上海黄浦区“互联网+”智慧能源发展规划研究

黄浦区发展改革委员会

上海市节能减排中心

党的十九大提出，要推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合。国务院将能源与互联网融合发展作为重点领域之一予以大力推进，国家发改委、能源局、工信部于2016年初发布《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》，对我国能源互联网发展进行部署。为贯彻落实相关要求，进一步加强黄浦区能源需求侧管理和供需衔接，提升能源综合效率，优化能源资源配置，创建低碳示范城区，开展黄浦区“互联网+”智慧能源发展规划研究。

1 能源互联网发展概述

能源互联网作为能源发展的一个新概念，近年来得到了业内的普遍重视和关注。作为一个还在持续发展中的事物和能源发展的新形态，各方面对能源互联网的认识还不尽一致，但在以下几个方面的特征和内涵已基本取得共识：

（1）注重供需平衡，即能源互联网更加注重能源供需的匹配，通过对供应侧的智能化建设、需求侧的有效管理以及储能等技术的应用，实现供需的相互协调；

（2）注重分布式能源，即能源互联网更加注重燃气分布式供能、分布式光伏、新能源汽车等新型的“分布式”供用能方式的发展，鼓励分布式能源的接入和应用；

（3）注重能源大数据应用，即能源互联网更加注重对能源实物流的副产品信息流的应用，通过能源大数据的分析和互联网通讯技术的应用，加强能源流的跟踪和管理，提高能源开发利用效率；

（4）注重能源市场，即随着传统能源价值形成机制日趋不能满足社会发展需求，新技术和新模式促使分布式能源比重逐步升高，能源数据体系构建的完善和商业价值得到挖掘，实时互动、公平开放的能源市场建立将是能源互联网发展的内涵之一。

（5）在能源互联网的上述特征和内涵中，核心特征是将能源信息数据的互联网化，即通过在电网、热网等能源供应、传输、消耗各环节安装大量数据采集传感装置，采集各类能源运行数据，并通过云计算和大数据技术进行分析处理，进而实现更为高效的能源管理。随着相关技术和商业模式的逐步成熟，能源将逐步完成类互联网变革，形成如图1所示的能源互联网基本架构。

2 能源互联网发展情况

2.1 能源互联网发展基础条件

（1）能源供应总体宽松。近年来，按照本市能源发展规划，黄埔区大力推进能源基础设施建设，电力、燃气等能源供应的保障能力、管理水平逐步提高，基本满足负荷需求。其中，电力主要由10座110 kV变电站、21座35 kV变电站供应，配网供电容量共计189.6万kVA，区域容载比达到2.0，供电可靠率达到99.99%；分布式光伏装机容量约650 kW、楼宇式燃气分布式供能装机容量达到700 kW；电动汽车充电设施已基本覆盖全区，其中充电站点124个，充电桩1 108个。

（2）能源消费增速趋缓。近年来，黄浦区积极推进能源消费控制工作，已取得显著的成效。2016年黄浦区能源消费总量为126.55万t标准煤，同比增长1.7%，满足年均增长不超过2%的控制要求；人均能源消费量约2 t标准煤，单位增加值能耗为0.13 t标准煤/万元，均处于全市最低水平。

（3）商务楼宇需求侧管理试点率先启动。作为商业建筑密集的中心城区，区域用电负荷峰谷差大。2016年区域内办公建筑、商场建筑单日最大峰谷差占最高负荷比重分别达到88%、67%。针对此特点，黄埔区积极开展需求侧管理工作，引入54栋商业楼宇开展试点，实现多次在线调峰，并于2016年成功申报国家级商业建筑需求侧管理示范项目，取得了良好的示范效果。

（4）初步建立重点楼宇和单位用能监管体系。已建成大型公共建筑和机关办公建筑能耗监测平台，实现对233栋建筑的在线监测；对22家重点用能单位、134栋重点用能建筑定期报送的数据进行分析和节能目标公示等管理。

