【新电改?新机遇】能源互联网、配电网将大放异彩


一、 什么是能源互联网?
? 新一代能源革命将重构能源交易体系。承压能源供给短缺和环境承载能力见顶,第三次工业革命结合了互联网技术和可再生能源系统催生能源互联网。现有能源交易体系中,发供需电之间信息传递模式相对静态造成浪费和低效,能源互联网将重构能源交易体系,大幅提升能源的生产和使用的效率,实现能源信息的交易融合。

二、为什么要构建能源互联网?
? 在现有能源交易体系中,供需信息的传递模式是相对静态的,发、供、用电各个端口的信息缺乏有效的交流机制。由于电力是发、供、用同时完成,单向的信息传递容易导致供需信息不对称,造成能源浪费或供应不足。目前我国的电力供需系统是在发电端制定发电计划,再由输配电网向用电方进行配售。发、供、用电在现有的能源体系中主要面临以下错位问题:
? 1、发电端V.S输配端:水、风、光电等可再生能源具有间歇性和波动性,大规模接入对电网的稳定性产生冲击。
? 2、发电端V.S用电端:1.能源供给与需求的地理分布存在差异;2.供电、用电存在季节性、时间性不对等。
? 3、输配端V.S用电端:用户电价水平和供电成本不匹配,各类用户电价间存在交叉补贴,缺乏合理的补偿机制。
? 我们认为未来随着新能源、智能电网、智慧城市、分布式能源、物联网、电动汽车、储能的快速发展,从发电到电网以及终端用电都将呈现多样性、变化大、发展快的新趋势,能源体系将面临更多问题和挑战。

三、能源互联网三大推力:电改、新能源、碳市场
? 1、电改是推动能源互联网的必要条件:此轮电改“网售分开”是重要内容,未来将引入六类售电主体,在售电端植入竞争机制。售电业务上游承载发电、输配电、分布式等多维供给,下游承接工商业、居民、园区等多维度客户,无疑将成为未来整个能源交易体系中的数据中心,所以我们认为电改放开售电市场是能源互联网的必要条件,打开了互联网应用的大门,真正实现能源流、信息流、业务流的融合。

图:网售分开后的电力交易市场

? 2、新能源的快速发展需求将推动能源互联:
? 新能源未来比重有望大幅提高,电网稳定性挑战需要能源互联网解决。《能源发展战略行动计划(2014~2020年)》明确了2020年我国能源发展的总体目标,到2020年,非化石能源占一次能源消费比重预计达到15%。其中,风电和光伏发电装机预计将是“十二五”目标的一倍和五倍。新能源发电大规模进入电网,尤其是在配电网侧接入,将对电网稳定性带来较大挑战需要能源互联网来解决。
? 分布式光伏为代表的新能源,具备可扩展的特性,可以灵活地接入配电网,因此被认为具备能源互联网的基因。美国学者杰里米?里夫金在他的著作《第三次工业革命》中提出“能源互联网”,里夫金认为能源互联网应具有以下四大特征:以可再生能源为主要一次能源、支持超大规模分布式发电系统与分布式储能系统接入、基于互联网技术实现广域能源共享、支持交通系统的电气化,即由燃油汽车向电动汽车转变。
? 新能源和微网的出现将推动能源“互联”的实现。当波动性较强的新能源电力越来越多地进入目前电网体系,电网安全成了各个国家电力系统面对的最大挑战;同时,出力调节困难的火电和核电,也面临单体规模不断扩大的问题。因此微网与大电网的混合,是未来的发展趋势,也是能源互联网技术的市场需求所在。分布式与集中式发电混合、微网与大电网混合是未来趋势,将成为推动能源互联网发展的又一重要因素。

