摘要：為了支撐泛在電力物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略發(fā)展，深化推進綜合能源服務(wù)，為智慧城市建設(shè)提供整體解決方案，研發(fā)了區(qū)域智慧能源綜合服務(wù)平臺并進行了應(yīng)用探索。闡述了平臺的總體定位、服務(wù)對象和功能設(shè)計；按照能源物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層設(shè)計了平臺的4層架構(gòu)，提出了“混合云”的架構(gòu)模式；最后介紹了平臺支撐區(qū)域能源運營，開展電能質(zhì)量監(jiān)測、能耗分析、虛擬電廠、智能運維等，以及平臺在各省市區(qū)域內(nèi)的實際應(yīng)用情況，為智慧能源綜合服務(wù)平臺的設(shè)計、開發(fā)和應(yīng)用提供了一種可行方案。
關(guān)鍵詞：智慧能源；綜合服務(wù)平臺；能源物聯(lián)網(wǎng)；綜合能源服務(wù)；能源生態(tài)圈
0 引言
物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計算等互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與信息技術(shù)、數(shù)字技術(shù)深度融合，引發(fā)了能源系統(tǒng)的深刻變革。電力體制改革的深化及多元化市場服務(wù)需求進一步推進能源企業(yè)向智慧能源綜合服務(wù)商轉(zhuǎn)型。國家電網(wǎng)有限公司提出“三型兩網(wǎng)”的戰(zhàn)略目標，以及泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略部署，對電力企業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)。開展智慧能源綜合服務(wù)已成為提升能源效率、拓展新業(yè)務(wù)的增長點，成為促進競爭與合作的重要發(fā)展方向。
國外能源互聯(lián)網(wǎng)起步較早，歐洲重點在多種能源協(xié)同優(yōu)化互補、能源系統(tǒng)間的協(xié)同方面有較多探索，如德國的E-Energy項目主要就是開展能源系統(tǒng)和通信信息系統(tǒng)間的集成，包括智能發(fā)電、智能電網(wǎng)、智能消費和智能儲能4個方面；美國比較典型的為綜合能源系統(tǒng)（IES）發(fā)展計劃，旨在提高清潔能源供應(yīng)和利用比重，進一步提高社會供能系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟性；日本側(cè)重于實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和能效提升，同時促進可再生能源規(guī)模化開發(fā)。國內(nèi)目前也加快了綜合能源服務(wù)的研究與應(yīng)用，傳統(tǒng)能源企業(yè)和市場化能源企業(yè)等都紛紛布局，在交通、醫(yī)療、機場及大型工業(yè)園區(qū)、社區(qū)開展平臺搭建、商業(yè)模式探索等研究及應(yīng)用。
本文在已有綜合能源運營監(jiān)控平臺建設(shè)技術(shù)和應(yīng)用經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，在平臺部署架構(gòu)、能源智慧化服務(wù)、能源管理專業(yè)算法等方面進行了擴充與升級，研發(fā)了區(qū)域智慧能源綜合服務(wù)平臺，提出了平臺總體定位、架構(gòu)設(shè)計、應(yīng)用案例，為服務(wù)能源監(jiān)管者、能源消費者、能源運營商、能源產(chǎn)品與服務(wù)商開展智慧能源綜合服務(wù)提供參考。
1 智慧能源綜合服務(wù)平臺總體定位
1.1 總體定位
