基于能源互联网电力商业模式及关键技术研究

摘要:

目前，中国正处于促进能源互联网发展和电力改革的重要时期。能源互联网下的电力商业模式探索是度过这一时期的关键途径？首先，分析了能源互联网的典型结构和关键技术，提出了能源互联网 ** 键产业链；其次，能源互联网下的电力商业模式从物联网 、互联网 、能源 三个方面提出；最后，研究了促进能源互联网下电力商业模式发展的关键技术，并提出了未来的研究建议

关键词:能源互联网；电力改革；商业模式；互联网

作者：

颜小宝 谭忠富

中图分类号：TM715 文献标志码:A 文章编号:2096-4145(2019)02-0009-04引言

目前，能源产业的技术基础组织结构和经济模式正在发生重大变化。现阶段是能源产业转型的关键时期。随着电力企业改革步伐的加快，能源革命也进入了改革的深水区。对于日益恶化的环境和日益枯竭的化石能源，传统的能源生产消费体系已经不能满足社会经济发展的需要，迫切需要建立一套更高效、更安全、更可持续的能源利用模式

目前，中国正处于电力改革的推进期。电力改革的目标符合能源互联网的理念。随着互联网 浪潮席卷全球，中国已经有了天时(能源互联网)、地理(电力改革)、人和(互联网 浪潮)，正处于具有中国特色的能源互联网革命中

本文探讨了能源互联网下的电力商业模式和关键技术，总结了能源互联网典型结构的最终目标、重要载体和关键技术组成；然后提出了能源互联网下的三种电力商业模式：物联网 、互联网 和能源，并根据不同的电力商业模式提出相关建议，展望未来的中国电力市场商业模式

1 能源互联网概述

1.1能源互联网定义能源互联网是指将集中单向生产者控制的能源系统转化为大量分布式辅助的能源网络，少集中，多与消费者互动，主要涉及五个方面：1）利用互联网技术将每个大陆的电网转化为能源共享网络；2）将运输工具转化为插电式和燃料电池动力车辆；3）能源消耗从化石能源转化为可再生能源；4）将每个大陆的建筑转化为微型发电厂；5）开发储能技术，氢等储能技术1.2能源互联网架构有两种流通渠道：1）电力流通；2）根据电力流和信息流的流动，结合具体的配套设施，能源互联网的典型架构如图1所示

图1能源互联网典型架构示意图

Fig.1TypicalarchitectureofenergyInternet

典型的能源互联网架构可分为三个模块：大数据系统互联网系统和物联网系统大数据系统包括应用层和服务层，互联网包括传输层，物联网系统包括感知层电网层和地层，通过电流和信息流实现双向传输特征的资源共享机制，物联网系统主要是指能源互联网在实际生产生活中的应用

1.3能源互联 ** 键技术

能源互联 ** 键技术是实现能源互联网最重要的因素之一，其中能源开发 软件手段(SoftwareDevelopmentEnergy,SDE)技术是能源互联网的灵魂。以专业能源技术为基础，借助互联网 软件重新定义能源消费|ni?物联 ** 键技术是基础,互联 ** 关键技术是支持，能源 ** 键技术是核心

(1)物联 ** 键技术

物联 ** 键技术专注于能源流通数据采集智能感知和远程控制的整个过程，主要是设备制造，主要包括关键设备和标准化技术电力电子技术需求响应技术等。其中，需求响应技术是指引导用户通过价格机制和激励机制改变电力模式和电力习惯，调整负荷曲线，实现电力供应侧和需求侧的互动，提高负荷率，减少机组启停次数，提高能源利用效率电力电子技术是指使用宽带半导体材料突破反向截止电压20lcV这种材料具有反向截止电压高、开关损耗低、耐高温的特点。非常适合在输电系统和配电系统中使用标准化技术。考虑到能源互联网的特点，能源互联网系统由规划、设计、施工、运维等标准组成。因此，有必要建立标准化技术来促进能源互联网的建设。

(2)互联 ** 键技术

互联 ** 键技术专注于能源流通数据传输管理分析和交互的整个过程，主要是信息，主要包括云计算技术大数据分析技术和智能感知技术，云计算技术利用网络互联网传输和计算所需的资源，其优点是方便，可实现资源获取和计算大数据分析技术是指网络信息控制系统中的大M智能感知技术是指对数据感知传输处理等技术的 ** 能源互联网有各种网络，包括信息网络、输配电网络、运行网络和需求侧设备网络，通过智能感知实现数据处理、收集和分析。

(3)能源 ** 键技术

能源 ** 键技术专注于能源的生产?转换?传输?利用等环节,以能源设备制造?优化为主,主要包括新能源发电技术?大容量远距离输电技术和微电网技术等?其中,新能源发电技术主要研究规模光伏发电技术?变速恒频风电技术?光伏集热发电技术等?通过新能源发电技术提高能源清洁度,助力能源消费转型,促进能源智能控制与综合优化?

