张运洲，代红才，吴潇雨，陈睿，张宁
(国网能源研究院有限公司，北京 102209)
摘 要：随着中国经济高质量发展、能源转型加速，特别是在中国提出的2030年前碳达峰目标和2060年前碳中和愿景下，中国综合能源服务发展面临新形势、新要求。首先从能源客户需求、能源技术、能源服务模式、能源服务业态、能源政策等维度，研判中国综合能源服务未来发展趋势；其次，对中国当前综合能源服务发展存在的关键问题进行分析，并从政府、行业、企业等不同层面提出相应措施建议，为中国综合能源服务高质量发展提供决策参考。 关键词：综合能源服务；发展趋势；能源需求；能源技术；能源服务业态；服务模式；能源政策；碳达峰；碳中和
DOI ：10.11930/j.issn.1004-9649.202012040
0 引言
能源系统转型与能源服务升级相伴而生、互促发展，能源系统转型是物理基础，决定了能源服务升级的
发展方向。随着中国能源革命的纵深推进，能源生产方式和能源消费理念发生深刻变化，能源生产由供给侧向终端用户侧延伸，能源消费理念从能源供应向能源服务转变。在此背景下，综合能源服务应运而生。综合能源服务是面向能源系统终端，以用户需求为导向，通过能源品种组合或系统集成、能源技术或商业模式创新等方式，使用户收益或满足感得到提升的行为。作为能源服务的高级形态，综合能源服务旨在提供符合能源发展方向、契合用户实际需求的能源解决方案，是推动能源革命的重要举措[1-2]。同时，综合能源服务能够有效提升能效、促进清洁能源利用，大力发展综合能源服务将是推进中国能源低碳发展、实现2030年前碳达峰目标和2060年前碳中和愿景的关键着力点。
近年来，国家电网有限公司等能源电力企业积极布局综合能源服务领域，加快拓展相关业
务，推动中国综合能源服务快速发展。当前，中国致力于构建新的发展格局，能源电力绿低碳发展势在必行，中国综合能源服务面临新的发展形势。
从经济发展来看，中国宏观经济正由高速增长转向高质量发展阶段，消费结构将从商品消费为主转向商品消费与服务消费双轮驱动。映射到能源消费领域，将催生能源用户对高品质能源服务的需求愈发迫切，驱动综合能源服务需求进一步释放，同时对综合能源服务的服务品质、技术创新、业态模式等提出更高要求。目前，中国正加快形成以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局，科技、消费、产业等内循环逐步贯通，将进一步激发综合能源服务市场潜力。
从能源电力发展来看，中国碳达峰和碳中和目标倒逼能源加快绿低碳转型， 要求以“优化结构、提升效率、保障安全、降低成本”为方向推动能源高质量发展。现阶段中国化石能源占比仍然较高，2019年化石能源占一次能源消费比重达84.7%[3]；大规模发展可再生能源，优化能源系统结构成为能源转型的必然要求。在中国新提出的2060年碳中和愿景下，节能减排、提质增效理念将加速向各领域渗透；但目前，中国能耗强度较发达国家仍有差距，2018年单位国内生产总值
收稿日期：2020−12−09； 修回日期：2021−01−05。基金项目：国家电网公司科技项目(能源互联网企业决策支撑关键模型研发，SGSDJY00GPJS1900057)。
第 54 卷 第 2 期中国电力
Vol. 54, No. 22021 年 2 月
我转学了ELECTRIC POWER
Feb. 2021
1
（GDP）能耗强度为经济合作与发展组织（organiza-tion for economic co-operation and development，OECD）中主要国家的2.7倍[3]，降低能耗水平成为中国能源转型发展的主旋律。中国石油、天然气资源对外依存度高，2019年石油、天然气对外依存度分别为71%和43%[3]，能源安全形势不容乐观，特别是在后“新冠”疫情时代，中国面临的国际环境日益复杂，能源安全问题更加凸显，保障能源安全成为国家层面对能源发展的根本要求。随着能源成为政治、经济发展的关键影响因素，用能成本的重要性愈加凸显，降低成本将是能源发展惠及经济社会的重要体现，成为能源转型的重要任务。随着能源转型的持续深化，综合能源服务迎来历史发展新机遇，也将面临新形势、新要求。
