智慧綜合能源服務云平臺建設與運營

華潤智慧能源有限公司 王立文 岳 陽

隨著我國經濟社會持續發展，能源生產和消費模式正在發生重大轉變。傳統能源系統建設以單一系統的縱向延伸為主，能源系統間物理互聯和信息交互較少，但在政策支持、技術支撐、需求多元化等因素的影響下，我國綜合能源市場供給側和需求側都發生了巨大變化，即能源互聯網化趨勢愈發明顯。為應對這種變化，國內眾多能源企業一方面聚焦多能供應服務、客戶能效提升、能源結構優化、電網供需互動、源網荷儲協同等業務需求，大力推動新業務、新業態、新模式創新；另一方面結合“互聯網+”思維，運用數字化技術，以移動化、數字化、智能化為特征，開展智慧能源服務平臺的建設，推進用能設備的泛在接入、實時感知、智能計算、優化控制，實現客戶側智慧用能，打造能源產業“平臺+生態”，以求在未來綜合能效服務生態圈中占據優勢地位[1-4]。

1 平臺建設背景及需求分析

1.1 平臺建設背景

政策支持。自“數字中國”戰略提出以來，中央和地方層面均高度重視數字產業發展，特別是國務院國資委下發《關于加快推進國有企業數字化轉型工作的通知》和《關于推進“上云用數賦智"行動，培育新經濟發展實施方案》要求加快推進產業數字化轉型。國內能源行業明確提出打造能源類企業數字化轉型示范，數字戰略及相關政策使得能源電力企業數字化發展迎來歷史機遇。

技術支撐。能源革命和數字革命的深度融合，為能源電力企業構建了全新的業務領域。尤其是“云、大、物、移、智、鏈”等新興數字技術在電力行業發揮的作用日益凸顯，帶來了思維、模式和業態等全方位沖擊，正在逐步改變著能源生產、傳輸、交易、消費等各個環節。比如在生產側，通過信息技術的數字化處理可實現對光伏、風電等可再生能源的全息感知、智能分析和精準預測，一定程度上能解決可再生能源并網消納難題；在終端用能側，通過將用能設施高效便捷接入信息服務平臺，增強設備智能監測、遠程運維和實時優化控制能力。

平臺總體定位。能源互聯網趨勢下的智慧能源云平臺除了為終端用戶提供綜合能源管理服務外，還應發揮平臺型產品作用，承擔平臺運營方與用戶、合作廠商間的交互功能，提供商業機會搭建、業務撮合及在線交易等場景。因此，智慧能源云平臺功能定位應是“能源服務中心+產品集市+在線交易平臺”，能夠支撐能源管理服務和O2O能源電商服務兩方面業務活動。

1.2 平臺功能需求

規劃軟件。實現光伏、風電、燃氣、儲能等分布式單體項目及綜合能源項目的規劃設計和效益測算，提升用戶分布式單體項目及綜合項目設計的便捷性、合理性及精確性；分布式能源。對分布式光伏、風電、燃氣機組等供能系統中涉及的各種裝置、站點、設備進行數字化管理，提供能源及設備信息采集、狀態監測、數據統計、指標分析等功能，實現對各類分布式能源系統整體運行情況的實時監控和運營管理，依靠智能化平臺給出整套解決方案，實現分布式電源的高效運維。

儲能系統。監測儲能電池組、儲能變流器等設備器件運行數據，掌握儲能系統的運行狀態和運營情況，依托歷史運行數據開展電池性能、運行效率、經濟效益分析，指導運維檢修策略，優化儲能系統運行方式；能效分析與診斷。獲取終端用戶的能源消費、設備和環境信息，對用能單元的運行狀態、效率和能源的利用率進行分析，提高用能系統及用能設備的管理能力。依托海量的用能數據，挖掘用戶的用能特性、設備狀態和用能習慣，幫助用戶進行能效診斷，并提供設備選型和用能策略方案。

