“双碳”目标下中国综合能源服务的态势辨析与理论架构

第6卷第4期 全球能源互联网 Vol.6No.4 2023年7月JournalofGlobalEnergyInterconnectionJul.2023 文章编号：2096-5125(2023)04-0379-11中图分类号：TK-9；F426文献标志码：ADOI：10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2023.04.006 “双碳”目标下中国综合能源服务的态势辨析与理论架构 王永真1,2，潘崇超3，韩恺1,2*，杨旭东4，李娜4，戴璟5，李嘉宇5，朱晨光6 （1．北京理工大学能源与动力工程系，北京市海淀区100081；2．北京理工大学重庆创新中心，重庆市渝北区401120； 3.北京科技大学能源与动力工程系，北京市海淀区100083； 4.国网综合能源服务集团有限公司，北京市西城区100053； 5.清华大学能源互联网创新研究院，北京市海淀区100085； 6.平高集团有限公司，河南省平顶山市467000） SituationIdentificationandTheoryArchitectureofIntegratedEnergyServicesUnderDualCarbonGoalinChina WANGYongzhen1,2,PANChongchao3,HANKai1,2*,YANGXudong4,LINa4,DAIJing5, LIJiayu5,ZHUChenguang6 (1.DepartmentofEnergyandPowerEngineering,BeijingInstituteofTechnology,HaidianDistrict,Beijing100081,China; 2.InnovationCenterinChongqing,BeijingInstituteofTechnology,YubeiDistrict,Chongqing401120,China; 3.DepartmentofEnergyandPowerEngineering,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,HaidianDistrict,Beijing100083,China; 4.StateGridIntegratedEnergyServiceGroupCo.,Ltd.,XichengDistrict,Beijing100053,China; 5.EnergyInternetResearchInstitute,TsinghuaUniversity,HaidianDistrict,Beijing100085,China; 6.PinggaoGroupCo.,Ltd.,Pingdingshan467000,HenanProvince,China) Abstract:Inrecentyears,developmentsintheory,technology,businessofintegratedenergyservice(IES)havemadecontinuously,andthedualcarbontargetputsforwardnewrequirementsandchallengesonIESinChina.Therefore,developmenttrendandtheoryarchitectureofIESneedstobefurtheridentifiedunderthedualcarbontarget.First,thispaperreviewsthedevelopmenttrendandbusinesscharacteristicsofIESenterprisesinChina,anditrevealsthatthenumberofenterprisesishighlycorrelatedwithnationalcarbonemissionintensityandprovincialGDP.Second,fromtheperspectiveofphysics,informationandvalue,thispaperdescribesarchitecture,theoryandtechnologyforIESbasedonthree-driver,improvingthetheoreticalframeworkofIES.Atlast,inviewofthepoor 基金项目：国家自然科学基金项目（52006114）；中国科学技术协会项目（双碳目标下综合能源服务产业发展模式与路径研究）。 NationalNaturalScienceFoundationofChina(52006114);ProjectofChinaAssociationforScienceandTechnology(ResearchontheDevelopmentModelandPathofIntegratedEnergyServiceundertheDualCarbonGoals). economicbenefitsofIESprojects,whileanalyzingofthemacropolicyofIES,thispaperpresentssuggestionsonthedevelopmentofIESunderdualcarbontargetfromtheaspectsofindustrialecology,theoryandtechnologyaswellasvalue-addedservices. Keywords:integratedenergyservice;integratedenergysystem;low-carbontransition;energy 摘要：近年来综合能源服务在理论、技术和业态上不断发展，而“双碳”目标对中国综合能源服务提出了新的要求和挑战。因此，“双碳”目标下综合能源服务的发展态势及理论体系需要进一步辨识。