區(qū)域智慧能源綜合服務(wù)平臺緊跟國家電網(wǎng)有限公司“三型兩網(wǎng)”發(fā)展戰(zhàn)略，融入泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)思路，以能源物聯(lián)網(wǎng)和時空信息為基礎(chǔ)，集能源監(jiān)控、能源分析、能源管理、能源服務(wù)、能源交易、能源生態(tài)“六位一體”，貫穿能源產(chǎn)業(yè)服務(wù)全過程，以時空智能分析能力提高能源管理效率和降低用能成本，構(gòu)建能源管理的“大腦”和能源市場的“淘寶”，能夠為政府、能源消費者、能源運營商、能源產(chǎn)品與服務(wù)商等能源領(lǐng)域四大類用戶，提供綠色、安全、經(jīng)濟、高效、增值的綜合能源信息化智慧服務(wù)，構(gòu)建共贏、共享的能源生態(tài)圈。
1.2 服務(wù)對象
區(qū)域智慧能源綜合服務(wù)平臺面向政府、能源消費者、能源運營商、能源產(chǎn)品商4類用戶，針對不同用戶的差異化需求提供綜合能源服務(wù)。
1.2.1 能源監(jiān)管者
通過構(gòu)建智慧能源綜合服務(wù)平臺，為政府提供有效的能源監(jiān)管手段，為政府相關(guān)政策制定及智慧城市建設(shè)提供可靠支撐，構(gòu)建以電為中心的智慧應(yīng)用能源生態(tài)圈。支持區(qū)域能源分析，掌控能源消費動態(tài)；提供能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化，增加清潔能源配給；挖掘節(jié)能減排空間，推動綠色循環(huán)發(fā)展；優(yōu)化高耗能企業(yè)消費配比，加快能源消費結(jié)構(gòu)升級。
1.2.2 能源消費者
面向企業(yè)、公共服務(wù)機構(gòu)等能源消費者，提供專業(yè)的能源管家服務(wù)、精準的能耗診斷分析、前期資源規(guī)劃配置等一站式綜合能源服務(wù)，提高能源利用效率，降低用能成本，提升能源服務(wù)體驗，為消費者提供高質(zhì)量、多元化智慧能源綜合服務(wù)。
1.2.3 能源運營商
平臺具備能源監(jiān)控、分析、管理、交易、運營等功能，通過監(jiān)測能源運行狀態(tài)，實現(xiàn)全景動態(tài)展現(xiàn)；通過能源綜合調(diào)度，實現(xiàn)多能互補；通過構(gòu)建客戶畫像，提供差異化服務(wù)策略；通過能源消費結(jié)算，滿足多類型能源消費需求，為能源生產(chǎn)、傳輸、銷售等能源運營商提供運營平臺與數(shù)據(jù)支撐。
1.2.4 能源產(chǎn)品商
在技術(shù)層面，平臺具備廣泛的開放性，提供標準的數(shù)據(jù)接口和協(xié)議及應(yīng)用級的二次開發(fā)工具，為能源產(chǎn)品商提供企業(yè)級發(fā)展平臺，通過產(chǎn)品精準推送、客戶需求發(fā)布、產(chǎn)品質(zhì)量評價等方式，構(gòu)建企業(yè)聯(lián)盟，打造能源市場的“淘寶”。
1.3 平臺主要功能
1.3.1 能源監(jiān)控
能源監(jiān)控是平臺的基礎(chǔ)功能模塊，通過對“冷熱電氣”橫向貫通、能源“產(chǎn)–輸–儲–用”縱向延伸，實現(xiàn)可度量的多維實時全景能源監(jiān)測；掌握能源生產(chǎn)側(cè)與終端消費側(cè)的實時運行狀態(tài)，平臺提供科學、詳實的能源數(shù)據(jù)，基于區(qū)域地理信息與可視化技術(shù)，實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)能流全景監(jiān)控、區(qū)域多能供需監(jiān)控、區(qū)域能耗能效監(jiān)測、企業(yè)/用戶能耗監(jiān)測、告警預警等，支撐政府部門精準決策；支撐企業(yè)全面監(jiān)管自身能耗，提高能源使用經(jīng)濟性和有效性。
1.3.2 能源分析
能源分析基于云平臺獲取的海量能源數(shù)據(jù)資產(chǎn)，利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，結(jié)合專家團隊，提供專業(yè)化、可視化、智能化的能源分析報告，開展區(qū)域能源智能分析、企業(yè)能源智能分析、綜合能耗能效分析、異常用能智能分析，為政府未來能源布局、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃等重大決策提供支撐，幫助用戶節(jié)約用能成本、提高能源利用效率。
1.3.3 能源管理