2.2 能源互联网发展需解决的问题

（1）能源供应安全保障能力尚有提高空间。由于配电网架还有待完善等原因，“十二五”期间黄浦区户均停电时间仍达到52.8 min，与东京（5 min）、法兰克福（7.9 min）等国际先进城市相比，供电可靠性仍有差距。打浦桥、南京东路、董家渡等部分区域在极端条件、个别时段仍会出现电力供应紧张情况。

图1 能源互联网基本架构

（2）分布式能源有待进一步发展。目前区域光伏、燃气三联供等分布式能源的发展规模仍较小，区域内能源供应方式单一，仍依赖常规能源供应方式，应结合实际情况适度发展分布式能源，优化区域内的能源供应结构，与常规能源协同运行，提高能源供应的保障能力。

（3）能源供需还需进一步平衡和衔接。随着商办建筑进一步开发建设，区域用电峰谷差还将进一步增大，部分区域、时段的能源供需平衡矛盾较为突出。在此情形下，宜采取互联网手段，通过进一步强化需求侧管理和需求侧负荷调控，使电力负荷和供应容量区域平衡和匹配。

（4）能耗监测平台功能需继续加强。建筑能耗监测平台数据接入准确率有必要提升，需要进一步强化数据接入管理、创新数据运维机制。平台功能尚不能完全满足政府和用户精细化节能管理的要求，需进一步完善平台功能、加强能源大数据的应用，以达到平台的预期效果。

（5）能源市场模式有待创新。目前区域开展的需求侧管理、建筑能耗监测、电动汽车充电设施、分布式供能等项目无论是建设还是运营都比较依赖政府补贴，还没有形成切实可行的商业模式和创新机制，有必要在能耗监测平台功能完善的基础上，从供需两侧探索新的市场模式，建立长效推进机制。

3 黄浦区能源互联网发展目标

3.1 总体目标

围绕黄浦区建立安全、清洁、高效、可持续的现代能源体系的要求，以能源智能化、信息化为基础，以强化建筑节能管理和降低用电峰谷差为抓手，建立信息对称、多能协同、供需互动、交易开放的能源互联网体系架构，提升区域能源利用效率，实现高效、可靠、清洁、智能的多种能源互补、供需无缝衔接的能源互联网，推进黄浦区成为以智慧能源为特色的中心城区低碳发展典范。

3.2 规划指标

（1）供需平衡方面

电网发展：至2020年，本区配电网供电可靠率不低于99.998%，配电自动化覆盖率达到100%，配电通信网覆盖率达到100%，智能电表覆盖率达到100%。至2025年，供电可靠率不低于99.999 8%。

需求侧管理：至2020年，虚拟电厂容量50MW，自动需求响应能力10 MW。至2025年，虚拟电厂容量100 MW，自动需求响应能力20MW。

储能发展：至2020年，结合区域电力用户负荷特点，在大型公共建筑积极推广2～3个储能示范工程。至2025年，推进储能的普遍应用。

（2）分布式能源方面

燃气分布式供能：至2020年，黄浦区新增燃气分布式供能装机容量1 MW。至2025年，新增装机容量5 MW。

光伏发电：积极推广光伏发电项目，利用学校、医院、政府办公大楼等建筑屋顶建设，至2020年，黄浦区新增光伏装机容量1 MW。至2025年，新增装机容量2 MW。

充电设施发展：至2020年，基本建成多点分散、密度较高的服务网络，公共充电设施数量达到1 300个。至2025年，公共充电设施数量达到2 000个。

（3）能源大数据方面

至2020年，基于建筑能耗监测平台搭建区域能源大数据平台，实现建筑全能源数据接入，具备对重点用能单位和建筑进行节能管理、考核、需求侧管理等功能。至2025年，平台实现供需侧数据全面接入，具备辅助决策、能源精细化管理和能源交易等功能。

