綜合能源環境管理平臺建設與示范應用

0 引言

在能源變革的新時代背景下，能源企業從生產向服務轉型已成為一種全球性趨勢

。當前，我國能源體制改革深入推進，能源生產和消費發生重大變革，綜合能源服務發展形成行業新業態

。國家層面積極推進綜合能源服務相關規劃和政策文件制定，先后出臺了能源、電力、油氣、可再生能源發展等階段性專項規劃，以及電力體制改革、互聯網+智慧能源、節能減排、電能替代、儲能技術和產業發展等指導性政策文件，為綜合能源服務業務發展提供政策保障和發展空間，推動能源企業向綜合能源服務商轉型升級

。

目前，綜合能源服務業務在國內外均有開展。國外方面，由于電、氣、熱等能源業務種類關聯緊密，大量能源企業主要業務圍繞全產業鏈開展經營

，能夠充分利用產供銷鏈條數據，實現能源供需的實時匹配和智能響應

，為開展綜合能源服務奠定了基礎。代表企業為德國E.ON電力公司、法國電力集團、日本東京電力公司等；近年來，美國Opower、C3 IoT等新興科技企業憑借能源大數據開拓綜合能源服務市場

。國內方面，兩大電網公司及電力央企均已將綜合能源服務業務納入戰略布局，部分民營企業、互聯網公司及跨國能源公司也在智慧能源服務細分市場積極探索新業態、新模式

。其中，能源企業依托能源電力技術優勢，在其產業鏈上、下游進行業務領域延伸

。信息科技企業利用“大云物移智鏈”技術優勢和互聯網運營管理經驗，在能源電力領域進行融合創新和應用，開展智慧能源管理、購售電交易等業務

，包括華為、騰訊、阿里等企業。比如，騰訊云攜手朋邁能源科技發布綜合能源服務平臺。

本文在已有綜合能源平臺建設技術和應用經驗的基礎上，提出綜合能源環境管理平臺總體定位、典型架構和關鍵技術，并將其應用于示范項目中，為能源用戶、能源服務商和設備制造商開展綜合能源服務提供參考。

1 綜合能源環境管理平臺總體定位

綜合能源環境管理平臺主要由兩部分構成，一是對企業內部資產、用能設備集中監管的環境管理平臺，二是對外提供能源銷售、提供用能解決方案的統一門戶。環境管理平臺匯集用能數據、能源設備數據、發電數據，狀態信息等數據，構建滿足源網荷儲協調管控的業務應用，重點在于實時監測、瞬時響應。統一門戶構建一體化的、信息資源充分共享的綜合能源生態網站，兼顧管理部門和下屬企業能源交易等擴展需求，重點在與用戶交互和能源服務。

隨著綜合能源業務的逐步開展和終端的逐步接入，環境管理平臺將納入風、光、水多種類分布式能源、充電樁蓄電池等儲能、燃機火電多類集中式能源以及樓宇園區微網多種類用能場景，以需求為導向，經濟運行為目標，保障供能網絡安全穩定運行。統一門戶作為對外門戶，將逐步打通能源產業鏈上、下游，匯聚電網、供應商、售電公司、科研院所的需求，提供一站式服務，滿足能源規劃、銷售、能效管理等服務，逐步構建價值鏈各環節高效協同，環節間不斷產生化學反應，整體上進一步產生聚變效應，跨界創新不斷的綜合能源生態圈。

2 綜合能源環境管理平臺建設內容

2.1 總體架構

綜合能源環境管理平臺總體功能架構采用5層架構，見圖1。

在數據層，針對不同廠家的系統、設備，采用不同的接入方式，實現系統級及裝置設備級接入。在生產側，通過接入DCS/SIS/PS6000等系統，實現各個電廠、光伏電站等設備運行數據實時采集；在用能側，通過智能表計和智能網關的數據上傳，實現各場景用能數據的實時采集。