實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)多種能源的接入管理和優(yōu)化管理，進一步開展多種能源協(xié)調(diào)互補，實現(xiàn)多能聯(lián)動，綜合展現(xiàn)區(qū)域微電網(wǎng)運行場景；構(gòu)建虛擬電廠，引入多能聯(lián)動和市場調(diào)節(jié)機制，引導用戶開展需求側(cè)響應(yīng)，最終實現(xiàn)多能互補和綜合能源梯級利用。
1.3.4 能源服務(wù)
能源服務(wù)為滿足終端客戶多元化能源生產(chǎn)與消費的能源服務(wù)方式，就是由單一售電模式轉(zhuǎn)為電、氣、冷、熱等的多元化能源供應(yīng)和多樣化增值服務(wù)模式。包括能源接入服務(wù)、能源定制服務(wù)、客戶畫像服務(wù)、設(shè)備代維服務(wù)、能源訊息推送等。
1.3.5 能源交易
能源交易是在一定的門檻準入條件和輔助服務(wù)機制下，為區(qū)域內(nèi)分布式能源（儲能）和能源用戶在統(tǒng)一平臺上提供冷、熱、電等多種能源的一站式交易服務(wù)，支持基于區(qū)塊鏈技術(shù)的交易模式，體現(xiàn)能源交易公正透明、有序協(xié)同的特征。主要包括能源結(jié)算、電能交易和區(qū)域能源配額交易等功能。
1.3.6 能源生態(tài)
打造一個能源市場的“淘寶”，發(fā)揮用戶發(fā)布需求，市場服務(wù)對接的紐帶作用，吸引全社會能源用戶和各類能源服務(wù)商在此開展服務(wù)，使能源用戶能夠快速找到能源服務(wù)商，能源服務(wù)商也能精準定位目標客戶；包括產(chǎn)品發(fā)布、上下游廠商管理、資訊發(fā)布、智庫咨詢平臺等功能模塊。
2 智慧能源綜合服務(wù)平臺建設(shè)內(nèi)容
2.1 平臺總體架構(gòu)
智慧能源綜合服務(wù)平臺架構(gòu)按照感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層4層總體設(shè)計，以標準規(guī)范體系為基礎(chǔ)，以安全防護體系為保障，集成對接內(nèi)外部相關(guān)系統(tǒng)，架構(gòu)柔性可靠易擴展，滿足不用用戶差異化需求。智慧能源綜合服務(wù)平臺總體架構(gòu)見圖。
智慧能源綜合服務(wù)平臺總體架構(gòu)
感知層適配冷熱氣電等多種能源智能終端，實現(xiàn)能源信息標準采集與智能控制。網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用標準化通信規(guī)約和多類型網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)實現(xiàn)設(shè)備、平臺、服務(wù)間的互聯(lián)互通。平臺層構(gòu)建智慧能源數(shù)據(jù)中臺，支撐智慧能源服務(wù)。在應(yīng)用層，以PC端、移動應(yīng)用端和大屏幕系統(tǒng)等設(shè)備為系統(tǒng)展現(xiàn)層，為政府、能源消費者、能源運營商、能源產(chǎn)品與服務(wù)商提供滿足業(yè)務(wù)需求的應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)功能包含能源監(jiān)控、能源分析、能源服務(wù)、能源管理、能源交易、能源生態(tài)六大功能。
標準規(guī)范體系結(jié)合國家行業(yè)規(guī)范，健全完善模型標準、接入標準、通信規(guī)范，確保平臺建設(shè)的標準化，實現(xiàn)平臺泛在接入、智能適配、靈活擴展、互聯(lián)互通。安全防護方面，應(yīng)用公司泛在電力物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)安全防護策略，保障平臺安全穩(wěn)定運行。系統(tǒng)集成方面，集成企業(yè)能效服務(wù)共享平臺、車聯(lián)網(wǎng)平臺、電商平臺等業(yè)務(wù)系統(tǒng)，對接政府機構(gòu)、銀行金融等外部系統(tǒng)，實現(xiàn)能源信息及服務(wù)的交互。
2.2 “混合云”的架構(gòu)模式