（4）能源市场方面

至2020年，在需求侧管理的基础上，按照国家电力体制改革工作的总体部署，对若干建筑或区域开展需求侧负荷调节交易、建筑用能直接交易、分布式能源直供电交易的能源市场试点；若干区域开展增量配电业务试点。至2025年，基本形成能源市场交易体系。（详见表1）

4 黄浦区能源互联网发展的重点任务

4.1 推动构建区域能源局域网

进一步完善区域配电网建设。加强配电网与城市控制性详细规划相对接，推进110 kV紫霞、福州、东江阴站、牯岭、世博三站等站点建设，扩建金陵站、新东门站、南京站，基本解决区域热点地区用电紧张局面。加快老旧小区配电网改造，推进“光明工程”建设，支撑老城厢升级扩容。提升配电网智能化水平，推进关键节点自动化覆盖，配置“三遥”终端，实现故障定位自动化、网架分析智能化、配网调度可视化。

（1）强化能源信息智能化采集系统建设。以现有建筑能耗监测系统为基础，全面推进用电信息自动采集和建筑用户安装分项计量设施，逐步实现建筑的电、气、冷热等多种能源种类的全面监测，推进终端用户安装类型多样的智能化终端设施。

（2）构建区域能源局域网。以配电网为骨干网络，以智能化数据采集终端为节点，汇聚分布式光伏、燃气分布式供能系统、电动汽车充电设施、楼宇需求侧负荷调控和储能设施，以在现建筑能耗监测平台为基础上建设的区域能耗监测平台为枢纽，逐步构成区域电、气、冷热等多种能源高效集成互补、接入本市电力、燃气等能源主干网运行的区域能源局域网。

4.2 深入开展需求侧管理

（1）完善区域需求侧管理平台。大力推进黄浦区商业建筑虚拟电厂建设，至2020年，建设完成基本覆盖黄浦区商业建筑的虚拟电厂，虚拟电厂容量50 MW，自动需求响应能力10 MW，二次调频能力2 MW，年虚拟发电运行时间不小于50小时。将分布式光伏、储能、充电桩等多种数据接入平台，实现数据处理、在线预警、电能质量分析、能效分析和双向互动等功能，进一步扩大需求侧负荷相应范围和程度。

（2）探索储能系统示范应用。探索结合上海南市发电厂、世博城市最佳实践区等分布式光伏项目，合理配置储能系统，实现平滑出力波动、提升消纳能力、为电网提供辅助服务等功能；探索在恒基名人购物中心、金融广场等用电规模较大的商办建筑内，配套建设储能系统，利用储能电池削峰填谷的特点，参与需求响应；探索通过构建储能系统综合管理平台，将存量的分布式储能设备通过互联网进行有效管控和运营，实现对储能设备的网络化管理。

（3）探索多种能源、不同主体参与需求响应模式。探索建筑楼宇、电动汽车、储能等需求侧资源参与需求响应，研究建筑、园区、小区不同层次的用能主体及综合能源服务商等新型市场主体的参与方式和运行模式。

（4）完善需求侧响应的管理机制。制定和细化参与者补贴标准，建立并完善需求响应的市场交易模式；建立统一的信息交互标准，实现设备、系统之间的互联互通。

4.3 大力发展分布式能源

表1 黄浦区“十三五”期间主要发展指标

促进燃气分布式供能发展。在医院、宾馆、大型商场等建筑物及区域推进燃气分布式供能项目，力争至2020年燃气分布式供能新增装机容量1 MW。推进红房子等分布式供能系统示范项目建设。

推进屋顶分布式光伏开发。重点推进重庆南路139号区机关大楼、黄浦区老年护理医院等公共机构建筑的屋顶分布式光伏开发，力争至2020年黄浦区新增光伏装机容量1 MW。

加强电动汽车发展。鼓励区内公交车、通勤班车等公共服务车辆开展新能源车辆更新和替代；继续推动电动汽车充电基础设施配套建设，至2020年基本建成多点分散、密度较高的服务网络，公共充电设施数量达到1 300个以上。