在網絡層，支持通過局域網/廣域網方式訪問，主要是通過廣覆蓋、大連接、低時延、高可靠的信息通信網絡，解決數據的傳輸問題。

之后，趙忠堯又在美國麻省理工學院、卡內基地磁研究所等美國的幾個加速器及宇宙線實驗室做義務工作，為的是能換取一些零件。他節衣縮食，把有限的經費和生活補貼，都用來向工廠定制加速器零件！

通過統一門戶網站，實現公司服務能力、產品服務、行業解決方案等展示，建立公司與外部客戶的信息通道，提供多種客戶服務渠道，打造平臺生態能力。

在業務應用層，采用微服務設計，滿足終端用戶多元化能源生產與消費的業務邏輯實現，靈活構建適配多元化業務需求的應用場景，主要包括能源監管、能源交易、客戶管理、產品服務等，為用戶提供綜合化、定制化的能源服務方案。

在展現層，提供大屏可視化、移動端等多種展現方式靈活訪問系統。

2.2 “混合云”的架構模式

2）能源交易

“混合云”模式具有成本效益，且為應用程序在多云環境中的移動提供了極大的靈活性。公有云面向個人用戶以及多方能源企業，通過統一門戶對外提供公開服務，承擔用戶側相關業務內容，包括彈性云主機服務、塊存儲服務、安全中心、堡壘機等；私有云主要面向內部數據管理，用于內部應用構建，部署環境管理平臺。通過購買平臺所需要的軟硬件設備，采用虛擬化架構，實現物理服務器的高效利用，降低硬件成本、管理成本和運維成本，所需內容包括服務器、平臺存儲設備、交換機、數據庫備份工具、防火墻等。

管理平臺基于本地統一物聯網平臺本地化部署，物聯網平臺數據部分上傳到公有云，公有云數據中心同時對接企業外部系統數據以及內部現有系統數據，通過公有云數據處理、數據分析、模型預測能力為統一門戶提供數據和業務支撐，統一門戶的用戶需求和云平臺的分析預測下發到管理平臺、物聯網平臺直至邊緣側的智能網關，對生產、用能設備進行智能化控制。

2.3 功能設計

不必說現在各行各業還沒有支持細分專業并全行業覆蓋的工業互聯網平臺，就算已經有了這些工業互聯網平臺，也仍然會產生各種“壁壘”與“鴻溝”問題：一個再成熟的電子產品工業互聯網平臺，也不太可能被航空企業采用；一個再好的醫療設備工業互聯網平臺，也不太可能被工程機械企業采用，因為在“別人家”的平臺上，沒有本行業/專業的應用場景和支持這些場景的工業APP。

2）能源交易

1）對外門戶

在平臺層，數據匯集后，采用統一的數據平臺，針對通用型、標準型或常見系統，形成統一標準的接入規范，滿足系統接入的擴展性、簡易性要求。數據平臺為應用服務提供底層接口或基礎服務，主要包含數據的采集、分析、存儲及展示服務，保障數據互聯互通，為運維監控人員提供相應的數據支撐。并規劃實現可靠的算力服務，為業務的管理與優化和生產控制策略優化提供支持。

(5)精心設計板書，提高運用現代教育技術的能力。板書是教材內容的提煉和再現，通過板書讓學生明確整節課的所學內容以及各知識點之間的內在聯系，構建起知識體系。同時，在課堂教學中要充分發揮現代教育技術的優勢。

平臺充分利用現有各子控制系統和現有網絡傳輸條件，通過智能網關統一數據接入標準，上傳至企業私有云和公有云，基于云平臺技術、業務能力，搭建應用服務，滿足多行業生態伙伴能源產業需求。能源環境管理平臺“混合云”架構模式見圖2。

既然徐枋的“保身之哲”“真隱之志”堪“以為世法”，那么，他“棲隱土室”“杜門避居”“堅卻不受”等具有典范性的遺民生活行止，自然也就成為清初遺民傳記散文中最為常見的道德范式來加以集中表現。