近年來，隨著大數(shù)據(jù)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化規(guī)模在我國的快速增長，作為IT基礎(chǔ)支撐平臺的“混合云”技術(shù)也迎來了井噴式發(fā)展，越來越多的企業(yè)和政府部門認識到采用混合云的IT基礎(chǔ)架構(gòu)能更好地支撐業(yè)務(wù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，加快業(yè)務(wù)創(chuàng)新發(fā)展。公有云彈性靈活，按需付費；私有云安全可控可定制；混合云可將兩者的優(yōu)勢靈活地結(jié)合起來，實現(xiàn)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的協(xié)同發(fā)展，成為“云計算”領(lǐng)域的主要構(gòu)建模式和發(fā)展方向。智慧能源綜合服務(wù)平臺“混合云”架構(gòu)模式見圖。
智慧能源綜合服務(wù)平臺“混合云”架構(gòu)模式
平臺采用“混合云”的架構(gòu)模式，主要包括2個部分：①開放、高吞吐量的實時數(shù)據(jù)處理及資源調(diào)配區(qū)域（俗稱為“公有云”），采用租賃社會上安全可靠的云服務(wù)資源，具體內(nèi)容包括彈性云主機服務(wù)、云硬盤服務(wù)、虛擬私有云服務(wù)及安全保障等；②為保證核心數(shù)據(jù)安全而設(shè)置的加密數(shù)據(jù)存儲及計算區(qū)域（俗稱為“私有云”），私有云建設(shè)通過購買云平臺所需軟硬件設(shè)備，按照私有云要求進行虛擬化，并對云平臺進行安全保障。所需內(nèi)容包括服務(wù)器、堡壘機、存儲設(shè)備、交換機、路由器、網(wǎng)絡(luò)防火墻（含IPS）、Web應(yīng)用防火墻（WAF）、數(shù)據(jù)庫審計工具、APT攻擊檢測系統(tǒng)、綜合日志審計平臺、邏輯強隔離裝置、負載均衡等。
“混合云”模式，是在保障信息安全的前提下，供云平臺參與各方進行數(shù)據(jù)共享的重要基礎(chǔ)和保障。
3 智慧能源綜合服務(wù)平臺應(yīng)用探索
3.1 區(qū)域能源運營
3.1.1 電能質(zhì)量監(jiān)測
電力需求側(cè)管理的快速發(fā)展，也促使電力需求側(cè)需要實現(xiàn)獨立的電能質(zhì)量檢測，滿足自身需求與完善電力需求側(cè)管理。通過平臺在需求側(cè)開展電能質(zhì)量監(jiān)測，通過對能源數(shù)據(jù)的監(jiān)測、采集和處理，并生成各種電能及電能質(zhì)量報表、分析曲線、圖形等，便于電能質(zhì)量分析、研究和預警。
3.1.2 能耗分析
通過平臺對用戶的用電、用水、用氣等能源數(shù)據(jù)開展實時監(jiān)測，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，開展區(qū)域能耗分析，對區(qū)域總體能耗、各行業(yè)能耗、各類型用戶能耗、企業(yè)能耗開展監(jiān)測分析、對比，及時幫助政府掌握區(qū)域能源供需動態(tài)，支撐政府部門開展區(qū)域節(jié)能降耗、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)等監(jiān)管工作；幫助企業(yè)了解自身用能特點，提高用能效率。
3.1.3 虛擬電廠
基于區(qū)域內(nèi)分布式能源、可控負荷、儲能等主體的聚合和協(xié)調(diào)優(yōu)化，配置相應(yīng)的市場機制，建設(shè)虛擬電廠體系，通過調(diào)節(jié)特定的虛擬電廠出力，實現(xiàn)區(qū)域電力削峰填谷，減少城市用電對電網(wǎng)投資的依賴，實現(xiàn)區(qū)域能源優(yōu)化調(diào)度、平衡負荷、多能互補，體現(xiàn)智慧能源調(diào)度的特點。
3.1.4 智能運維
通過平臺為用戶提供智能代運維服務(wù)，通過對客戶能源網(wǎng)的測量，使平臺匯集客戶能源數(shù)據(jù)，以此為媒介為客戶提供智能化的運維托管服務(wù)，對客戶電網(wǎng)及能源系統(tǒng)進行優(yōu)化協(xié)調(diào)控制。滿足電力用戶的2個根本需求：“省心”，用電保障安全可靠；“省錢”，用電經(jīng)濟高效。
3.2 區(qū)域應(yīng)用案例