運營管理。提供設備、系統、客戶、園區、區域等多級監測、能源消費預測、需求響應代理、能效對標、運維信息分析、遠程監控等功能，建立綜合能源運營服務業務規范。利用運營大數據，拓展多能互補、多用戶協調優化、區域性能源綜合運營服務，實現數據賦能能源系統；能源生態。搭建能源商城，連接綜合能源中上游的設備供應商、應用服務商和系統集成商以及下游的終端企業客戶，基于平臺積累的企業用能數據和產品數據開展智能推薦，實現產品供應方與需求方的匹配；項目管理。針對綜合能源服務領域的市場咨詢、設備銷售、工程建設等各類項目，提供客戶洽談、項目決策、項目實施、項目驗收、項目結算、項目后評價等各環節全過程在線服務，提升綜合能源項目開發效率。

2 平臺建設方案

2.1 總體架構

智慧能源服務平臺遵循客戶側電力物聯網總體建設框架，是創新推動“源-網-荷-儲”協同服務和構建綜合能源服務生態圈的支撐平臺。智慧能源服務平臺總體架構包含三層，即設備物理層、業務管理層和交互應用層。設備物理層，對接商業樓宇、工業企業及園區、社區、居民家庭、電動汽車及分布式能源等用能場景，實現終端設備數據采集和調控；業務管理層，對接企業級客戶服務業務中臺和數據中臺實現數據匯聚和需求傳導；交互應用層，依托“智慧能源服務云市場”或者其它門戶為平臺統一入口，為終端用能客戶、政府部門、能源服務商、能源供應商等提供生態圈客戶綜合能源服務。

2.2 業務架構

平臺業務架構包括客戶前臺（即用戶服務端）和業務后臺（即平臺管理端）兩部分。客戶前臺主要服務用戶購買和使用各類能源應用，并實現外部供應商/開發商的入駐。業務后臺主要為平臺運營方提供平臺管理、業務操作、技術支撐、后臺分析等管控作用。

客戶前臺主要包括用戶中心、應用商店、商業中心和能源服務中心四個模塊。其中，用戶中心模塊提供用戶注冊、檔案管理、項目管理、積分商城等功能。應用商店模塊提供店鋪入住管理、店鋪裝修、店鋪人員配置、店鋪運維管理等功能。商業中心模塊提供下單流程引導、服務展示、服務推薦與排行、工程建設等功能。能源服務中心提供分布式能源運行監控系統、儲能云系統、用能監控系統、智慧樓宇系統和智能運維系統等一系列SaaS應用。

業務后臺主要包括用戶管理、物聯中心、算法經驗庫、業務管理和輔助決策五個模塊。其中，用戶管理模塊提供能源用戶和合作商的檔案管理、用戶審核、客戶管理系統等功能。物聯中心模塊提供設備臺賬、鏈路管理、采集任務配置等功能。算法經驗庫模塊管理各類通用智能算法、專業類算法和模型，以及工商業用戶能耗標準信息，供平臺各個業務應用調用。業務管理模塊提供平臺用戶統計、訂單管理、運營統計等功能。輔助決策模塊提供能效挖掘、能源金融等功能。

2.3 技術架構

鑒于智慧能源云平臺涉及多個業務應用領域，為提升平臺的安全性及后續可擴展性，采用微服務技術架構進行設計。平臺技術架構如圖1所示，主要由資源層、服務層、應用層、展現層和過程管理構成：資源層主要包括計算機設備、網絡設備、存儲設備及其他硬件設備；服務層由技術中臺、數據中臺、業務中臺提供支撐服務。技術中臺包括數據庫服務、微服務體系、容器管理、自動化部署、DevOps、運維監控、服務組件。數據中臺包括數據技術和數據服務。業務中臺包括平臺服務、物聯平臺和云市場；應用層主要包括分布式能源運行監控系統、儲能云系統、用能監控系統、用能優化系統、智慧樓宇系統、智能運維系統等SaaS應用，可以根據業務需要進行擴展；展現層支持PC端、移動端、大屏和可視化式系統集成等多端應用；過程管理包括Docker容器、集中運維和自動監控。