為能源交易提供線上交易平臺，同時實現合同管理、交易結算、經營分析、營銷管理、能源地圖等功能，各模塊之間的數據實現對接。

3）用戶管理

統一門戶對接大數據平臺，調用多種算法組件和智能模型，結合用戶多元化需求，構建多種服務應用模塊，包括節能方案、能耗分析、綜合能效、用能分析、運維服務等應用，不斷挖掘能源優化潛力，為用戶提供綜合化、定制化的能源服務方案。環境管理平臺基于物聯網平臺的能源數據，結合服務平臺下達的計劃、策略等多種分析結果，構建用能監視、供能網絡運行狀態監視、經濟運行等應用模塊，并通過模塊集成和定制，提供大屏可視化、移動端等多種展現方式。

通過客戶管理模塊，實現客戶資料、檔案的集中管理，并對客戶數據進行分析，構建客戶畫像，為精準營銷提供支撐。

通過能源監測模塊的開發，為生產側用戶提供區域生產實時情況的全景監測功能，以及為能源使用方用戶提供能源使用情況的實時監測功能。

1）生產側

生產側實現對下屬公司的燃機、分布式、光伏主要生產指標數據的實時接入，統計分析并展示運營資產、供能、實時運行、燃料使用、碳排放、市場交易等多維度的實時情況。

2）用戶側

用戶側實現對智慧樓宇、智慧校園、智慧園區等綜合能源場景的實時能耗數據接入，統計分析并展示實時能耗情況。

3 關鍵技術

3.1 廣域多能數據采集技術

廣域多能數據采集是指將若干單一的能源設備整合作為一個數據節點，系統將地域分散、相互獨立的各個數據節點通過通信網絡和通信協議結合在一起，各個數據節點互通協助、緊密配合，完成數據的采集和處理工作。廣域多能數據采集具有高可靠性、實時傳輸、組網方便、投資成本低、易維護等特點。綜合能源設備具有分布范圍廣、數量多、設備類型多樣、數據量大的特點，考慮到能源數據的傳輸實時性、共享范圍、可靠穩定的需求，基于移動通信網絡（GPRS/CDMA/4G/5G）的廣域多能數據采集技術為能源管理提供更實時、更可靠的數據服務和支撐。

3.2 設備及網絡建模技術

能源環境管理平臺的系統建模是能源領域研究的熱點問題，現有的研究大多是圍繞某一特定/假定的區域能源系統進行建模,以及對各類設備的靜態建模，對部分新型設備及各類能源耦合集成后系統的動態機理、控制規律和優化特性仍缺乏深入的研究，以至于在綜合能源系統的規劃設計、運行控制等方面均遇到一定的困難。通過構建各種新型設備的綜合能源系統物理設備靜態、動態模型集合，并開發適用于各類能源耦合綜合能源系統的規劃、運行仿真工具，能夠為綜合能源系統平臺提供數據模型的基礎支撐工作。

3.3 優化運行技術

優化運行技術主要解決能源供需預測和系統經濟化運行，滿足用戶冷、熱、電能源需求的前提下，綜合考慮自然環境資源、能源環保政策等約束條件，實現科學合理的綜合能源服務系統結構優化的規劃與設計，為決策者提供最優的供能方案。基于所建的系統優化運行綜合模型，根據區域用戶總冷量、總熱量需求與總電力需求情況以及當地的可再生能源利用情況，分析系統的能流結構和設備類型，實現系統的結構優化和設計優化。

4 典型場景應用

目前，綜合能源環境管理平臺成功應用于中國華電集團有限公司上海分公司及其下屬企業，實現上海華云網門戶與全景能源監控大屏系統的開發與應用，展示了上海公司綜合能源業務場景、產品服務、解決方案、生態合作戰略布局，實現對生產側、用戶側數據進行采集、分析與實時展示。

