華北某地規(guī)劃多站融合項目，運營期10年，營業(yè)收入包括10MW/20MWh儲能站參與峰谷購售電價差和調(diào)峰調(diào)頻收入4898萬元，運營期結(jié)束后項目凈收益2103萬元，投資回收期為8.1年，具有較高的投資經(jīng)濟性。
多站融合的商業(yè)模式與發(fā)展路徑研究
張越，王伯伊，李冉，弭希瑞
（國網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團有限公司北京分公司）
摘要：多站融合是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設的基礎保障，也是打造新興業(yè)務市場，實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的重要支撐，其發(fā)展已步入深水區(qū)，面臨商業(yè)模式及發(fā)展路徑不明晰的問題。文章論述了多站融合的內(nèi)涵及特點，重點基于運作模式、業(yè)務體系兩方面論述多站融合的商業(yè)模式，并結(jié)合項目實例驗證所提商業(yè)模式的可行性?；诖耍Y(jié)合平安城市分析了多站融合的典型應用場景及其應用價值，并從戰(zhàn)略和策略兩個層面提出“政府引導，企業(yè)運作”以及“核心基礎業(yè)務先行，帶動全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，助力城市級創(chuàng)新”的發(fā)展路徑，促進多站融合深入推廣和應用。
0?引言
當前，我國外部環(huán)境復雜，經(jīng)濟增長明顯放緩，且面臨嚴峻的能源和環(huán)境問題[1–5]，亟需在節(jié)能減排的前提下培育新的經(jīng)濟增長點。鑒于此，國家層面著力推進網(wǎng)絡強國及“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略[6]，大力發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟;國家電網(wǎng)有限公司層面深入落實中央部署，提出“三型兩網(wǎng)、世界一流”的戰(zhàn)略目標。加之用戶對于終端信息處理低延遲、網(wǎng)絡傳輸?shù)蛪毫?、?shù)據(jù)存儲本地化需求的日益增多[7–9]，極大地驅(qū)動了多站融合的建設和運營。
多站融合深入融通能源、信息通信等國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)海量邊緣計算節(jié)點的集約化建設和電力場站及通信資源的精益化利用，可有效推動5G商用以及智能制造、智能家居等數(shù)字產(chǎn)品和服務市場的開發(fā)，助力我國產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟發(fā)展。同時，通過分布式新能源發(fā)電站、儲能站的建設，可降低棄風棄光率，促進新能源消納，實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展。現(xiàn)階段，對于多站融合的商業(yè)模式研究較少，多集中于變電站、儲能站、數(shù)據(jù)中心站間供電模式研究，以及5G通信基站與邊緣數(shù)據(jù)中心站的融合共用場景研究等。文獻[10-12]結(jié)合數(shù)據(jù)中心對于供電可靠性的要求，對數(shù)據(jù)中心的供電模式及供電系統(tǒng)進行了論述和研究。文獻[13-14]對面向5G網(wǎng)絡的邊緣計算技術(shù)、邊緣計算平臺等進行了研究，闡述了面向5G網(wǎng)絡的邊緣計算節(jié)點在時延敏感型業(yè)務和大帶寬類業(yè)務場景中的應用。文獻[15]研究了5G網(wǎng)絡中移動邊緣計算在本地內(nèi)容緩存類應用、業(yè)務處理與優(yōu)化類應用、本地分流類應用、網(wǎng)絡能力開放類應用中的典型應用模式。本文將深入分析多站融合內(nèi)涵及其特點，論述其商業(yè)模式及發(fā)展路徑，打破電力原有技術(shù)和業(yè)務的深度捆綁，開展行業(yè)融合化應用研究，提升全行業(yè)資源優(yōu)化配置效率。
1?多站融合內(nèi)涵及其特點
1.1?多站融合的內(nèi)涵
