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  • 【新電改?新機遇】能源互聯網、配電網將大放異彩


    一、 什么是能源互聯網?
    ? ? ? 新一代能源革命將重構能源交易體系。承壓能源供給短缺和環境承載能力見頂,第三次工業革命結合了互聯網技術和可再生能源系統催生能源互聯網。現有能源交易體系中,發供需電之間信息傳遞模式相對靜態造成浪費和低效,能源互聯網將重構能源交易體系,大幅提升能源的生產和使用的效率,實現能源信息的交易融合。

    二、為什么要構建能源互聯網?
    ? ? ? 在現有能源交易體系中,供需信息的傳遞模式是相對靜態的,發、供、用電各個端口的信息缺乏有效的交流機制。由于電力是發、供、用同時完成,單向的信息傳遞容易導致供需信息不對稱,造成能源浪費或供應不足。目前我國的電力供需系統是在發電端制定發電計劃,再由輸配電網向用電方進行配售。發、供、用電在現有的能源體系中主要面臨以下錯位問題:
    ? ? ? 1、發電端V.S輸配端:水、風、光電等可再生能源具有間歇性和波動性,大規模接入對電網的穩定性產生沖擊。
    ? ? ? 2、發電端V.S用電端:1.能源供給與需求的地理分布存在差異;2.供電、用電存在季節性、時間性不對等。
    ? ? ? 3、輸配端V.S用電端:用戶電價水平和供電成本不匹配,各類用戶電價間存在交叉補貼,缺乏合理的補償機制。
    ? ? ? 我們認為未來隨著新能源、智能電網、智慧城市、分布式能源、物聯網、電動汽車、儲能的快速發展,從發電到電網以及終端用電都將呈現多樣性、變化大、發展快的新趨勢,能源體系將面臨更多問題和挑戰。

    三、能源互聯網三大推力:電改、新能源、碳市場
    ? ? ? 1、電改是推動能源互聯網的必要條件:此輪電改“網售分開”是重要內容,未來將引入六類售電主體,在售電端植入競爭機制。售電業務上游承載發電、輸配電、分布式等多維供給,下游承接工商業、居民、園區等多維度客戶,無疑將成為未來整個能源交易體系中的數據中心,所以我們認為電改放開售電市場是能源互聯網的必要條件,打開了互聯網應用的大門,真正實現能源流、信息流、業務流的融合。

    圖:網售分開后的電力交易市場

    ? ? ? 2、新能源的快速發展需求將推動能源互聯:
    ? ? ? 新能源未來比重有望大幅提高,電網穩定性挑戰需要能源互聯網解決。《能源發展戰略行動計劃(2014~2020年)》明確了2020年我國能源發展的總體目標,到2020年,非化石能源占一次能源消費比重預計達到15%。其中,風電和光伏發電裝機預計將是“十二五”目標的一倍和五倍。新能源發電大規模進入電網,尤其是在配電網側接入,將對電網穩定性帶來較大挑戰需要能源互聯網來解決。
    ? ? ? 分布式光伏為代表的新能源,具備可擴展的特性,可以靈活地接入配電網,因此被認為具備能源互聯網的基因。美國學者杰里米?里夫金在他的著作《第三次工業革命》中提出“能源互聯網”,里夫金認為能源互聯網應具有以下四大特征:以可再生能源為主要一次能源、支持超大規模分布式發電系統與分布式儲能系統接入、基于互聯網技術實現廣域能源共享、支持交通系統的電氣化,即由燃油汽車向電動汽車轉變。
    ? ? ? 新能源和微網的出現將推動能源“互聯”的實現。當波動性較強的新能源電力越來越多地進入目前電網體系,電網安全成了各個國家電力系統面對的最大挑戰;同時,出力調節困難的火電和核電,也面臨單體規模不斷擴大的問題。因此微網與大電網的混合,是未來的發展趨勢,也是能源互聯網技術的市場需求所在。分布式與集中式發電混合、微網與大電網混合是未來趨勢,將成為推動能源互聯網發展的又一重要因素。