4.1 上海華云網門戶網站

華云網依托環境管理平臺，面向各類客戶，對接環境管理平臺能源站數據、客戶數據，以及外部市場數據、環境數據，開展客戶需求的智能分析，為客戶提供定制化的多元服務，滿足政府機構、能源用戶、能源服務商和設備制造商在能源和環境監測管理、能源交易、能效分析和節能降耗以及專業數據信息等方面的需求。主要實現對外門戶、能源交易、客戶管理和后臺管理等功能。

1）對外門戶

將4項水資源評價指標權重均設定為0.25，加權平均后可得水資源承載指數為0.22；將3項生態條件與環境質量評價指標權重均設定為0.33，加權平均后得生態條件與環境質量承載指數為0.65。參照省內指標的平均水平，按照弱、較弱、一般、較強、強五級分類方法進行分類評價(表4)。將承載能力為強、較強和一般的判定為可載，承載能力較弱的判定為臨界，承載能力為弱的判定為超載。

充分體現“平臺經濟”理念，展示綜合能源服務業務的產業布局、配套服務、解決方案等，提供多樣化技術、服務路徑和商業模式。門戶網站頁面見圖3。

如果能夠直觀地讀出細胞的膜電位，那么科學家們就可以對抑制神經元活化的電信號進行研究，而不是僅僅將研究局限于激活信號上。法國馬賽港地中海神經生物學研究所的神經生物學家羅莎·柯薩特（Rosa Cossart）指出：由于鈣離子成像等方法無法記錄抑制性信號，我們并不清楚這類型號是如何影響腦活動的。

包括網上營業廳、合同管理、交易結算、經營分析、營銷管理、能源地圖等功能（見圖）4。

如本工程地下室鋼柱吊裝可采用動臂吊吊裝，也可以采用履帶吊下放到基坑底板吊裝，后者可節省大量成本。最終項目上借助BIM工具，在時間和空間及工藝上進行模擬，最終確定采用履帶吊吊裝工藝（見圖14）。

3）客戶管理

根據能源消費方、能源生產供應方、能源銷售服務方和能源生態合作方進行用戶分類，支持根據基本信息、財務、合同、用能等多維度多指標查詢展示客戶詳細信息（見圖5）。

包括配電系統、計量系統、實時查詢、用電查詢、對比分析、同比分析、三項不平衡分析功能。

4）后臺管理

包括用戶注冊管理、權限管理、業務后臺管理等。

兩人來到一家咖啡店，坐到桌旁。侍者端來兩杯咖啡，蘇婷婷問：張陽，有什么話你說吧！張陽想了想：婷婷，離開杰克吧，你和他不合適。蘇婷婷不服地：你怎么知道我和杰克不合適？張陽自信地：我能感覺出來，婷婷，我愛你。蘇婷婷站起身：張陽，還有別的話嗎？沒有我走了！張陽無奈地：好，我不說這個了。蘇婷婷剛要坐下，看見杰克和一個外國朋友走進來，二人目光相遇，杰克看看張陽……

4.2 全景能源監控大屏系統

該平臺應用于以上海華電大廈為試點的智慧樓宇場景建設。項目通過更換部分老舊計量表計，增配通信網關，整合原供配電系統、照明系統、暖通空調系統等，實現數據的統一接入，建設智慧樓宇能耗監測平臺Web端、App端，實現對大樓租戶用電、用水自動抄表計費，實現用電數據和監測指標的對比分析。項目主要包括運營駕駛艙模塊和能耗監測功能模塊。

智慧樓宇運營駕駛艙界面見圖6。

（2）在最不利工況下，橫桿、豎桿、斜桿的等效應力分別為82.5kPa、71.2 kPa以及30.1 kPa，均遠小于Q235鋼材的抗拉、抗彎、抗剪強度設計值330 kPa，符合規范要求。

Effect of admission-free park green space on place attachment of urban residents:

