能源互聯網、智慧能源、區域能源、多能互補、綜合能源管理等各種名詞層出不窮，各個方向的關注點和重點有哪些差別？電網公司相繼成立了綜合能源服務公司，綜合能源是否是下一個風口？綜合能源有哪些具體內容、技術和應用場景？

工業園區與綜合能源的定義

1、我國三代電力系統（三代電網）的發展及階段特征

上圖是周孝信院士提出的我國的三代電力系統，第一代電力系統以小機組（燃煤、油氣、小水電）、低電壓、獨立電網為主，屬于初級階段的發展模式，經歷了50年左右的發展過程；第二代以化石、核電、水電的大機組、超高壓、大電網為主，屬于高度依賴石化能源不可持續發展的模式；第三代電力系統是最近的、最新一代的電網，可再生能源等非化石能源占比達70%-80%以上，骨干網與分布式電源相結合，主干電網與局域配網、微網相結合，它是基于可再生能源和清潔能源，可持續發展的綜合能源電力發展模式，至少需要50-100年左右的發展時間。

第三代電力系統是100多年來第一、二代電力系統的傳承和發展，是新形勢下推動能源轉型發展、構成新一代能源系統核心的新一代電力系統。西門子針對性的提出了“4D”模型，主要基于分布式能源和能源雙向流動平衡的能源互聯網概念，“4D”即指：低碳、分布式、市場化、數字化。北京國際能源專家俱樂部陳新華主席的“6D”模型，在“4D”模型的基礎上加上了多元化和去污染化。

2、園區的定義與發展趨勢

園區一般是指由政府（民營企業與政府合作）規劃建設的，供水、供電、供氣、通訊、道路、倉儲及其他配套設施齊全、布局合理且能夠滿足從事某種特定行業生產和科學實驗需要的標準型建筑物或建筑物群體。

最早的工業園可以追溯到18世紀，園區的發展可以分為三個階段：

• 園區1.0：主要是提供基礎設施的物理空間

• 園區2.0：在1.0的基礎上聚集產業鏈、提供配套服務，目前很多園區都處于2.0階段

• 園區3.0：在2.0的基礎上加上產業鏈的整合、網絡化、提供創新機制和生態氛圍，借助共享經濟及IT技術，構筑智慧園區。

園區的種類很多，據不完全統計，中國各類產業園區有將近15000多個，省級以上的產業園有1700多個，國家級的產業園有400多個。產業園是整個經濟的基礎，對經濟的貢獻可達30%以上，成為經濟發展的重要推動力。

目前園區的發展主要面臨四個方面的挑戰：

• 產業園區的定位不清晰，產業鏈多而短，關聯度不高

• 園區的綜合管理、服務水平、節能建設、以及為企業提供信息的手段需要完善

• 針對園區企業自身發展的挑戰，沒有形成企業集群的競爭力

• 園區的投入產出、人才、技術、資金的吸引力，傳統開發型園區的轉型

工業園區最大的壓力是環保和碳排放問題，最近政府也提出了新舊功能轉換的概念，原來粗放、高增長、高能耗的管理模式要提高能源轉化水平，提升產業集中度，降低能源成本。山東作為園區大省，是新舊動能轉換的示范區域。

3、綜合能源定義及含義

目前，綜合能源在國內外沒有統一的定義，比較廣泛接受的主要有兩層含義：

• 一是綜合能源供應：涵蓋多種能源（一次、二次），包括電力、燃氣和冷熱等

• 二是綜合能源服務：包括工程服務、投資服務和運營服務

個人認為綜合能源的重點在“綜合”上，綜合包含多種含義：

• 集中/電網+分布式

• 水電氣熱多種能源

• 化石能源+可再生能源

• 能源供應+配送+使用

• 最新的信息通信技術、電力電子+傳統物理設備+運營模式

所以，個人比較認可的綜合能源的定義是指根據某一區域內的能源結構和資源稟賦，優化配置傳統化石能源和各種新能源，同時結合熱泵、儲能等先進技術，充分利用高低頻位能源，通過能源的階梯利用為城市終端用戶或者工業用戶提供冷熱電產品的能源解決方案。

4、分布式與綜合能源的關系

分布式更加強調供應側，是綜合能源的基礎，沒有分布式能源的供應，談不上綜合利用。

以燃氣分布式能源項目為例，在工業園區、商業綜合體、數據中心、學校等市場中，工業園區中分布式能源項目的裝機容量、項目數量占比都是最大的。

園區綜合能源技術方案

對于智慧園區3.0來講，綠色、智能、安全是園區發展的支柱。

• 綠色：包括能源高效利用、環境監控

• 智能：數字化、信息化開放平臺的建設

• 安全：能源安全、運營安全、信息安全

上圖是標準的智慧園區的應用場景，從能源、交通、物流、建筑等角度提供完整的規劃和設計。

綜合能源涵蓋了以下幾個階段：

• 規劃階段：新能源和傳統能源的比重、分布與集中的搭配

• 能源供應：分布式與集中式的綜合，多種能源的綜合

• 使用階段：電、水、熱平衡，設備的能效，能源計量、

• 能源管理體系：能源管理的提升

上圖是西門子聚焦的分布式應用市場，主要關注居民、商業建筑、園區、工業和集中供電/熱，容量大小從100千瓦到100兆瓦不等。

西門子的分布式是一個比較大的概念，包括熱電聯、分布式光伏、微網及儲能等方面。它能夠提供從發電單元到配電系統、儲能、系統優化、DCS優化、SCADA等全過程的電氣集成和控制包解決方案。