    圖:分布式能源和智能微網將成為未來電力系統的重要構成

    ? ? ? 新能源汽車為代表的“移動式新能源終端”是能源互聯網的重要補充和推動力。新能源汽車的出現,實現了新能源和互聯網的完美結合,新能源汽車不僅是交通工具,更是人們移動生活的信息終端,還是電力存儲再利用的載體。韓國產業通商資源部已經于2015年3月12日宣布,允許電動車車主在電費價格便宜的深夜充電,并在白天轉賣出去,并稱之為“小規模可再生能源發電電力交易”。電動車不僅僅是消費電力的商品,在其電池內儲存的電力可以逆向傳送到配電網,未來V2G(車輛到電網)的應用將大行其道。
    ? ? ? 3、碳減排目標清晰,碳金融倒逼能源互聯網加速
    ? ? ? 中國碳減排中長期目標逐步清晰。根據《能源發展“十二五”規劃》,我國在2015年非化石能源消費比重目標是11.4%;根據《國家應對氣候變化規劃(2014-2020年)》,我國到2020年非化石能源占一次能源消費的比重達到15%左右;根據《中美氣候變化聯合聲明》,中國計劃2030年左右二氧化碳排放達到峰值且將努力早日達峰,并計劃到2030年非化石能源占一次能源消費比重提高到20%左右。可見國家對于未來中長期的能源規劃非常清晰。
    ? ? ? 碳交易市場需要能源互聯網平臺實現交易。在能源互聯網下,由電網功能的支撐角色轉變為源、網、荷、人之間交互的綜合性平臺。未來能源互聯網上將出現開放性的能源交易平臺,為各個參與方提供開放共享的交易環境,支持能源交易、碳交易等多種交易類型。而碳交易市場由于買賣雙方存在嚴重的信息不對稱,所以需要一個能源互聯網平臺,實現交易的撮合。根據歐洲市場的經驗,碳交易的場外市場占比超過40%,這為撮合交易以及相關衍生品的發展帶來了重要機遇。

    圖:碳排放權交易原理

    ? ? ? 能源互聯網需要碳交易媒介實現互聯網金融化。未來售電公司可以在能源交易市場中為用戶提供節能降耗產品和服務,用戶可以通過碳交易來實現補貼,由此碳交易將融入能源互聯網之中,成為推動能源互聯網同互聯網金融有機結合的工具和橋梁。
    四、德國電改后市場:能源互聯和售電觸網
    ? ? ? 1、德國電改政策激活售電體系市場化
    ? ? ? 德國在1998年起進行電力市場改革前,大型聯網公司同時負責發電、管理和運營供電電網以及供電業務。發電端以及輸電網資源由ENBW、RWE、E.ON以及Venttenfal Europe 等四大能源集團控制。德國共計1000家左右的配電公司中75%屬于該四大能源集團,剩余25%則基本由地方政府控制。
    ? ? ? 雙邊交易模式確立電網的輸配功能,發電、用電端可直接交易,售電市場被徹底激活。1998年,德國啟動電力市場改革,在發電、售電側引入競爭,90%左右的電力采用雙邊交易(OTC)模式交易,即用電戶或供電公司與發電企業直接簽訂用電協議交易。OTC市場主要是設在德國萊比錫的歐洲能源交易市場(EEX),發、用電雙方在EEX進行中、長期交易和日前交易。輸電和配電仍維持原先的壟斷經營。

    圖:OTC模式下德國發、用電方可直接交易

    ? ? ? 可再生能源法案允許分布式能源余電上網、參與電能交易,進一步放開電力市場。2000年德國頒布可再生能源法案,為光伏、風能等新能源提供高額的上網電價,鼓勵分布式能源的發展。分布式能源的崛起,誕生了大量新興的發電、供電體。破除供電體的壟斷性、架空輸電網的交易屬性后,用戶可以自由選擇供電商或直接與發電企業在OTC市場交易。進而,除了電價外,供電商的可靠性、附加服務等因素也成為用戶選擇供電方的參考標準。
    ? ? ? 參照德國的電改路徑,我們認為破除售電主體的壟斷性后,供電企業的競爭能力將不僅體現在電價低廉、供電穩定這兩個方面,需求側管理、節能服務,個性化解決方案等都將是影響供電企業能否實現異地擴張,穩定客戶資源的重要因素。
    ? ? ? 2、德國電改后市場:能源互聯網示范項目E-energy
    ? ? ? 德國聯邦經濟和技術部及德國環境部從2008年開始推動一項為期四年、名為“E-Energy”的技術創新促進計劃,是世界上最早實踐能源互聯網的國家,“E-Energy”旨在以新型的ICT(Information & Communication Technologies)通訊設備和系統為基礎,在六個城市試點不同側重點的智能電網示范項目,通過先進的調控手段來管理日益增多的分布式發電端和各種負責的終端負荷。德國總理Merkel對“E-Energy”的評價是,“E-Energy為能量生產和消耗提供智能IT支持——包括從電站中的發電設施一直到客戶的各個環節”。