在服務層采用先進的三中臺架構，由技術中臺提供平臺需要的各種技術能力，數據中臺提供平臺業務數據統一化存儲與供給，業務中臺將公共業務沉淀成業務服務，供所有業務調用。通過對技術、數據與業務能力沉淀，形成中臺化體系，除了具備快速開發、擴展性強、并發能力強等優勢外，還能有效打破信息煙囪，實現數據共享應用。各個應用包括內外部應用都可以從數據中臺中接入與使用，每個微應用功能模塊里的零件可自由配置、進行橫向擴展或增補。三中臺提供統一應用系統支撐服務，實現各微應用間的服務調用及分布式數據存儲，從而實現業務功能模塊化快速組裝，顯著提升新業務功能開發效率。例如若新開發一個智能路燈應用，在現有物聯平臺、GIS服務、組態服務、調控服務等基礎上，僅需要添加路燈管理功能模塊即可完成應用開發。

2.4 平臺部署架構

智慧能源服務平臺采用資源虛擬化技術，基于云平臺部署，主要由應用平臺、物聯平臺和監控平臺構成。其中，業務平臺采用微服務模式部署，通過負載均衡與服務治理讓業務具備高并發、高可靠性、高可用性，能滿足大量用戶同時高效使用。物聯平臺采用分布式部署，通過解密服務與負載均衡，安全高效接入大量物聯設備與邊緣計算設備。

2.5 物聯中心架構

物聯中心支持物聯設備、物聯網關及邊緣計算設備三種接入模式，通過配置化的連接管理，將不同類型協議連接配置接入物聯平臺；通過配置化的規約規則，支持376.1、Modbus、104、102等規約的解析。采用負載均衡技術提升平臺接入擴展能力，可根據接入數量和數據頻率動態調整接入服務數量以滿足接入性能要求。通過守護與日志服務，監控設備運行狀態，記錄每次接入數據日志，在遇到服務異常退出的情況下，守護服務會主動啟動新的服務并補采數據。采用消息隊列機制，保證采集數據不會因為瞬間處理能力不夠或解析服務異常而丟失數據。同時消息隊列能保證在不調整原有邏輯的情況下，服務新的數據消費者。

3 平臺運營

3.1 運營模式

智慧能源云平臺是綜合能源企業的數字化運營平臺，其商業運營模式如下：綜合能源企業提供技術搭建云平臺，作為平臺運營方；第三方軟硬件供應商在平臺上提供軟硬件商品和服務，綜合能源企業通過平臺整合軟硬件供應商資源，篩選優質供應商產品和服務供分銷商集中使用；綜合能源企業通過平臺賦能分銷商，為分銷商提供SAAS工具、接入服務、技術服務等，節約獨立開發成本；分銷商利用自身客戶資源向客戶推廣平臺軟件服務和產品。

3.2 盈利模式

初期盈利模式。在平臺運營初期，盈利主要來源于自有軟件銷售收入、定制開發服務費、第三方合作分成等：軟件使用服務費。平臺上線一系列SaaS應用，當能源服務商、用能企業購買一個或多個SaaS應用時可獲得銷售收入；定制開發服務費。平臺提供需求定制服務，當平臺的基本應用無法滿足用戶所有需求時，可為用戶提供個性化的定制產品；第三方合作分成。第三方供應商可在平臺上銷售自己的商品和應用服務，通過平臺賣給終端用戶的收入，與平臺按一定比例進行合作分成。

遠期盈利模式。在平臺運營遠期，盈利除了包括初期所列的收入來源，還包括：廣告費。平臺提供廣告欄目供第三方軟硬件供應商展示新上架商品信息或促銷信息等，在廣告欄目投放廣告的供應商均需向平臺支付廣告費；數據資產服務費。平臺經過長期的運營會沉淀大量的脫敏歷史數據，形成能源行業數據資產。這些數據資產對于新項目的開發有重要的價值，平臺可提供有償數據服務；增值服務費。對平臺的運營數據進行數據挖掘分析、發現新的用戶需求，給用戶提供智能運維、咨詢服務、節能空間分析等增值服務，創造新的商業價值；金融服務費。為能源及周邊產業鏈上下游企業提供擔保、貸款、融資租賃等服務，通過金融服務費獲取利潤。

4 結語

本文的研究將為智慧綜合能源云平臺的設計、開發和應用提供一種可行的方案。下一步平臺還將在數據標準、能源數據分析、系統能效提升、云邊協同控制等方面繼續完善，助力智慧綜合能源行業的可持續發展。