西門子數字化的解決方案主要從以下4個階段來考慮：

• 方案評估：PSS DE即分布式能源系統的數字雙胞胎，主要進行項目仿真，提供方案收益分析的評價基準

• 運行控制優化：有兩大平臺SICAM MGC以及Spectrum Power MGMS，主要從可靠性、能源效率，與電力市場交互的數據采集和優化來實現整個的運行控制優化

• 監視和對標：主要是Monet平臺，進行數據搜集，制作報表，對標數據分析

• 提供改進建議：主要是能源管理EMS，提供客戶定制化的能源管理服務優化改進建議和措施  

PSS DE

西門子PSS DE平臺以數字為依據進行規劃，定量分析和計算，模擬仿真，以及相關敏感度分析，它有兩部分組成：

• SIMPSON：水電氣熱的綜合能源單元及組成分析，以園區的負荷需求、資源稟賦以及當地電網的條件進行規劃布置，滿足工業用戶的需求，達到電網接入的要求

• SINCAL：配電及管網（水熱氣）的模擬分析，包括變電站變壓等級的選擇、升壓站的選擇等如何達到最優，從供應到管網形成一個比較完整的方案，然后對整個系統進行評估和優化。

通過對園區內能源生產和消耗的數據的評估及預測，對新能源的組成部分以及園區能量流的計算可以實現包括發電和冷熱負荷的協同利用，電源性能的優化，以及電熱水氣的網絡分析，能源的經濟優化，通過優化、經濟分析，實現能源供應的安全性和經濟性的平衡管理，輔助實現多種能源的平衡管理。

上圖是某規劃的應用場景，該應用場景是模塊化的布置，包括企業和園區級別的模塊，涵蓋了新能源供應、監控中心、微網、能源管理平臺、儲能、計量計費等方面。

Spectrum Power MGMS

左邊是綜合能源并網/孤島運行模式的界面顯示，下面是溫度和氣象信息，以及備用容量，左下角是優化控制策略，可以選擇經濟最優或者排放最優；中間部分是不同發電單元組成的比例，下方是儲能和發電單元配合的充放電曲線；右邊是負荷維度，右下角是實時市場的波動曲線。

西門子綜合能源控制優化的特點：

• 全集成的公用事業的能源管理監控平臺：從SCADA角度來講，可以把水電氣熱以及蒸汽進行一個系統的管理，為未來能源一體化提供了技術平臺

• 控制策略是運行成本和環境影響綜合目標平衡的協同：實現了多目標和基于很多約束條件的經濟性優化調度

一個區域內的多個微網，可以基于P2P交易和去中心化的區塊鏈技術，實現全新的商業模式。

MONET

把風電、光伏、微燃機、天然氣等多種能源的供應，和大電網，以及工業用戶、電動汽車、樓宇用戶等負荷通過這個平臺進行統一管理，該平臺主要面向未來互聯網云端，它支持MQTT和AMQP標準的物聯網協議，也可以支持其他的通信協議，云端部署，可靠性強，采集的數據用于分析，提供能源優化決策。