图:分布式能源和智能微网将成为未来电力系统的重要构成

? 新能源汽车为代表的“移动式新能源终端”是能源互联网的重要补充和推动力。新能源汽车的出现,实现了新能源和互联网的完美结合,新能源汽车不仅是交通工具,更是人们移动生活的信息终端,还是电力存储再利用的载体。韩国产业通商资源部已经于2015年3月12日宣布,允许电动车车主在电费价格便宜的深夜充电,并在白天转卖出去,并称之为“小规模可再生能源发电电力交易”。电动车不仅仅是消费电力的商品,在其电池内储存的电力可以逆向传送到配电网,未来V2G(车辆到电网)的应用将大行其道。
? 3、碳减排目标清晰,碳金融倒逼能源互联网加速
? 中国碳减排中长期目标逐步清晰。根据《能源发展“十二五”规划》,我国在2015年非化石能源消费比重目标是11.4%;根据《国家应对气候变化规划(2014-2020年)》,我国到2020年非化石能源占一次能源消费的比重达到15%左右;根据《中美气候变化联合声明》,中国计划2030年左右二氧化碳排放达到峰值且将努力早日达峰,并计划到2030年非化石能源占一次能源消费比重提高到20%左右。可见国家对于未来中长期的能源规划非常清晰。
? 碳交易市场需要能源互联网平台实现交易。在能源互联网下,由电网功能的支撑角色转变为源、网、荷、人之间交互的综合性平台。未来能源互联网上将出现开放性的能源交易平台,为各个参与方提供开放共享的交易环境,支持能源交易、碳交易等多种交易类型。而碳交易市场由于买卖双方存在严重的信息不对称,所以需要一个能源互联网平台,实现交易的撮合。根据欧洲市场的经验,碳交易的场外市场占比超过40%,这为撮合交易以及相关衍生品的发展带来了重要机遇。

图:碳排放权交易原理

? 能源互联网需要碳交易媒介实现互联网金融化。未来售电公司可以在能源交易市场中为用户提供节能降耗产品和服务,用户可以通过碳交易来实现补贴,由此碳交易将融入能源互联网之中,成为推动能源互联网同互联网金融有机结合的工具和桥梁。
四、德国电改后市场:能源互联和售电触网
? 1、德国电改政策激活售电体系市场化
? 德国在1998年起进行电力市场改革前,大型联网公司同时负责发电、管理和运营供电电网以及供电业务。发电端以及输电网资源由ENBW、RWE、E.ON以及Venttenfal Europe 等四大能源集团控制。德国共计1000家左右的配电公司中75%属于该四大能源集团,剩余25%则基本由地方政府控制。
? 双边交易模式确立电网的输配功能,发电、用电端可直接交易,售电市场被彻底激活。1998年,德国启动电力市场改革,在发电、售电侧引入竞争,90%左右的电力采用双边交易(OTC)模式交易,即用电户或供电公司与发电企业直接签订用电协议交易。OTC市场主要是设在德国莱比锡的欧洲能源交易市场(EEX),发、用电双方在EEX进行中、长期交易和日前交易。输电和配电仍维持原先的垄断经营。

图:OTC模式下德国发、用电方可直接交易

? 可再生能源法案允许分布式能源余电上网、参与电能交易,进一步放开电力市场。2000年德国颁布可再生能源法案,为光伏、风能等新能源提供高额的上网电价,鼓励分布式能源的发展。分布式能源的崛起,诞生了大量新兴的发电、供电体。破除供电体的垄断性、架空输电网的交易属性后,用户可以自由选择供电商或直接与发电企业在OTC市场交易。进而,除了电价外,供电商的可靠性、附加服务等因素也成为用户选择供电方的参考标准。
? 参照德国的电改路径,我们认为破除售电主体的垄断性后,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异地扩张,稳定客户资源的重要因素。
? 2、德国电改后市场:能源互联网示范项目E-energy
? 德国联邦经济和技术部及德国环境部从2008年开始推动一项为期四年、名为“E-Energy”的技术创新促进计划,是世界上最早实践能源互联网的国家,“E-Energy”旨在以新型的ICT(Information & Communication Technologies)通讯设备和系统为基础,在六个城市试点不同侧重点的智能电网示范项目,通过先进的调控手段来管理日益增多的分布式发电端和各种负责的终端负荷。德国总理Merkel对“E-Energy”的评价是,“E-Energy为能量生产和消耗提供智能IT支持——包括从电站中的发电设施一直到客户的各个环节”。