“多站融合”是對變電站、充換電(儲能)站和數(shù)據(jù)中心站三站合一的延伸和擴充，需要注意的是，基于變電站部署的數(shù)據(jù)中心站，相對于核心數(shù)據(jù)中心均屬于邊緣計算節(jié)點?！岸嗾尽背藗鹘y(tǒng)三站以外，還包括5G通信基站、北斗地基增強站、分布式新能源發(fā)電站、環(huán)境監(jiān)測站等在內(nèi)的信息通信和能源環(huán)境相關(guān)基礎設施及系統(tǒng)平臺;“融合”即通過“多站”的建設，業(yè)務上實現(xiàn)能源、信息通信、政務等領域的融合，服務主體上實現(xiàn)電網(wǎng)企業(yè)、通信運營商、政府相關(guān)委辦局等的協(xié)同。綜上， “多站融合”以提高資源利用效率、促進業(yè)務跨界融合為目標，具備開放共享、深度協(xié)同的資源和數(shù)據(jù)服務能力。
1.2?多站融合的特點
多站融合具有融合化、高速化及效益化的特征。 ①“融合化”即通過電力通信資源的復用，多站間的空間融合化建設，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置，并基于多站間的業(yè)務進行跨界業(yè)務融合應用。②“高速化”即通過5G基站、邊緣數(shù)據(jù)中心站的廣泛布點，為高清視頻數(shù)據(jù)的傳輸提供高速網(wǎng)絡，并支持高速渲染、低時延工業(yè)控制等應用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的低延遲性及業(yè)務響應的高即時性。③“效益化”主要體現(xiàn)在三方面，一是能源領域，多站融合通過對分布式新能源發(fā)電站、儲能站的建設，可有效促進新能源消納，降低棄風棄光率，提高發(fā)電企業(yè)售電收益，降低電網(wǎng)企業(yè)輸配電網(wǎng)改造和變壓器擴容成本，并可降低用戶用能成本，實現(xiàn)多方受益;二是信息通信領域，通過電力場站、桿塔溝道的對外開放共享，可有效匹配5G基站、北斗地基增強站、邊緣數(shù)據(jù)中心站等的建設及布點需求，降低通信運營商、鐵塔公司等投資主體的信息通信基礎設施投資;三是政務領域，多站融合建設可為氣象、環(huán)保、公安、城管等政府部門提供廣泛的場站、桿塔溝道資源以及高速的電力通信和數(shù)據(jù)響應資源，助力政務服務降本增效。
2?多站融合的商業(yè)模式
2.1?多站融合的業(yè)務體系
多站融合的業(yè)務橫向跨越能源、信息通信、政務等多個行業(yè)領域，縱向貫通咨詢設計、設備制造、系統(tǒng)集成、運營運維等全產(chǎn)業(yè)鏈體系，通過業(yè)務融合化發(fā)展可開拓新興市場和業(yè)務藍海?；跈M向維度，多站融合業(yè)務囊括電力場站、桿塔溝道、電力通信資源等基礎設施的共享租賃及設備安裝運維服務，日常及應急電力供應、定位及導航、5G通信等特定單領域業(yè)務服務，智慧城市、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能家居等多領域融合性服務?；诳v向維度，通過多站融合的建設和運營，可引入咨詢設計機構(gòu)、產(chǎn)品提供商、解決方案提供商、系統(tǒng)集成商、運營運維服務提供商等多樣化市場主體，提供多站融合相關(guān)端到端的咨詢設計服務，涵蓋芯片、智能終端、通信硬件等的產(chǎn)品和解決方案的提供服務，基礎設施資源與應用系統(tǒng)等軟硬件的集成服務，以及多站的特色化運營運維服務。
2.2?多站融合的運作模式
基于云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)，整合各類市場資源對變電站、充換電（儲能）站、邊緣數(shù)據(jù)中心站、5G通信基站、北斗地基增強站、分布式新能源發(fā)電站、環(huán)境監(jiān)測站等多站進行融合化建設和精準化運營，為能源用戶、通信用戶、電網(wǎng)企業(yè)及政府等其他市場主體提供多元化、互動化、定制化的服務，提高市場活力和經(jīng)濟發(fā)展驅(qū)動力，具體的運作模式如圖1所示。
對于規(guī)劃及建設期，為避免規(guī)劃沖突、產(chǎn)權(quán)糾紛等問題，方便后期運營，應采用“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設計、特色化建設”的模式。由電網(wǎng)企業(yè)或其他電力基礎設施產(chǎn)權(quán)單位依據(jù)電力場站、桿塔溝道資源情況，統(tǒng)籌平衡各站建設需求，對邊緣數(shù)據(jù)中心站、充換電（儲能）站、5G通信基站、北斗地基增強站等在電力基礎設施上的空間布局、配套供電系統(tǒng)等進行統(tǒng)一規(guī)劃和設計?；诖?，可由電網(wǎng)企業(yè)、多站投資主體、具有電力及信息通信等行業(yè)的跨行業(yè)融合化建設優(yōu)勢的機構(gòu)，依據(jù)各站建設需求進行特色化建設。