能源管理服務平臺

通過能源數據的采集、分析、記錄、可視化，實現工廠或建筑能源消耗透明化，進行能源控制和優化，提高能源效率。

能源采集包含上圖中的4個層級：

• 現場設備層：表計的安裝及計量、變頻器、電機、執行閥、電表等

• 通訊層：支持多種的通信協議

• 服務器：控制系統、故障和報警管理等

• 系統層：商業能源管理（能源采購、預測、電力SCADA功能）、能源與原料平衡管理、監視和報表

西門子配網管理系統的先進性主要體現在：

• 故障定位/恢復：故障定位預測，自動故障隔離及電網恢復，通過故障分析/預測提高電網運行效率

• 停電管理：強大的預測模型，應對極端天氣情況的暴風模式，高效整合的工作流程縮短恢復時間

• 新能源集成：負荷峰值管理，穩定電壓，通過穩定的電網運行降低成本

整個基礎系統建好之后，搭在一個區域能源大數據平臺上，最底層的數據上傳到大數據中心，最上方的工業大數據平臺為合作伙伴提供開放的生態系統。

西門子MindSphere系統為咨詢、應用開放商、IT集成商、技術供應商、IaaS服務供應商以及設備互聯開放商提供開放的生態系統，開創新的合作機遇。

國內外綜合能源應用案例

1、與廣東省電力設計院合作，為中新知識城綜合能源規劃和整體規劃

廣州中新知識城是繼蘇州工業園和天津生態城之后的第三個基于國家之間的戰略合作，廣州中新知識城由政府搭臺，通過市場化手段來運作。

當時是第一次提“綜合能源”這一概念，信息技術是智能電網的重要推動力量，通過信息的獲取、傳遞和利潤模式來促進智能電網的發展，實現復雜電網的可管可控以及整個電網的效率。它包括了微電網、充電樁、配電自動化、智能信息技術應用、綜合通信、綜合能源管理以及電力網絡規劃。

結合新加坡城市“5個9”可靠性要求，設置了“手拉手”的閉環結構，不同的花瓣之間相互聯絡，正常情況下聯絡斷路器斷開運行，確保了“5個9”可靠性的電網結構。

上圖是集基礎平臺建設、基礎設施建設和系統集成示范的綜合能源規劃。

• 落地基礎：廣州區開發具備相應的政策、技術環境、實施基礎；項目均有具體的技術方案且通過審核，2018年主要項目基本建設完成。

• 項目的投資預算：總投資約58億元，主要為項目單位自籌。

• 項目的經濟、社會效益：經濟價值好，節能減排效益顯著，全面推動能源產業升級。

• 項目的主要特點：能源互聯網全要素綜合示范，體量大、政府統籌、企業自主投資，示范作用顯著。

2、德國基于生物質能的多能互補示范項目

項目描述：

為達成2050年能源改革所實施的明星級示范項目，利用屋頂光伏、風力發電、沼氣發電、冷熱電三聯供和電動汽車等，可再生能源發電量可達小鎮2500人口需求的300%以上。

方案特點：

• 建立微電網控制系統對可再生能源發電進行統一管理與控制

• 進行發電預測和負荷管理，實現供需平衡

• 建立儲能系統解決可再生能源發電過剩問題

• 建立智能微電網系統，與電網實現協調互補，保證微電網和周邊電網穩定

客戶收益：

• 居民減少用電費、小鎮減少電網使用費

• 發電設備利用更高效，更安全

• 小鎮能源平衡流動，能源使用效率提高

3、德國市政綜合運營商

1998年德國能源經濟法案出來之后，形成了大的開放局面，實行配售分離和輸配分離的政策，德國電力市場自由化實現了：

• 廠網分開

• 輸配分離

• 發電側市場競爭

• 用戶可選零售商

• 電網所有權和使用權分開（部分）

德國輸電運營商有4家，700多家配電網運營商，經過20多年的發展，有1000多家售電公司。此外還有50家只經營發電業務的發電公司，60家地區供電公司和25家大型市政電力公司，700家中小型市政電力公司，100家小型私人供電公司和150家新加入的市場參與商。

Erlangen Stadtwerke是典型的德國DSO，服務面積覆蓋一個77平方千米的中小型城市，轄區人口在10萬人左右。

配網線路總長度：0.16萬千米，主要電壓等級為20kv和0.4kv，包含少量110kv并網線路，有4個110kv變電站，以及約469個20kv變電/開關機中壓直連負載點

2012年負荷數據：

• 電力需求約695GWh

• 峰值負荷約126MW

2012年電力裝機數據：

• 熱電聯產機組約48MW，年發電量約180GWh（需求的26%）

• 光伏裝機總量約13MW，年發電量約11.2GWh（需求的2.5%）

• 水電、生物質、工業尾氣等發電機組合計約4.5MW，年發電量約6.7GWh（需求的1%）

德國的Schweinfurt公用事業公司不僅供電、天然氣、供熱、可再生能源供應，還供應飲用水、城市公交、溫泉服務、通信網絡，是一個真正的綜合能源服務供應商。

問題及思考

北京先見的彭立斌彭總從6個方面提出了構建綜合能源服務市場的關鍵問題，本人的看法基本相同：

以非正常手段推銷綜合能源服務

以綜合能源服務的名義增加用戶負擔

以綜合能源服務業務轉移主業利潤

混淆管制業務和競爭性業務界限

應盡量避免缺乏物聯網基礎的項目

應盡量避免缺乏健全管理體系的項目

以下幾個方面的思考并沒有明確答案，希望可以和大家一起探討：

1、商業模式：綜合能源服務商與園區開發商、能源終端用戶的合作模式？是合同能源管理還是從代替傳統市政的角度去做？

2、進度開發：如何結合園區的開發及產業招商入駐的進度進行綜合能源的匹配？如果前期投入較大，負荷引進不來，錢就會虧損，但是如果前期能源供應不上，又會影響招商引資，所以這是一個平衡的問題。

3、政策體制：如何取得增量配網與市政配套的利益博弈與平衡？