大容量远程输电技术是解决大型能源基地可再生能源发电消费的重要手段之一，以中国三峡水电为典型代表的特殊高压直流输电技术是大容量远程输电技术之一，通过建设特殊高压骨干网络，实现电网交流直流交换，提高输电互补安全可靠性和效率。

微电网技术是一种小型能源网络，可以独立运行，也可以与大电网连接，电源连接。

2 能源互联网电力商业模式分析

在能源互联网的推动下，将催生一些新的产业链，结合传统产业的发展，结合新的商业模式，同时，在能源互联网的背景下，能源开发和利用模式的变化，更多的分布式能源模块和集中能源模块，在子模块自平衡的基础上，实现各种模块的协调互补，实现协调优化供需侧能源利用效率的目标，本节提出了物联网 、互联网 、能源 三种具有代表性的商业模式，分别分析了三种商业模式和关键技术

2.1＂物联网 "商业模式分析

物联网 商业模式是解决当前电力设备制造业发展问题的解决方案之一。在能源互联网的背景下，它主要分为四个层次：

1)在设备研发层面，增加新型电量计量设备，实现多表合一能量 ** 和智能传感；

2)在融资租赁层面，优化配网微网投资策略，增加PPP实现电网投资效益最大化的投资模式；

3)在能源服务层面，在传统电能服务的基础上，增加远程服务，提高服务质量，完善设备管理和能效管理流程；

4)在数据银行层面，在能源互联网背景下，结合大数据基础，增加能耗分析，实现节能挖掘数据增值的目标

物联网 商业模式可分为新能源产业储能产业电动汽车产业节能产品和智能设备研发六类，如图2所示

图2物联网 商业模式相关产业模式Fig.2Industrialmodelfor“Internetofthings ’’busines ** odels(1)新能源产业模块

在能源互联网和中国能源改革的背景下，新能源发展进入了良好时期。新能源产业是当前电力商业模式的重要发展模块之一，主要包括四种新能源发展：

1)鼓励政策长期存在的风力发电模块，不断实现规模化发展；

2)大规模应用启动太阳能发电模块，晶体硅趋于主流，成本每年持续下降10%，塔式碟式趋于主流发展；

3)生物质发电模块长期存在激励政策，技术进一步成熟，多元化直燃混燃气化趋势明显；

4)分布式发电模块是电力改革的重点之一-光-存储系统和并网风格-光-存储系统、光伏建筑一体化、冷热电三联供已成为主流趋势，为分布式发电模块的发展奠定了基础

(2)储能和电动汽车工业模块

储能技术在微网络和分布式发电电力辅助服务用户侧需求响应和电动汽车电力互联网商业化，特别是在能源互联网模式下，储能将发挥能源芯片的关键作用，实现能源系统数字化、辅助能源管理，实现电网的最佳运行，未来储能和电动汽车行业，价格逐年下降，形式多样化发展，寿命进一步延长，性能，成为未来发展趋势，完善产业结构，增加政策支持，开放市场机制，为产业发展提供路线

(3)智能传感产业模块

智能传感产业是能源互联网发展的设备基础产业，能源互联 ** 键数据采集传感器主要包括五种类型：

1)多表集抄，涉及水电热集抄；

2)虚拟图2物联网 商业模式相关产业模式Fig.2Industrialmodelfor“Internetofthings ’’busines ** odels用于虚拟电厂的测量(VirtualPowerPlant,VPP)计量项目虚拟交易量；

3)能效测量，用户能效电厂(EfficiencyPowerPlant,EPP)项目能量计量及能效考核；

4)智能控制、积极响应和评估指标校准；

5)能量路由，带有本地控制策略的能量 ** 负责当地能源信息的收集和处理

2.2互联网 商业模式分析

互联网 商业模式是能源互联网背景下最具代表性的电力发展模式，能源发展和互联网技术，产生新兴产业和新兴模式，主要包括五类：电力服务数字电力数据服务信息集成和金融服务3，信息集成为电网企业提供信息服务，金融服务为企业提供PPP在金融业务的支持下，数据服务为用户提供数据增值服务、数据存储云计算等基本服务，数字电力提供新能源 智能电力产品，电力服务帮助用户参与电力交易