圖1 多站融合的運作模式
Fig.1 Operation mode of multi-station integration
對于運營期，應制定分階段的運營思路。運營初期，可在投資少、見效快、條件成熟的區(qū)域開展多站融合試點，并基于變電站新建或改造需求優(yōu)先建設邊緣數(shù)據(jù)中心站、充換電（儲能）站和5G通信基站，面向政府和各類企業(yè)提供多樣化服務。①面向政府側(cè)，基于公安、城管等委辦局專業(yè)化監(jiān)控、監(jiān)測設備的安裝需求，通過多站融合建設可提供電力場站及桿塔溝道租賃、監(jiān)控監(jiān)測設備安裝及一體化運維等服務，相應收取基礎設施租賃費、設備安裝費及運維費。②面向企業(yè)側(cè)，基于通信運營商、鐵塔公司的5G基站布點需求及互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的業(yè)務布局需求，通過多站融合建設可提供電力場站及桿塔溝道租賃服務、5G設備安裝及運維服務，邊緣數(shù)據(jù)中心機柜租賃服務、充換電站售電服務、儲能站售電及電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻等輔助服務，相應收取基礎設施租賃費、 5G設備安裝費和運維費、機柜租賃費、充換電服務費、儲能售電及輔助服務費等。
運營步入成熟期后，多站融合進行全面推廣及應用，并面向政府側(cè)和企業(yè)側(cè)提供深入業(yè)務的數(shù)據(jù)增值服務，支撐智慧城市、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及智能家居等的建設和應用。
華北某地多站融合項目基于上述“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設計、特色化建設”模式及其運營思路進行項目成本及收入測算。該項目結(jié)合周邊負荷現(xiàn)狀及未來規(guī)劃，以當?shù)卮髷?shù)據(jù)中心為核心，規(guī)劃建設2×63 MVA的110 kV智能變電站、10MW/20MWh儲能站、120 kW一體化大功率直流充電樁75臺、1640 kW分布式光伏電站、10個邊緣數(shù)據(jù)中心。根據(jù)多站融合項目建設規(guī)模，該項目建設投資8643萬元，其中邊緣數(shù)據(jù)中心投資50萬元、儲能站投資5995萬元、充電設施投資1600萬元、分布式光伏電站投資998萬元。項目運營期為10年，營業(yè)收入包括儲能站峰谷購售電價差和調(diào)峰調(diào)頻收入4898萬元；分布式光伏電站以平均日照小時數(shù)1400h，發(fā)電效率逐年降低2%測算營業(yè)收入1575萬元；充電站以日均充電車輛400輛，充電服務費0.45元/kWh的標準測算營業(yè)收入3260萬元；邊緣數(shù)據(jù)中心以50面機柜，開通率由運營初期60%逐年增至100%測算營業(yè)收入2730萬元。綜上，該項目總營業(yè)收入 12463萬元，運營成本約1717萬元，考慮到項目回收前期建設投資8643萬元，運營期結(jié)束后項目凈收益2103萬元，投資回收期為8.1年，具有較高的投資經(jīng)濟性。
3?多站融合的典型應用場景
多站融合的一個典型應用場景是平安城市，如圖2 所示。平安城市即通過技防、物防、人防、管理系統(tǒng)的協(xié)同配合來滿足城市治安管理和社會安全防控的需求，助力平安和諧城市建設［16–18］。平安城市依賴于大規(guī)模視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設，借助多站融合提供的大量邊緣計算能力和高速、泛連接通信網(wǎng)絡，并結(jié)合人工智能技術(shù)可實現(xiàn)公安海量監(jiān)控視頻、圖片數(shù)據(jù)的快速傳輸、高效解析以及預警、布控、應急處置的實時決策［19–22］。