目前，智慧能源綜合服務(wù)平臺已經(jīng)在天津、上海等規(guī)則引擎地開展建設(shè)和應(yīng)用，服務(wù)政府、園區(qū)、企業(yè)等多種用戶，能夠支撐能源監(jiān)管、能源托管、代運維服務(wù)、電能替代、需求相應(yīng)、園區(qū)客戶集群服務(wù)、能源咨詢等多種應(yīng)用場景。
該平臺應(yīng)用于天津城市能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，匯集區(qū)域內(nèi)各類用戶群體的多元化能源數(shù)據(jù)，貫穿能源產(chǎn)業(yè)服務(wù)全過程，為能源互聯(lián)網(wǎng)的參與主體提供綜合能源智慧服務(wù)，突出了能源分析及其結(jié)果應(yīng)用，并建立面向能源互聯(lián)網(wǎng)的多方參與、利益共贏的運營模式，與政府、消費者、上下游企業(yè)等相關(guān)方實現(xiàn)共商、共建、共享、共贏，初步建立起智慧能源生態(tài)圈。
該平臺應(yīng)用于以張江科學城為試點的上海智慧城市建設(shè)，打造了一體化的智慧城市能源大腦，構(gòu)建了一個多方共贏的價值體系，以政府為主導、市場為導向、客戶為中心，實現(xiàn)政府監(jiān)管手段多樣、客戶用能節(jié)約靈活、能源市場開放共贏、能源企業(yè)提質(zhì)轉(zhuǎn)型。
4 結(jié)語
本文在智慧能源、綜合能源服務(wù)、能源互聯(lián)網(wǎng)等理論的指導下，在研究國內(nèi)外能源互聯(lián)網(wǎng)和綜合能源服務(wù)實踐的基礎(chǔ)上，開展了智慧能源綜合服務(wù)平臺的建設(shè)及應(yīng)用，提出了平臺的總體定位、服務(wù)對象，設(shè)計和開發(fā)了能源監(jiān)控、能源分析、能源管理、能源服務(wù)、能源交易、能源生態(tài)六大功能模塊；按照感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計了平臺的總體架構(gòu)，采用“混合云”的架構(gòu)模式解決電網(wǎng)企業(yè)內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全和外網(wǎng)數(shù)據(jù)共享問題；通過該平臺的區(qū)域能源運營實踐應(yīng)用，證明該平臺在智慧能源服務(wù)領(lǐng)域經(jīng)濟效益和社會效益都十分明顯，為智慧能源綜合服務(wù)平臺的設(shè)計、開發(fā)和應(yīng)用提供了一種可行方案。
未來平臺還將在數(shù)據(jù)接入標準、能源大數(shù)據(jù)分析、能源交易、移動應(yīng)用等方面繼續(xù)完善，做好基礎(chǔ)通用功能組件的提煉和優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上針對不同用戶需求開發(fā)個性化功能，提升平臺的穩(wěn)定性與靈活性，助力智慧城市建設(shè)。
作者簡介：國網(wǎng)信息通信產(chǎn)業(yè)集團普迅公司
劉曉靜（1987—），女，碩士，經(jīng)濟師，從事電力企業(yè)管理咨詢及綜合能源服務(wù)相關(guān)業(yè)務(wù)工作。
王汝英（1970—），男，碩士，高級工程師，從事電力信息化、能源物聯(lián)網(wǎng)、電力系統(tǒng)、綜合能源業(yè)務(wù)工作。
魏偉（1983—），女，碩士，工程師，從事能源互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式研究工作。
閆松（1980—），男，碩士，工程師，從事綜合能源業(yè)務(wù)工作。
張立（1982—），男，本科，工程師，從事電力信息化、地理信息工程、能源物聯(lián)網(wǎng)、綜合能源業(yè)務(wù)應(yīng)用等工作。
張海濤（1975—），男，碩士，經(jīng)濟師，從事電力信息化、車聯(lián)網(wǎng)、能源物聯(lián)網(wǎng)、綜合能源應(yīng)用設(shè)計研發(fā)工作。
劉萬龍（1976—），男，本科，助理工程師，從事電力信息化、能源物聯(lián)網(wǎng)、地理信息系統(tǒng)、綜合能源業(yè)務(wù)工作。
