以挖掘出更多的商业机会,最终帮助能源电力销售企业成为大众居家品牌。
新興能源企业:轻装前进,大胆开拓新兴能源技术和能源管理市场。新兴能源企业是没有历史包袱、轻装前进的能源新玩家。他们利用各种先进的能源新技术大胆地挑战权威的传统企业,并逐渐受到能源用户认可。
埃森哲发现,能源用户对于从新竞争者处获得各种电力相关产品和服务持开放态度,73%的受访能源用户表示会考虑从其他供应商(非电力企业)处购买电力或节能产品及服务。
新能源企业拓展了传统能源外的能源开发和利用领域。例如风电设备制造和服务厂商金风科技正在实现风电、光伏、储能和微燃机等的互联,推动不同形式的新能源的互联。在这种思路下,公司位于江苏大丰的智能微电网项目已经并网发电。
能源服务企业是能源互联网环境下孕育而生的新型企业。它们借助智能化能源网络收集信息,并通过节能技术、产品和大数据分析技术提供多种能源服务,从能源管理、能效提升解决方案到分布式能源系统运维租赁等服务。
总部设在美国的能源监测领域的新兴公司Forgitit,迎合了竞争性电力市场中的用户需求。公司提供自动监控能源用量等多种服务,帮助用户省钱并可随时比对能源用量。一旦消费合同期满需要续签的时候,服务系统将自动评估市场中不同供应商提供的能源计划,并根据消费者的使用习惯推荐最优方案。
使能企业:提供先进的信息通信技术,支持能源互联网价值创造科技发展是能源用户对能源产品和服务的期望值不断提升的主要驱动力。例如移动技术开启了能源管理的新时代,手机有望成为企业与能源用户联系的首选渠道。
随着智能电表的普及和物联网技术的应用,大数据分析和相关应用需求发展为一股颠覆性力量。而作为用电大客户的数据中心提供商,ICT(信息通信技术)使能企业也纷纷加紧研发,利用先进技术探索绿色能源应用和节能减排的最佳实践。例如谷歌不但利用风能和太阳能发电为数据中心提供绿色电力,而且利用机器学习、人工智能等技术大幅改进数据中心能效。因此,能源企业需要将ICT企业、互联网企业或者专业咨询服务机构等使能企业视为提供终端用户服务的战略合作伙伴,而不仅仅是购买使能企业提供的软硬件或服务。使能企业在开拓能源互联网商机的征途上,不可避免地缺乏能源专业知识和技术,因此更应与传统企业相互取长补短,洞悉能源行业价值创造的机制,共同挖掘新商机。
生态跨界企业:技术驱动混业经营,借机跨入能源市场,寻求非常规增长机会。埃森哲在对能源用户的调研中发现,跨界竞争者正在通过智能家居领域渗透进能源服务领域,如电信公司提供互联网设备、安保公司提供能源管理解决方案、智能插头生产商将产品集成到电力企业的需求响应系统中等。
这些生态跨界企业首先会引入节能、智能化等技术改造现有产品,使能源设备、家电、电动汽车等具有节能和互联的特征。然后,跨界企业会通过延伸服务,进入家庭智能设备管理、能源管理等服务领域。
这些跨界企业的共同特征是:已在各自领域拥有超群的能力、丰富的经验,可以有效地吸引并留住用户,进而可以在能源领域提供额外的附加值服务。这些企业都是ICT应用、混业经营和品牌运作的高手,能够基于自身核心产业能力和ICT能力建立复合型系统,如提供数字化客户体验,或者通过定制化、个性化服务创造新的溢价空间。
传统能源企业和新兴互联网企业应当把彼此看作战略同盟,通过业务与客户群的有效融合,分阶段共同创造商业模式。在能源互联网中,它们都是“能源产消共生体”,需要跳出现有思维模式的框架,从自我的重新定位开始起步(参见图4)。endprint