感知層多樣化的感知設備作為平安城市的“觸角”，可實時感知車流、人流并進行異常上報，可依托電力桿塔資源進行建設；網(wǎng)絡層多元化網(wǎng)絡作為平安城市的 “神經(jīng)系統(tǒng)”，負責接入設備與后臺的通信連接以及省、市、區(qū)級公安系統(tǒng)的聯(lián)通，可依托高速互聯(lián)的電力通信網(wǎng)絡進行建設，并結(jié)合公安業(yè)務提供差異化的專網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)部署；計算分析層依托邊緣數(shù)據(jù)中心建設“平安大腦”，完成海量視頻、圖像數(shù)據(jù)的快速有效分析和識別判斷，可依托35、110、220 kV等多電壓等級的變電站進行邊緣數(shù)據(jù)中心建設，實現(xiàn)業(yè)務快速決策和及時響應。
4?多站融合的發(fā)展路徑
多站融合作為新興業(yè)務，且涉及能源、信息通信等多個領域，資源整合存在一定的障礙，亟需統(tǒng)籌考慮政府和各個市場主體，從戰(zhàn)略和策略兩個層面上制定發(fā)展路徑。
1）戰(zhàn)略層面上，采取“政府引導，企業(yè)運作”的戰(zhàn)略方針。當?shù)卣Y(jié)合本地清潔能源消納、科技示范等特色化需求，給予資本、技術(shù)的適度引導和政策傾斜，激發(fā)電網(wǎng)企業(yè)、新能源企業(yè)、運營商、云服務商等市場主體以及相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員積極參與多站融合建設和運營，進而激發(fā)市場更多的活力，形成市場發(fā)展內(nèi)生動力，推動“多站融合”相關(guān)市場的建立和完善?；?“政府引導，企業(yè)運作”的戰(zhàn)略方針，同樣將推動“多站融合”相關(guān)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建設和發(fā)展，通過基礎設施提供商、硬件廠商、云服務商、運營商、解決方案提供商等市場主體的轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新，開拓聯(lián)合運營、共創(chuàng)共贏發(fā)展模式，推進健康有序的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系的建設。
2）策略層面上，采取“核心基礎業(yè)務先行，帶動全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，助力城市級創(chuàng)新”的發(fā)展路徑。以5G布點為切入點，逐步引入邊緣數(shù)據(jù)中心建設，帶動能源、信息通信領域，包括芯片研發(fā)、設備制造、運營運維等在內(nèi)的全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，同時通過環(huán)境監(jiān)測站、北斗地基增強站、儲能站、分布式新能源發(fā)電站等的集約建設和協(xié)同發(fā)展，為新型智慧城市建設注入動力引擎?！岸嗾救诤稀背跗诘暮诵幕A業(yè)務應主要以變電站、5G基站和邊緣數(shù)據(jù)中心的集約建設和運營為主，并通過5G基站和邊緣數(shù)據(jù)中心形成的廣覆蓋、低延遲、大帶寬的通信網(wǎng)絡和即時響應的邊緣計算能力，支撐新興智能化服務應用需求。隨著核心基礎業(yè)務體系的成熟和發(fā)展，可引入環(huán)境監(jiān)測站、北斗地基增強站、儲能站、分布式新能源發(fā)電站等站點的建設和運營，逐步形成區(qū)域級、城市級的集約共享、創(chuàng)新融合發(fā)展能力。
圖2 多站融合在平安城市中的應用
Fig.2 Application of multi-station integration in the Safe City
5?結(jié)語
本文立足于多站融合的內(nèi)涵及其特點，圍繞商業(yè)模式和發(fā)展路徑開展研究。重點論述了多站融合的運作模式和業(yè)務體系，并結(jié)合平安城市這一典型應用場景，分析多站融合的應用價值。在此基礎上，從戰(zhàn)略和策略兩個層面提出“政府引導，企業(yè)運作”、“核心基礎業(yè)務先行，帶動全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，助力城市級創(chuàng)新”的發(fā)展路徑，為多站融合的市場化應用和推廣提供一定的指導和借鑒。未來可進一步開展電力場站出入安全、信息安全、消防安全等在內(nèi)的多站融合安全管理研究，實現(xiàn)多站融合建設運營項目的廣泛落地。