    圖:德國E-Energy計劃中的六個主要示范項目和五個小項目

    ? ? ? 第一個示范項目是庫克斯港eTelligence項目。庫克斯港的地理位置優越,位于德國西北沿海,具有豐富的風力資源,項目區域內的風電項目眾多。eTelligence項目的核心是建立基于互聯網的區域性能源市場,為區域內所有的能源生產商、分銷商、消費者、服務供應商提供基于互聯網的交易平臺,通過互聯網可以查詢各種發電設施的實時輸出情況和用電設施的實時能耗情況。在供需情況雙向透明的基礎上,實現能源交易和能源服務。例如,當風力發電出現剩余時,交易平臺會提示區域內的某家冷庫,冷庫會人工或者自動利用多余電量,而如果沒有能源互聯網,這些風電則會被白白浪費。
    ? ? ? 第二個示范項目是萊茵魯爾地區E-DeMa項目。E-DeMa是一個智能互聯的分布式能源社區,每個社區里的家庭都同時是電力的生產者和消費者,每個家庭都利用分布式能源電站生產電力并在微網內銷售。這個項目的核心在于通過“智能能源路由器”(光伏逆變器、家庭儲能單元或智能電表)來實現電力管理,既包括用電智能監控和需求響應,也包括調度分布式電力給電網或社區其他電力用戶。

    圖:能源路由器的概念

    ? ? ? 第三個示范項目是卡爾斯魯厄和斯圖加特地區Meregio項目。Meregio也是建立基于互聯網的區域性能源市場,為區域內所有的能源生產商、分銷商、消費者、服務供應商提供基于互聯網的交易平臺,不過Meregio項目中的電源是以傳統的火電為主。Meregio項目通過區域內的用戶家中的智能電表來收集用戶的用電信息并發布及時電價,并鼓勵居民錯峰用電,以此來增加區域內的電能利用效率,減少傳統化石能源的溫室氣體排放。Meregio項目是能源互聯網與傳統電力結合的良好示范。
    ? ? ? 第四個示范項目是萊茵-內卡城市圈“曼海姆(Mannheim)示范城市”項目。Mannheim項目旨在跳出狹義的電力范疇,實現大能源互聯的概念。區域內的分布式能源和其他公用設施(自來水,供熱,燃氣)有機的融入了城市原有的配電網和基礎設施網絡,曼海姆居民所使用的電力、自來水、供熱、燃氣都來自身邊最近的分布式能源中心,盡可能減少傳輸的損耗。
    ? ? ? 第五個示范項目是哈茨地區RegMod項目。RegMod項目最大的特點是在用電側整合了儲能設施、電動汽車、可再生能源和智能家用電器的虛擬電站。RegMod項目中包含的諸多元素更貼近未來真實社會的需求,可以稱為能源互聯網的雛形。舉個例子,當電力富余的時候,抽水蓄能電站和電動汽車會被提示儲存多余電力,智能家用電器也會及時開啟消費多余電力;在電力需求攀升的時候,儲能設施可以和智能用電器一起構成虛擬電站,通過釋放所存儲的電力以及減少智能電器的用電量來滿足緊張的電力消費需求。
    ? ? ? 第六個示范項目是亞琛Smart Watts項目。Smart Watts項目通過建立智能電力交易平臺來實現所覆蓋區域的分布式能源交易,消費者通過智能電表來獲知實時變化的電價,根據電價高低來調整家庭用電方案和電動車充電方案。