图:德国E-Energy计划中的六个主要示范项目和五个小项目

? 第一个示范项目是库克斯港eTelligence项目。库克斯港的地理位置优越,位于德国西北沿海,具有丰富的风力资源,项目区域内的风电项目众多。eTelligence项目的核心是建立基于互联网的区域性能源市场,为区域内所有的能源生产商、分销商、消费者、服务供应商提供基于互联网的交易平台,通过互联网可以查询各种发电设施的实时输出情况和用电设施的实时能耗情况。在供需情况双向透明的基础上,实现能源交易和能源服务。例如,当风力发电出现剩余时,交易平台会提示区域内的某家冷库,冷库会人工或者自动利用多余电量,而如果没有能源互联网,这些风电则会被白白浪费。
? 第二个示范项目是莱茵鲁尔地区E-DeMa项目。E-DeMa是一个智能互联的分布式能源社区,每个社区里的家庭都同时是电力的生产者和消费者,每个家庭都利用分布式能源电站生产电力并在微网内销售。这个项目的核心在于通过“智能能源路由器”(光伏逆变器、家庭储能单元或智能电表)来实现电力管理,既包括用电智能监控和需求响应,也包括调度分布式电力给电网或社区其他电力用户。

图:能源路由器的概念

? 第三个示范项目是卡尔斯鲁厄和斯图加特地区Meregio项目。Meregio也是建立基于互联网的区域性能源市场,为区域内所有的能源生产商、分销商、消费者、服务供应商提供基于互联网的交易平台,不过Meregio项目中的电源是以传统的火电为主。Meregio项目通过区域内的用户家中的智能电表来收集用户的用电信息并发布及时电价,并鼓励居民错峰用电,以此来增加区域内的电能利用效率,减少传统化石能源的温室气体排放。Meregio项目是能源互联网与传统电力结合的良好示范。
? 第四个示范项目是莱茵-内卡城市圈“曼海姆(Mannheim)示范城市”项目。Mannheim项目旨在跳出狭义的电力范畴,实现大能源互联的概念。区域内的分布式能源和其他公用设施(自来水,供热,燃气)有机的融入了城市原有的配电网和基础设施网络,曼海姆居民所使用的电力、自来水、供热、燃气都来自身边最近的分布式能源中心,尽可能减少传输的损耗。
? 第五个示范项目是哈茨地区RegMod项目。RegMod项目最大的特点是在用电侧整合了储能设施、电动汽车、可再生能源和智能家用电器的虚拟电站。RegMod项目中包含的诸多元素更贴近未来真实社会的需求,可以称为能源互联网的雏形。举个例子,当电力富余的时候,抽水蓄能电站和电动汽车会被提示储存多余电力,智能家用电器也会及时开启消费多余电力;在电力需求攀升的时候,储能设施可以和智能用电器一起构成虚拟电站,通过释放所存储的电力以及减少智能电器的用电量来满足紧张的电力消费需求。
? 第六个示范项目是亚琛Smart Watts项目。Smart Watts项目通过建立智能电力交易平台来实现所覆盖区域的分布式能源交易,消费者通过智能电表来获知实时变化的电价,根据电价高低来调整家庭用电方案和电动车充电方案。