主要實現電能管理、能耗分析、能源統計分析、線路展示、報警和工單派發以及設備管理等功能。

1）電能管理

1.小姐從尊貴到低俗；2.美女從驚艷到性別；3.老板從稀有到遍地；4.雞從禽類到人類；5.奶粉從食品到毒品；6.專家從內行到流氓；7.表哥從親戚到貪官；8.干爹從長輩到老公；9.秤砣從量器到兇器；10.臨時工從無能到萬能臥槽。

2）能耗分析

包括電量分析、有功功率分析、分時電量分析和變壓器負荷分析功能。

人去世之后，先是穿衣服，裝入棺材。這個儀式通常去世當天完成。裝棺材之前，要請人對著死者念誦《指路經》，念完才裝棺，橫放在堂屋，等待接客（鬧喪）的日子。

3）能源統計分析

包括用電量統計、原始數據查詢、用水量統計以及負荷預測功能。

道路工程檔案詳盡記錄著整個道路工程建設的進展情況，有許多資料也是隨著工程的進度而保存下來的。因此，道路工程檔案建設有很大的隨機性。

4）線路展示

展示樓宇接線圖情況，支持手動調整設備狀態；水泵房水箱的液位和管道壓力系統展示液位和壓力數據超過相關閾值的記錄，并與報警和工單系統關聯。

5）報警和工單派發

支持設定報警閾值，出現異常后，展示報警記錄，并將信息通過短信發送至相應的維修人員；工單通過關聯報警信息，對報警狀態確認、派單、處理修復等環節進行確認，形成閉環管理。

6）設備管理

對現有接入設備的臺賬、數據測點等信息進行統一管理。

電能管理系統部分頁面見圖7，線路展示頁面見圖8。

4.3 效益分析

通過能源環境平臺的應用，實現不同類型能源之間數據的互聯互通，建立上海公司、直屬單位、基層企業及用能單位之間能源管理溝通的紐帶。華云網平臺的投運可為上海公司及下屬公司帶來以下收益：統一的管理模式，使用該平臺提供統一的業務管理平臺，在能源交易基礎上實現統一管理，有效降低運營成本，預估企業在能源供需溝通方面提升效率30%，節約人工成本10%～15%。項目建設內容推廣應用后，能夠為各類公司參與市場競爭提供決策依據，提高營銷手段，輔助擴大市場份額。

智慧樓宇能耗監測平臺的投運可顯著降低大樓能耗，通過樓宇智能照明系統建設，預計每月可節省用電500 kWh，節省電費約375元，預計每年平均可節省費用0.45萬元。通過空調節能系統建設，預計每月可節省用電1 500 kWh，節省電費約1 125元，預計每年平均可節省費用1.35萬元。通過能耗分析與電能管理系統，實現表計的自動抄送統計，預估節約人工成本15%~20%。通過數字化配電房建設，可顯著減少配電房的人工巡檢時長，預計每月可減少2個人日運營成本，并且數字化配電房可以對設備進行智能監測，在降低隱患風險的同時，延長了設備實際使用壽命，節約建設成本，預計每年可節省費用1萬~1.5萬元。

5 結論

本文對開展綜合能源環境管理平臺的建設與示范應用，提出了平臺的總體定位，研究統一門戶和管理平臺等主要內容的開發和應用；設計了平臺的總體架構，包括數據層、網絡層、平臺層、業務應用層和展現層，采用“混合云”的架構模式解決了發電企業內外網數據交互問題；分析了綜合能源環境管理平臺構建涉及的諸多關鍵技術；通過該平臺的典型實踐應用，證明綜合能源環境管理平臺綜合效益顯著，可為用戶降低用能成本、提高能源利用率，增加企業的能源靈活性，優化能源結構，實現效益的增長，具有很好的實際應用價值。

隨著市場政策趨于平穩，平臺還將在數據標準、能源交易等方面繼續完善，提高標準化程度和用戶需求的個性化，從而節約大量時間成本和經濟成本，促進能源服務行業數據及業務向平臺化發展。

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