在上述背景下，本文首先立足中国经济发展形势和能源转型方向，从需求、技术、模式、业态、政策等5个维度，研判中国综合能源服务发展趋势。其次，对当前中国综合能源发展的关键问题进行分析，并提出相应的解决措施。
1 综合能源服务未来发展趋势研判
近年来，综合能源服务成为能源企业战略布局的拓展重点。随着经济高质量发展、能源转型加速，综
合能源服务产业将呈现需求不断涌现、技术突破创新、模式迭代演进、业态蓬勃发展、政策逐步完善等五大发展趋势。
1.1 需求不断涌现
综合能源服务市场潜力较大，工业园区和公共建筑是适合开展综合能源服务的重点对象。随着经济形势变化、服务对象拓展等，综合能源服务新需求将不断涌现，驱动市场潜力持续释放。预计到2025年，中国综合能源服务市场规模可达万亿元[4]。
1.1.1 新形势催生新需求
随着中国宏观经济进入高质量发展阶段，能源用户对高品质能源服务需求日益迫切，用能需求呈现综合化、定制化两大特征。一方面，分布式电源、储能等新元素大量出现，用户能源管理复杂性显著提升，要求能源服务商提供“一揽子”能源解决方案，如能源托管[5]、能源一体化供应[6]等；另一方面，用户用能需求具有明显的属地化、个性化特点，要求能源服务依托“大云物移智链”等先进信息技术，提供定制化服务，如定制化方案设计、智慧能源管控[7]等。在综合化、个性化用能特点的驱动下，一体化、定制化能源解决方案将成为综合能源服务的主要发展方向。
中国正加快形成“双循环”新发展格局，科技、消费、产业等内循环逐步贯通。科技内循环的贯通，将
驱动多能耦合互补[8-9]、智慧能源管控等综合能源服务重点依托的前沿技术取得突破，为综合能源服务业态创新提供丰富手段，激发潜在需求。消费内循环的贯通，将激发中国内需潜力、拉动国内消费，综合能源服务作为国内超大市场的一部分，将顺应潮流持续释放需求。产业内循环的贯通，将稳定优化产业链、供应链、价值链，支撑综合能源服务产业生态化发展，以更优质的服务吸引用户消费。
1.1.2 新基建催生新需求
2020年，中央政府密集出台新型基础设施建设相关政策，包含5G、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等高新科技领域。作为能源服务新对象，5G、数据中心具有能耗高、用能需求综合化等特征，为能效提升、多能供应等综合能源服务细分领域带来了潜在需求。
一方面，5G单站功耗是4G单站的2.5~3.5倍，中国数据中心的平均电源使用效率（power usage effectiveness，PUE）为2.2~3.0，均属高耗能对象。因此，需要针对数据中心、5G等新型基础设施开展用能分析与诊断等能效服务，挖掘用能问题并提出能效提升解决方案。
另一方面，数据中心的电能、冷能需求总量大，2018年中国数据中心用电量约为1 609亿kW·h，占当年全社会用电量的2.35%，其中数据中心消耗的电能95%以上转化成了冷能。同时，数据中心、5G铁塔为保障通信和计算服务能力，通常需要配备储能等备用电源。因此，需要开展多能供应服务，
满足数据中心的电、冷综合用能需求以及5G的储能、可再生能源需求。
1.2 技术加快突破
综合能源服务产业涵盖专业技术领域众多，
主要包含单项技术、多能耦合技术、能源数字化
中国电力第 54 卷2
技术。随着新一轮技术革命的深入推进，各类技术将不断创新突破，为综合能源服务模式和业态创新
提供更加丰富的技术手段。
1.2.1 单项技术
单项技术主要指支撑综合能源服务发展的某一细分领域技术。依托基础理论、关键材料上的不断突破，单项技术将向着更高效率、更低成本的方向发展。重点关注的技术包括电化学储能技术[10-11]和微型燃气轮机技术[12]。