图:智能电力交易平台的概念

? 3、德国售电业务转型:基于互联网提供多种增值服务
? 恩特加客户有限责任合伙公司(ENTEGA Privatkunden GmbH & Co.KG)是德国知名的一家能源供应商,也是德国最大的售电公司,总部设于达姆施塔特。从1998年德国能源经济法案出台至今,德国电力市场的终端售电公司已有1000家左右。售电公司的商业模式主要是以电力批发交易商的身份从配电网公司手中租用电网给客户供应电力,按照最大负荷和年使用电量使用的价格模式给配电网支付费用,然后设计出不同的价格模型(套餐)提供给用户。
? 售电公司提供基于互联网应用的多种增值服务,增加客户粘性。以Entega为例,它的客户包括商业用户、工业用户和居民用户,它的电力种类包括绿色电力和普通电力(除了电力之外还有供热),它还提供能效管理、电商平台、储能系统安装等增值服务。
五、Opower模式:售电公司需要互联网伙伴(触网)
? Opower服务传统公用事业公司,推动节能的互联网应用,抢占家庭消费者“入口”。美国家庭能源数据分析公司Opower采取与传统电力企业合作的模式,获取家庭消费者的能源使用数据,为传统电力企业提供消费者管理服务以及节能方案,帮助业务陈旧的电力企业渡过转型期。Opower提供的节能方案包括通过移动端推送能源账单,群发节能贴士类邮件,提供管控家用恒温器的软件服务,等等。
? 截至2013年年底,Opower已经签下了来自8个国家的93个电力公司,其中包括很多传统大型企业,比如美国的AEP Indiana Michigan Power、澳大利亚的EnergyAustralia、英国的E.ON UK等。经由这些公司的售电渠道,Opower能够获取大约1.15亿家庭的能源消费数据,并据此提供节能方案。根据公开资料显示,美国售电市场中50家最大的售电公司中,有27家都是Opower的用户,Opower拥有37%美国家庭的能源消费数据。

图:Opower帮助用户分析能耗用途

? Opower通过自己的云平台和数据整合能力来处理它所服务的公用事业公司取得的大量家庭能耗数据,结合“行为科学理论”、房龄信息、周边天气等,运用自己的软件系统进行用能分析,简历家庭耗能档案,并通过综合分析提出节能建议。最吸引用户眼球的地方是,Opower提供的报告里,除了用户本身的用电数据,还有相近区域内最节能的20%的用户耗能数据,也就是所谓的“邻里用电比较”,这提供给用户非常直观的节能动力。

图:Opower提供各种节能提示


六、电改后市场:区域配网企业坐拥能源互联网最佳入口

? 电改后市场=能源互联网。从德国电改经验来看,实施电改后售电市场完全放开将带来大量的多样的用户服务需求(居民、工业、园区、节能低碳等),以及大量的智能终端的接入需求(分布式能源、电动汽车、智能家居、储能设备等),只有能源互联网才能实现能源供需的动态平衡,才能满足日益多样和智能低碳的需求。
? 现有区域配网公司具备大量用户资源坐拥能源互联网最佳入口。从互联网大数据角度来看,未来售电公司的商业模式将转变为贴近电力用户的多元化能源服务商,通过对电力用户的数据收集和数据分析,可以为用户提供精准供能、电力需求侧管理、低碳节能等更加丰富的产品方案,电力用户资源将是未来能源互联网最重要的入口。售电业务上游承载发电、输配电、分布式等多维供给,下游承接工商业、居民、园区等多维度客户,无疑将成为未来整个能源交易体系中的数据中心。目前来看,具备配网资源的公司、智能电表公司、节能服务公司、分布式能源公司等都有机会进入能源互联网这一新领域,其中先发优势最大的是拥有现成客户资源的配网公司。
? 售电市场放开将倒逼售电公司同互联网公司展开合作。售电市场放开后,六类竞争性企业都将分食万亿市场,伴随着大量多样的用户需求以及大量的智能终端的接入需求,信息和数据的经营将成为售电公司的核心竞争力之一。数据挖掘和分析能力至关重要,基于大数据分析,能源电力企业可以做到对消费者的深入洞察、提供精准的服务和营销、获得科学的管理决策能力、最大化资产效能、最小化污染和温室气体排放开。我们预计售电公司触网是大势所趋,拒绝触网大概率会被市场淘汰。
? 新电改政策出台后,全国5.5万亿度售电对应的万亿元级别售电市场即将放开,但在电改后市场-能源互联网体系下,用户的多样性服务需求未来有望呈几何式爆发。我们认为具备配网资源的区域电网公司具备大量用户数据资源将坐拥能源互联网最佳入口,受益能源互联网超万亿需求的爆发。我们依次推荐:广安爱众、郴电国际、乐山电力、文山电力、通宝能源、天富能源。

信息来源:分布式能源

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