首先，通过梳理中国综合能源服务的发展态势及其业态特征，揭示了企业数量与国家碳排放强度及省域GDP呈现较高的相关性；其次，从“物理、信息、价值”的维度，刻画了综合能源服务“三元驱动”的体系架构、理论框架及关键技术，以完善综合能源服务的概念模型；最后，针对一些综合能源服务项目经济效益欠佳的问题，在宏观政策分析的同时，从产业生态、理论技术及增值服务方面对“双碳”目标下中国综合能源服务的发展提出建议。 关键词：综合能源服务；综合能源系统；低碳转型；能源 0引言 在能源低碳变革的发展背景下，电、热、气等多能源技术交叉融合，能源企业从生产型向服务型转型已成为发展趋势。由此，综合能源服务的新技术、新模式与新业态不断创新，成为支撑中国“碳达峰、碳中和”（简称“双碳”）目标和构建新型能源体系的重要路径。截止到2022年6月，全国仅仅以“综合能源”命名的企业就达2000余家，综合能源服务市值已逾万亿元，并呈现较快的增长趋势[1]。理论和实践证明，综合能源服务有助于提升清洁能源消费、优化能源系统能效、提升能源服务水平以及促进能源与生态协调发展。 然而，某些综合能源服务项目的实际效益却难以与其理论期望媲美，出现经济效益欠佳、回收周期偏长、综合能效欠优等问题[2-4]。因此，综合能源服务参与主体如何快速形成核心竞争力，获得综合能源服务的预期效益，成为综合能源服务生态可持续构建的热点话题。而对综合能源服务理论体系、技术架构及政策体系的准确定位成为研究上述问题的核心。但因综合能源服务本身技术内涵的高度交叉性，以及业界对综合能源服务理论认识的不充分，甚至导致出现了“综合能源服务是个筐”的说法，困扰着当前综合能源服务的发展。本质上，综合能源服务的基本要求是建立在能源系统内部元素“多能耦合、协同互补、多元互动”的基础上，通过系统中各设备、各主体的动态配合来实现预期效益。因此，综合能源服务并不是传统能源投资业务在供应侧、输配侧、负荷侧的直接求和。 近10年综合能源服务在技术、业态和模式的不断创新，给综合能源服务的内涵、理论和技术研究提供了不少素材。因此，张运洲等[2]从能源客户需求、能源技术、能源服务模式、能源服务业态、能源政策等维度，研判了中国综合能源服务未来发展趋势；王静雯等[3]完善了综合能源服务的效用模型，并进行了用户的需求评价；戚艳等[4]对园区综合能源服务的关键技术进行了描述和展望。与此同时，“双碳”目标的提出，给综合能源服务带来了新的要求和挑战，如何布局新发展格局下的综合能源服务，一方面需要自上而下从国家碳排放演变、省域经济发展特征的角度，揭示审视新发展格局下综合能源服务支撑“双碳”目标的关系与发展态势；另一方面，需要自下而上，充分辨析综合能源服务的业态及其特征，以完善和明确 综合能源服务的基本理论、基本模型以及体系架构。当前中国综合能源服务的研究多集中在系统规划优化、商业模式设计以及工程建设示范等方面，上述关系态势的刻画以及理论框架的构建鲜有报道，一定程度上制约了“双碳”目标下中国综合能源服务的高质量发展。 本文首先在辨识中国综合能源服务企业的发展与业态特征的基础上，揭示综合能源服务企业数量与国家碳排放强度及省域GDP的相关性，以预测“双碳”目标下中国综合能源服务的发展态势；其次从“物理、信息、价值”的视角出发，刻画综合能源服务“三元驱动”的体系架构以及“物理驱动”“数字驱动”“模式驱动”的理论基础，完善中国综合能源服务的理论体系，以支撑其产业发展的路径设置；最后，梳理综合能源服务最新的国家政策，并从产业生态、关键技术以及典型场景等方面对中国“双碳”愿景下综合能源服务的发展提出建议。 1“双碳”目标下中国综合能源服务的市场特征 1.1总体市场特征 从全球看，综合能源服务并不是一个新事物。中国综合能源服务发端于传统的能源服务和节能服务，并始终与国家的节能低碳的能源战略紧密耦合[5-6]。从图1（搜索方式为企业名称中含“综合能源”文本的，具体数据见附录A）可以看出[7-8]，2012年之前中国综合能源服务产业发展较慢，节能服务公司市场主体多。自1997年始，以综合能源命名的企业数量缓慢增加到2012年的96家。2012年后，在国家能耗“双控”、能源革命等低碳转型战略的驱动下，特别是2015年 《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》提出鼓励专业化能源服务公司以“合同能源管理”模式建设分布式电源，有序向社会开放售电业务后，随着可再生能源技术和能源数字化技术的快速发展，以及可持续发展的强力约束，综合能源逐渐成为低碳发展的主流。从2012年开始，以“综合能源”命名的企业数量呈指数级的趋势增长到2022年的2169家，其中还未包括企业注册名称中不含“综合能源”但其业务范畴与综合能源密切相关的大量企业。值得关注的是，1997年中国的能耗强度（以标煤计，后同）为3.84t/万元，2012年为1.83t/万元，2020年则下降到1.03t/万元，20余年来中国能耗强度实现了全球范围内的快速降幅[8]。 可以认为，能耗强度的减少与节能服务和综合能源服务的发展不无关系，两者相关关系达到了0.66。另一方面，从年度排放增速来看[9]，中国2002—2012年间的年碳排放增速达到了10%，而2012—2020年仅为1%，这与中国以节能和综合能源服务的能效提升战略密切相关。 随着“双碳”进程的深入，中国综合能源服务也将面临“碳排放强度减速下降”的新格局。“双碳”目标驱使下，中国碳排放要实现2030年前达峰，并在2060年前实现净零排放。从图1可以看出，不同于“十四五”前期粗放型碳排放强度较易快速下降的情景，“十四五”后“双碳”发展格局下综合能源服务将面临精细化转型以及高比例新能源驱动转型的新挑战和新机遇。一是如按照发达国家碳排放强度做参考[9]，中国碳达峰时单位碳排放强度的下降空间将不及2000年的20%，碳排放强度将在“双碳”目标下逐渐触底，进入发展的深水区，对综合能源服务精细化节能的技术经济性提出更高要求；二是风、光等新能源发电技术和直接利