电化学储能技术对促进可再生能源消纳，提升能源系统调节能力具有重要意义。但目前，电化学储能的容量、安全性、使用寿命、充放电灵活性等方面仍待突破提升，需要在离子交换膜和电极材料、电解液组成、有序充放电等方面进行攻关。未来，随着材料、成本方面的进步，电化学储能的应用规模将会持续上升。
微型燃气轮机技术是提升用户能源系统可靠性的核心技术，中国微型燃气轮机的研制起步较晚，仍处于系统研发、产品研制与示范阶段。重点需要在关键元器件、整机制造、燃料高效清洁燃烧等方面进行攻关，提高部件材料的耐高温能力、压气机的性能以及燃烧室的效率等，支撑天然气在综合能源系统中的高效利用。
1.2.2 多能耦合技术
多能耦合技术聚焦多能转换、多能供应等关键环节，随着终端能源系统通过多能联供、多能互补实现效率提升的需求逐步扩大，多能耦合技术将迎来快速发展。重点关注的技术包括区域热电联供技术[13-14]、电转气（power to gas，P2G）技术[15-16]。
目前，以第四代供热技术为核心的新一代区域热电联供技术正蓬勃发展，丹麦65%的建筑物采用该技术，满足全国50%以上的供热需求和部分供电需求。该技术采用了低水温供暖（如55 ℃供水，26 ℃回水），并且采用了大量热泵、电采暖等终端辅助热源；同时，热电联产厂燃料主要由生物质燃料组成，并充分利用太阳能、地热等可再生能源。该技术打破热电联产厂“以热定电”的运行方式，实现热电解耦，充分释放了灵活性；采用大量热泵、电采暖等终端辅热，系统整体能效较传统集中式供热提升30%以上；同时，该技术对可再生能源的高比例接纳能力，为能源可持续发展提供了支撑。随着中国对可再生能源开发利用的重视与日俱增，以及用户对更高供热供电效率的追求，该技术将成为支撑综合能源服务多能供应业务开展的核心技术。
P2G技术包含电制氢、电制甲烷等技术，P2G 技术能够将电力部门与工业生产、建筑供冷供热、交通运输等终端主要用能部门进行“连接”，是实现异质能源网络深度耦合的关键，同时是推动整个能源系统脱碳的重要举措。但目前，P2G技术面临制气效率低、储气密度不足以及储气设备使用寿命短等问题，亟须在催化剂以及储气材料方面进行攻关。随着质子交换膜电解水制氢（proton exchange membrane，PEM）等电解水技术逐渐成熟以及新能源发电成本持续下降，将推动P2G技术进步和成
本降低，未来相关细分领域市场将快速发展。
1.2.3 能源数字化技术
能源数字化技术旨在利用数字信息技术提升能源系统运行控制、市场交易等环节的智能化水平。随着“大云物移智链”等先进信息通信技术与能源系统的加速融合，将推动综合能源服务向信息物理深度一体化应用方向发展。重点关注的技术包括基于物联网的智慧能源管控技术[17-18]、能源区块链技术[19]等。
基于物联网的智慧能源管控技术正在全球范围内快速发展，如德国在EUREF Campus园区能源站项目中构建了具有“底层-中层-顶层”3层架构的物联网智慧能源管控系统（见图1）。从技术层面看，智能量测、智能分析是实现智慧能源管控的核心技术。智能量测技术迫切需要在智能
物联网
智慧能源
管控系统
顶层：远程控制中心，具有设备状态监控、负荷预测、
与电力现货市场联动等能力，可自动进行优化控制。
中层：进行本地基本控制和底层数据汇总上传，实现
无人值守。
底层：布置一千多个传感器。
图 1 德国EUREF Campus园区智慧能源管控系统
网站Fig. 1 The internet of things based smart energy management and control system in the EUREF Campus
第 2 期
张运洲等：中国综合能源服务发展趋势与关键问题
3