4.4 探索推进区域新能源车与电网智慧互动

（1）试点布局新能源汽车V2G（Vehicle to Grid）项目。选取区域内楼宇用电负荷波动较大、充电设施较多的区域，组织相关企业对充电站点进行适当改造，在现有充电供能的基础上加设放电功能，在楼宇用电高峰期间，试点新能源汽车向电网放电，就地平衡楼宇负荷。加强新能源汽车充放电管理，根据车辆用途合理安排充放电时间，进行有序管理，实现电网负荷低谷时电动汽车充电、负荷高峰时电动汽车向电网馈电，达到削峰填谷的效果，协助电网优化运行。组织供电企业及区域内相关充电设施运营企业等探索电动汽车与公共电网互馈的新的运行模式。

（2）组织开展新能源汽车V2H（Vehicle to Home）示范。选取电力条件较好的新建小区，以电动汽车动力电池为储能载体，在用电低谷时对电动汽车进行充电，在用电高峰为家庭供电，开展V2H项目的试点示范。

（3）探索开展V2V（Vehicle to Vehicle）的应急充电模式。组织区内有关新能源汽车运营企业，研究充电站无空余桩位或负荷不足而无法为小型电动汽车充电时，电动大巴作为补充电源为小型电动汽车充电的运行模式。结合拟建的V2G项目或分时租赁站点，根据嘉定供电公司的相关技术规程，开展V2V项目的试点工作。

4.5 构建区域能源大数据平台

（1）完善建筑能耗监测平台。进一步拓展监测楼宇范围和能源品种，增加燃气、分布式光伏、充电桩、燃气分布式供能系统、需求侧负荷调节、重点用能单位和楼宇用能等信息采集。加强监测能耗数据在楼宇能耗费用收费管理、电力负荷精细化预测和管理的衔接。创新平台数据接入运维机制，加强数据采集、传输设备信息库建设和动态管理，在建筑能耗监测平台的基础上拓展数据智能运维功能，创新运营远程运维等长效机制，进一步提升接入数据质量，为平台发挥预期功能奠定基础。

（2）夯实平台精细化节能管理功能。加强大数据分析，分析平台数据与区承担节能指标、重点用能单位承担指标、重点用能楼宇能效水平变化等数据的关联关系，强化数据预测预警和辅助决策功能，并加强建筑业主、设备类型等能耗相关信息的收集分析，研究建筑能耗与入住率、经济、气象、环境等各方面的关系，为政府后续针对重点用能单位、建筑开展能耗对标、节能考核，乃至后续差别化电价等精细化管理工作提供坚实的数据基础。

（3）探索开展能源供需数据衔接和互动。逐步接入区域配电网、燃气等供应侧数据，基于建筑能耗监测平台，整合能源供应侧、传输侧、消费侧各环节的能源数据，构建以供需衔接、多能互补为特征的区域能源大数据平台。在此基础上，建立基于精确需求导向的能源规划模式，指导区域内能源设施合理布局，提高能源规划的科学性、合理性。

（4）强化平台对外综合服务功能。加强平台能耗监测数据与楼宇、重点用能单位能源审计等的衔接，研究楼宇节能潜力及光伏、分布式供能、充电桩等新技术的应用潜力。在保障信息安全的前提下，根据需要采取适当方式逐步向区域用能单位、物业管理单位，以及符合有关要求的节能服务企业及充电桩、光伏、分布式供能系统等潜在投资商公开相关数据，实现数据共享，从而推动节能潜力挖潜和新技术应用。基于对能源大数据的信息挖掘和智能预测，鼓励各类企业开展面向能源生产、流通、消费等环节的增值服务，探索开展建筑用电直接交易、需求侧负荷辅助服务交易等业务。