    圖:智能電力交易平臺的概念

    ? ? ? 3、德國售電業務轉型:基于互聯網提供多種增值服務
    ? ? ? 恩特加客戶有限責任合伙公司(ENTEGA Privatkunden GmbH & Co.KG)是德國知名的一家能源供應商,也是德國最大的售電公司,總部設于達姆施塔特。從1998年德國能源經濟法案出臺至今,德國電力市場的終端售電公司已有1000家左右。售電公司的商業模式主要是以電力批發交易商的身份從配電網公司手中租用電網給客戶供應電力,按照最大負荷和年使用電量使用的價格模式給配電網支付費用,然后設計出不同的價格模型(套餐)提供給用戶。
    ? ? ? 售電公司提供基于互聯網應用的多種增值服務,增加客戶粘性。以Entega為例,它的客戶包括商業用戶、工業用戶和居民用戶,它的電力種類包括綠色電力和普通電力(除了電力之外還有供熱),它還提供能效管理、電商平臺、儲能系統安裝等增值服務。
    五、Opower模式:售電公司需要互聯網伙伴(觸網)
    ? ? ? Opower服務傳統公用事業公司,推動節能的互聯網應用,搶占家庭消費者“入口”。美國家庭能源數據分析公司Opower采取與傳統電力企業合作的模式,獲取家庭消費者的能源使用數據,為傳統電力企業提供消費者管理服務以及節能方案,幫助業務陳舊的電力企業渡過轉型期。Opower提供的節能方案包括通過移動端推送能源賬單,群發節能貼士類郵件,提供管控家用恒溫器的軟件服務,等等。
    ? ? ? 截至2013年年底,Opower已經簽下了來自8個國家的93個電力公司,其中包括很多傳統大型企業,比如美國的AEP Indiana Michigan Power、澳大利亞的EnergyAustralia、英國的E.ON UK等。經由這些公司的售電渠道,Opower能夠獲取大約1.15億家庭的能源消費數據,并據此提供節能方案。根據公開資料顯示,美國售電市場中50家最大的售電公司中,有27家都是Opower的用戶,Opower擁有37%美國家庭的能源消費數據。

    圖:Opower幫助用戶分析能耗用途

    ? ? ? Opower通過自己的云平臺和數據整合能力來處理它所服務的公用事業公司取得的大量家庭能耗數據,結合“行為科學理論”、房齡信息、周邊天氣等,運用自己的軟件系統進行用能分析,簡歷家庭耗能檔案,并通過綜合分析提出節能建議。最吸引用戶眼球的地方是,Opower提供的報告里,除了用戶本身的用電數據,還有相近區域內最節能的20%的用戶耗能數據,也就是所謂的“鄰里用電比較”,這提供給用戶非常直觀的節能動力。

    圖:Opower提供各種節能提示


    六、電改后市場:區域配網企業坐擁能源互聯網最佳入口

    ? ? ? 電改后市場=能源互聯網。從德國電改經驗來看,實施電改后售電市場完全放開將帶來大量的多樣的用戶服務需求(居民、工業、園區、節能低碳等),以及大量的智能終端的接入需求(分布式能源、電動汽車、智能家居、儲能設備等),只有能源互聯網才能實現能源供需的動態平衡,才能滿足日益多樣和智能低碳的需求。
    ? ? ? 現有區域配網公司具備大量用戶資源坐擁能源互聯網最佳入口。從互聯網大數據角度來看,未來售電公司的商業模式將轉變為貼近電力用戶的多元化能源服務商,通過對電力用戶的數據收集和數據分析,可以為用戶提供精準供能、電力需求側管理、低碳節能等更加豐富的產品方案,電力用戶資源將是未來能源互聯網最重要的入口。售電業務上游承載發電、輸配電、分布式等多維供給,下游承接工商業、居民、園區等多維度客戶,無疑將成為未來整個能源交易體系中的數據中心。目前來看,具備配網資源的公司、智能電表公司、節能服務公司、分布式能源公司等都有機會進入能源互聯網這一新領域,其中先發優勢最大的是擁有現成客戶資源的配網公司。
    ? ? ? 售電市場放開將倒逼售電公司同互聯網公司展開合作。售電市場放開后,六類競爭性企業都將分食萬億市場,伴隨著大量多樣的用戶需求以及大量的智能終端的接入需求,信息和數據的經營將成為售電公司的核心競爭力之一。數據挖掘和分析能力至關重要,基于大數據分析,能源電力企業可以做到對消費者的深入洞察、提供精準的服務和營銷、獲得科學的管理決策能力、最大化資產效能、最小化污染和溫室氣體排放開。我們預計售電公司觸網是大勢所趨,拒絕觸網大概率會被市場淘汰。
    ? ? ? 新電改政策出臺后,全國5.5萬億度售電對應的萬億元級別售電市場即將放開,但在電改后市場-能源互聯網體系下,用戶的多樣性服務需求未來有望呈幾何式爆發。我們認為具備配網資源的區域電網公司具備大量用戶數據資源將坐擁能源互聯網最佳入口,受益能源互聯網超萬億需求的爆發。我們依次推薦:廣安愛眾、郴電國際、樂山電力、文山電力、通寶能源、天富能源。

    信息來源:分布式能源

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