传感器、信息接口、信息通信等方面进行技术攻关，解决多元数据的实时精确采集、不同传感设备间通信以及信息实时高效传输的难题，提供高效、安全、泛在的信息量测能力。智能分析技术迫切需要在多能耦合转换关系分析以及用户的用能和交易行为分析等方面进行攻关，解决海量数据实时分析挖掘的难题。智慧能源管控技术是能源流和信息流高度融合发展的重要体现，推动综合能源服务业务以更加绿高效的方式满足用户定制化、多样化需求，将成为未来综合能源服务的核心业务之一。
能源区块链技术是掌控海量分布式能源，支撑其互动互济、协同优化的重要技术。能源区块链技术迫切需要在智能合约、共识机制、加密算法等方面进行攻关，解决能源调度和交易等信息的分布式记录与存储、能源数据的广泛共享等问题，从而形成与综合能源系统供需相关的信用体系，促进综合能源交易的灵活开展及供需双方的高效协同。目前，能源区块链技术多应用于分布式发电交易、电动汽车充电交易、分布式能源管理领域，未来有望进一步扩展至碳交易、电动汽车分时租赁、能源资产安全化管控等领域。
1.3 模式不断创新
综合能源服务业务主要包含单体式、集成式、平台式3类业务。单体式业务聚焦综合能源服务细分领域的单一解决方案，如分布式光伏、电动汽车充电桩、余热余压利用[20]、节能照明[21]等。集成式业务聚焦一体化、系统化能源解决方案，如园区能源一体化供应[22-23]、建筑绿能源系统[24]、家庭智慧能源系统[25]。平台式业务聚焦供需匹配、信息共享、资本流通，如综合能源服务平台。
以电为中心、单体式业务向集成化发展，采用一体化方式满足用户的多元用能需求成为综合能源服务业务的大势所趋。同时，随着互联网技术与能源技术深度融合，平台化发展模式将在综合能源服务产业发展中扮演越来越重要的角。
1.3.1 以电为中心
从能源生产环节看，可再生能源主要转化为电能加以利用，并且依托大电网提供充足可靠的清洁能源。从能源供应环节看，电能能够连接分布式光伏、冷热电三联供、储能、热泵等综合能源系统内关键要素，并实现灵活、高效控制，是实现多能互补的关键媒介。从能源消费环节看，电能通过电锅炉、电动机、灯泡等设备能够转换成为热能、机械能、光能，除光能外的转换效率达90%以上（光能约为30%），可以高效满足多样化的终端需求。从整体上看，电能能够大范围可靠配置可再生能源，同时具有灵活高效等特征，将成为贯通能源生产、供应、消费全环节的主导能源。因此，以电为中心发展综合能源服务（如图2所示）将是适合中国国情和能源发展趋势的必然选择。
外部
能源网络
终端一小时的故事
能源系统燃气网
电网
热网
电加热
冷网
风电储电
储冷
电制冷
储热
光伏
热泵
夏季制冷
冬季产热
电
热
冷菲律宾国旗
气
需
求
图 2 以电为中心的综合能源系统
Fig. 2 Electricity-centered integrated energy system
1.3.2 单体式向集成式发展
集成式服务模式具有横向、纵向集成两大特征；纵向集成指立足电力自身，打破环节壁垒，促进“源网荷储”协调发展和电力定制业务拓展；横向集成指由电能向其他能源辐射，打破系统壁垒，促进多能互补的综合能源系统集成和跨能源品类服务升级。集成式服务模式能够显著提升能源利用效率，同时实现土地等资源集约利用，使综合能源服务业务形态向“系统化”演变升级，是未来满足用户多元用能需求的主要服务模式。
1.3.3 平台模式
目前，综合能源服务产业发展面临供需匹配困难、资源整合能力有限、供需互信程度不足三大痛点问题。供需匹配方面，综合能源服务专业性强，用户
无法及时意识到自身的用能优化潜
力，导致用能需求具有潜藏性；同时，综合能源
服务的服务周期较长，单个项目执行期为数月至
数十年，导致用户需求具有低频性；用户需求的
潜藏性与低频性，导致供需匹配困难。资源整合
能力不足方面，综合能源服务业务涵盖能源生
产、供应、运维、金融等多个环节，大部分综合
中国电力第 54 卷4