(1)电能服务业模块

电力服务业被称为能源行业的第三产业，主要用于水、电、热、气等能源消费。采取设备托管、负荷托管、电力托管、能源托管、虚拟调度等措施，实现智能能源服务群体广泛，主要面向需求侧用户，包括企业用户、高新技术园区、中小用户、能源公司等。电力服务产业模块为能源互联网的关键产业链提供了支持。ppp金融等提供了良好的平台

(2)数据服务业模块

数据服务行业模块是能源互联网和大数据背景下的新模块，通过积累高质量、有价值的数据，形成数据资产，致力于发现管理决策中的数据价值，建立大量数据计算系统，提供生产级数据应用，与合作伙伴客户分享数据价值，提高数据获取能力和效率

能源大数据在政府发电电网和用户中都有价值：

1)在政府层面，分析和预测社会经济状况，制定和支持相关政策；

2)在发电层面，实现新能源发电功率预测和智能控制，提高发电层的最佳运行效率，计算发电和储能的最佳经济比例，制定最佳发电计划；

3)在电网层面，实现电网资产的精细管理、新能源并网控制和智能电网调度，管理包括分布式能源的双向电网运行，制定配电网的设计和发展规划；4）在用户层面，分析用户用电行为和能量预测，制定有针对性的用户精细个性化营销计划

2.3能源 商业模式分析

能源互联网的核心理念涵盖了新能源储能电动汽车信息化等关键部分。其潜在的商业模式可以从设备制造、信息化、市场化、电网建设等角度进行深入挖掘。其中，能源 商业模式主要围绕设施交易市场、微网和聚合器四个中心，不同中心有多种电力商业模式

(1)电力交易行业模块

电力交易产业模块是能源互联网的核心模块之一。电力交易产业链的完整性与整个能源互联网的发展有关

图3为电力交易产业模块示意图,以电力交易为核心,在能源供给侧和需求侧均采用市场竞争的方式,提高供给侧效率和需求侧效率?

其中，需求侧管理行业涉及设备制造基础产业和节能服务配套产业？电力系统改革为电力交易模式创新提供了可能性。交易模式打破了传统电网公司唯一的购销载体（不考虑地电）。在新的电力改革环境中，会出现各种交易模式，特别是独立销售电子商务的出现，如批发市场的双边交易和零售市场的集中交易？这些新的电力交易模式的出现为能源 商业模式的发展奠定了基础，为相关主体提供了商机

图3电力交易行业模块Fig.3Electricitytradingindustrymodularization

(2)智能微网产业模块

能源互联网神经末梢产业链覆盖范围广泛,智能微网以自给自足为目标,以能量管理为核心,主要覆盖的商业模式包括:微网规划建设､运营管理､能源服务､增值服务等｡

云中心覆盖的商业模式包括:运行数据分析､金融支持业务､智慧用能服务､能效监控评估等｡电力交易中心涉及的商业模式包括:电能销售业务､需求响应结算､个人信用评估等｡例如智能微网下建设-经营-转让模式及客户运营模式(BuildOperationTransfer-CustomerOperation,B0T-C0)双效模式组合,通过整合电力建设､运营､传输和维护多方面,以云中心和交易中心为中枢,实现电力多环节有机集成,具体如图4所示｡

B0T-C0双效模式是由B0T建设模式和C0建设模式通过电力流､信息流进行贯通,以电力传输为枢纽.以微网建设为平台,进而实现微网信息全覆盖的一种模式组合｡该模式不同于以往常规微网模式,它将微网周边技术､衍生品､信息进行有机结合,全过程考虑电力流和信息流的走向,这些都体现出能源互联的价值,为能源互联网在微网领域的发展提供了良好的技术平台｡

(3)虚拟发电厂模块

虚拟电厂模块是能源互联网在需求侧的一个重要手段,能够实现平缓负荷曲线,提高负荷率,提高能源利用效率｡

虚拟电厂设计4个层次:

1)智能微网层,将本地发电与负荷预测结果上报云端,按照分布式能源micro-gridbaseddouble-effectcombinationofBOT+CO资源

(DistributedEnergyResources,DER)自身特点制定本地策略,并根据大数据行为分析与特殊情况的专家经验辅助;

2)电网调度层,构建输配电网能量管理体系,核定VPP交易边界与成本,确定交易电量,按照发电计划考核VPP并计算惩罚系数;

3)电力交易层,提供可交易电量与调峰调频辅助,着重电力交易日前市场;

4)云中心层,利用节点发电与负荷预测汇总与优化,交易量申报与电价核准,形成可用发电计划并提交电网调度中心｡

3 建议与展望

4 结语

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