4.6 探索开展能源市场交易

（1）试点开展区域配售电业务。积极推进配售电改革工作，依托世博城市实践区、创意园区等小区域现有配售电网架，向社会资本开放售电业务，多途径培育售电侧市场竞争主体，以区内用电负荷、充换电设施和光伏发电系统等项目为基础，积极购买区域外电力，在按规定缴纳输配电费用后，开展区域内配售电业务，以提高能源利用效率，提高供电安全可靠性。

（2） 探索开展区域楼宇用电直接交易。依托建筑能耗平台，引入社会资本，将监测的楼宇用电打包，作为整体参与本市直接与本市发电企业或市外清洁电力开展交易，使用户拥有更多选择权，促进能源资源优化配置。

（3）启动开展楼宇需求侧负荷调节交易。在已有区域需求侧调节工作的基础上，深入挖掘各楼宇需求侧调节的潜力，研究开展负荷调节等辅助服务市场交易，包括区域内参与交易的主体、交易品种、交易机制，以及区域需求侧负荷与本市电力辅助服务市场的衔接机制等，并根据实际情况启动楼宇需求侧负荷调节交易。

（4）培育能源互联网服务创新产业发展。结合能源市场交易开展，鼓励和支持具有技术引领、模式创新的能源互联网创新创业；鼓励能源互联网金融领域创新；鼓励传统能源企业、研发机构、技术服务企业等开展跨界合作；培育能源大数据相关的互联网企业。

4.7 打造智慧能源示范区域

（1）打造智慧能源示范园区。选择世博城市实践区、八号桥等园区，建设分布式光伏、燃气分布式供能、储能等项目，实现电、热、冷等多种能源生产、传输、消费全过程实时监控，探索供需衔接、多能互补的运行模式，试点开展配售电业务，形成可复制、可推广的智慧能源示范园区建设和管理经验。

（2）打造智慧能源示范小区。在部分电力接入条件较好的小区，结合智能用电、家电等应用，构建社区能源公共服务平台，实现对全景用能，包括对家电应用、分布式光伏、电动汽车充电等的监测和控制，提升终端负荷的灵活可控性，探索示范家居领域的智慧能源应用。

（3）打造智慧能源示范楼宇。针对部分需求侧调节能力较大的楼宇，构建楼宇微能网，完善建立楼宇需求侧管理平台，探索开展对楼宇用电负荷、充电设施、储能设施、分布式光伏、燃气三联供等系统的联合调控，实现更大范围、更大程度的消峰填谷效应。

5 黄浦区能源互联网发展的保障措施

5.1 加强组织管理，推进项目落地

以区域列入国家需求侧管理示范项目为契机，构建区能源互联网推进领导小组，由区分管领导担任组长，办公室设在发展改革委，统筹协调各有关部门，对区内能源互联网发展重大事务进行决策、协调和推进。将能源互联网相关目标和任务纳入区节能低碳工作年度安排，落实责任分工和推进机制，推动项目落地。

5.2 积极对接主管部门，加强专业服务机构支撑

加强与国家、市两级有关主管部门的交流，就国家和本市有关部门电力体制改革、能源互联网建设、需求侧管理等相关工作对接，争取将全区能源互联网方案及世博城市实践区等区域增量配电方案，列为国家和本市智慧能源示范、电力体制改革增量配电试点项目。支持各类专业咨询服务机构，在智慧能源等领域开展具有前瞻性课题研究，为区域能源互联网及各类能源项目的技术方案、投融资方案等提供专业服务，为区域能源互联网推进提供蓝图和指导。

5.3 拓宽资金渠道，完善投融资机制

在区内现有节能低碳等相关扶持资金的基础上，充分发挥市场机制作用，大力推行能源互联网项目的市场化运作，广泛吸纳社会资本、外商投资、国外金融机构等社会各类资金投入。探索风险投资、产业基金以多种形式参与智慧能源技术应用和产业创新。与银行等金融机构、专业咨询机构开展发行专项债券、股权交易、众筹、PPP等方式进行投融资项目的研究，加快示范项目建设。