能源服务商不具备全技术、全环节服务能力，尤其需要在运维、金融等领域获取专业化支撑，提升自身资源整合能力，降低能源服务实施成本。供需互信方面，服务商对用户的支付能力缺乏了解，用户对服务商项目建设运营能力也缺乏系统认知，导致供需双方互信程度低。
为解决三大痛点问题，迫切需要以平台模式促进信息对接、资源交汇、信用体系构建，支撑综合能源服务产业高质量发展。
从平台构建来看，需要重点把握核心算法、配套服务、信用体系三大要素。（1）以大数据、云计算等数据处理分析技术为基础，开发核心算法挖掘潜在需求、匹配供需交易。（2）通过平台配套服务，将数据等基础资源以及金融、咨询、运维服务进行共享，满足服务商共性需求，实现资源整合和成本降低。（3）构建用户-服务商双向信用体系，搭建服务商与用户之间的信任桥梁；在用户侧提供服务商信用评级等显性化指标，以全面了解服务商服务能力，在服务商侧提供用户支付能力评价、资金担保等服务，为长期能源服务提供保障。
从图3所示的综合能源服务平台架构来看，应瞄准撮合交易、产业链金融、共享运维、业务底层物联
网解决方案等具有规模效益的功能需求，形成多层次、立体式的平台赋能体系，主要包括交易模块、金融运维支撑模块、物联网服务模块等。
交易子平台旨在建立连接客户和服务商的供需撮合平台，促进供需匹配，为服务商引流，实现浅层赋能。交易子平台为服务商提供线上的产品展示窗口，吸引大量客户上线查看和对比，进而依据客户检索、浏览等数据，分析识别其需求，以智能推送等方式为服务商有效引流。
金融、运维支撑子平台旨在打造产业链关键环节支撑，促进上下游协同，加速行业整体发展，实现中层赋能。金融、运维支撑子平台通过聚合相关资源，打造专业服务平台，为大量聚焦细分领域、具有专业技术优势的企业提供项目落地支撑，推动产业链上下游协同发展。
物联网服务子平台旨在提供项目底层的物联网解决方案，为服务商提供技术、商业模式创新的基础支撑，实现深层赋能。物联网服务子平台采用统一的接口、通信等标准，具有传感、网络、云计算、控制、展示等模块，通过与交易子平台进行数据连接，能够为服务商提供基础开发系统或成熟的定制化端到端解决方案，支撑服务商的商业方案快速部署。
1.4 业态蓬勃发展
综合能源服务产业链条长、市场主体众多，需要充分融入互联网思维理念打造新业态，如图4所示。
构建综合能源服务业态的核心是围绕用户节能降本增值的高品质能源服务需求，通过“综合能源服务+互联网”嫁接互联网技术，重塑价值链和产业链，打造跨界融合、线上线下结合，集能量、信息、金融等要素于一体的新业务组织形态。各类主体通过互联网平台实现线上信息交换和供需匹配对接，通过混合所有制、产业联盟等方法实现线下资源整合和业务落地开展，共同打造“共建、共享、共赢”的综合能源服务生态。
混合所有制方面，推行混合所有制有助于汇聚各方优势力量，加快项目落地。通过联合行业龙头企业、金融机构、业主方等，以项目公司为主要载体，面向投资风险大、技术复杂度高的综合能源项目开展合作，如能源站投资建设、多能源品种能源托管等。项目公司采用“资产所有多元化+运营维护专业化”的方式，实现多方共赢；国有资本和民营资本共同投资建设综合能源项目，依据投资比例等持有项目资产；项目主体设备、输配设施等分别由设备厂家、电力公司等
交易子平台
园区工业企业商业体公共建筑
客户
金融支撑子平台
运维支撑子平台
云计算
传感网络控制展示
物联网服务子平台
数据
交互
数据
交互
数据
交互
……
……
综
合
能
效
国际比较法服
务
多
能
供
应
服
务
分
布
式
清
洁
能
源
服
务
电
动
汽失效分析与预防
车
服
务
市
场
化
售
能
服
务
碳
资
产
服
务
其
他
服
务
图 3 综合能源服务平台架构
Fig. 3 Integrated energy service platform architecture
第 2 期张运洲等：中国综合能源服务发展趋势与关键问题
5
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议