智慧綜合能源服務(wù)云平臺建設(shè)與運營

華潤智慧能源有限公司 王立文 岳 陽

隨著我國經(jīng)濟社會持續(xù)發(fā)展，能源生產(chǎn)和消費模式正在發(fā)生重大轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)能源系統(tǒng)建設(shè)以單一系統(tǒng)的縱向延伸為主，能源系統(tǒng)間物理互聯(lián)和信息交互較少，但在政策支持、技術(shù)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(cè)和需求側(cè)都發(fā)生了巨大變化，即能源互聯(lián)網(wǎng)化趨勢愈發(fā)明顯。為應(yīng)對這種變化，國內(nèi)眾多能源企業(yè)一方面聚焦多能供應(yīng)服務(wù)、客戶能效提升、能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、電網(wǎng)供需互動、源網(wǎng)荷儲協(xié)同等業(yè)務(wù)需求，大力推動新業(yè)務(wù)、新業(yè)態(tài)、新模式創(chuàng)新；另一方面結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”思維，運用數(shù)字化技術(shù)，以移動化、數(shù)字化、智能化為特征，開展智慧能源服務(wù)平臺的建設(shè)，推進用能設(shè)備的泛在接入、實時感知、智能計算、優(yōu)化控制，實現(xiàn)客戶側(cè)智慧用能，打造能源產(chǎn)業(yè)“平臺+生態(tài)”，以求在未來綜合能效服務(wù)生態(tài)圈中占據(jù)優(yōu)勢地位[1-4]。

1 平臺建設(shè)背景及需求分析

1.1 平臺建設(shè)背景

政策支持。自“數(shù)字中國”戰(zhàn)略提出以來，中央和地方層面均高度重視數(shù)字產(chǎn)業(yè)發(fā)展，特別是國務(wù)院國資委下發(fā)《關(guān)于加快推進國有企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型工作的通知》和《關(guān)于推進“上云用數(shù)賦智"行動，培育新經(jīng)濟發(fā)展實施方案》要求加快推進產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。國內(nèi)能源行業(yè)明確提出打造能源類企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型示范，數(shù)字戰(zhàn)略及相關(guān)政策使得能源電力企業(yè)數(shù)字化發(fā)展迎來歷史機遇。

技術(shù)支撐。能源革命和數(shù)字革命的深度融合，為能源電力企業(yè)構(gòu)建了全新的業(yè)務(wù)領(lǐng)域。尤其是“云、大、物、移、智、鏈”等新興數(shù)字技術(shù)在電力行業(yè)發(fā)揮的作用日益凸顯，帶來了思維、模式和業(yè)態(tài)等全方位沖擊，正在逐步改變著能源生產(chǎn)、傳輸、交易、消費等各個環(huán)節(jié)。比如在生產(chǎn)側(cè)，通過信息技術(shù)的數(shù)字化處理可實現(xiàn)對光伏、風(fēng)電等可再生能源的全息感知、智能分析和精準(zhǔn)預(yù)測，一定程度上能解決可再生能源并網(wǎng)消納難題；在終端用能側(cè)，通過將用能設(shè)施高效便捷接入信息服務(wù)平臺，增強設(shè)備智能監(jiān)測、遠程運維和實時優(yōu)化控制能力。

平臺總體定位。能源互聯(lián)網(wǎng)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(wù)外，還應(yīng)發(fā)揮平臺型產(chǎn)品作用，承擔(dān)平臺運營方與用戶、合作廠商間的交互功能，提供商業(yè)機會搭建、業(yè)務(wù)撮合及在線交易等場景。因此，智慧能源云平臺功能定位應(yīng)是“能源服務(wù)中心+產(chǎn)品集市+在線交易平臺”，能夠支撐能源管理服務(wù)和O2O能源電商服務(wù)兩方面業(yè)務(wù)活動。

1.2 平臺功能需求

規(guī)劃軟件。實現(xiàn)光伏、風(fēng)電、燃氣、儲能等分布式單體項目及綜合能源項目的規(guī)劃設(shè)計和效益測算，提升用戶分布式單體項目及綜合項目設(shè)計的便捷性、合理性及精確性；分布式能源。對分布式光伏、風(fēng)電、燃氣機組等供能系統(tǒng)中涉及的各種裝置、站點、設(shè)備進行數(shù)字化管理，提供能源及設(shè)備信息采集、狀態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、指標(biāo)分析等功能，實現(xiàn)對各類分布式能源系統(tǒng)整體運行情況的實時監(jiān)控和運營管理，依靠智能化平臺給出整套解決方案，實現(xiàn)分布式電源的高效運維。

儲能系統(tǒng)。監(jiān)測儲能電池組、儲能變流器等設(shè)備器件運行數(shù)據(jù)，掌握儲能系統(tǒng)的運行狀態(tài)和運營情況，依托歷史運行數(shù)據(jù)開展電池性能、運行效率、經(jīng)濟效益分析，指導(dǎo)運維檢修策略，優(yōu)化儲能系統(tǒng)運行方式；能效分析與診斷。獲取終端用戶的能源消費、設(shè)備和環(huán)境信息，對用能單元的運行狀態(tài)、效率和能源的利用率進行分析，提高用能系統(tǒng)及用能設(shè)備的管理能力。依托海量的用能數(shù)據(jù)，挖掘用戶的用能特性、設(shè)備狀態(tài)和用能習(xí)慣，幫助用戶進行能效診斷，并提供設(shè)備選型和用能策略方案。

運營管理。提供設(shè)備、系統(tǒng)、客戶、園區(qū)、區(qū)域等多級監(jiān)測、能源消費預(yù)測、需求響應(yīng)代理、能效對標(biāo)、運維信息分析、遠程監(jiān)控等功能，建立綜合能源運營服務(wù)業(yè)務(wù)規(guī)范。利用運營大數(shù)據(jù)，拓展多能互補、多用戶協(xié)調(diào)優(yōu)化、區(qū)域性能源綜合運營服務(wù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)賦能能源系統(tǒng)；能源生態(tài)。搭建能源商城，連接綜合能源中上游的設(shè)備供應(yīng)商、應(yīng)用服務(wù)商和系統(tǒng)集成商以及下游的終端企業(yè)客戶，基于平臺積累的企業(yè)用能數(shù)據(jù)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)開展智能推薦，實現(xiàn)產(chǎn)品供應(yīng)方與需求方的匹配；項目管理。針對綜合能源服務(wù)領(lǐng)域的市場咨詢、設(shè)備銷售、工程建設(shè)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(jié)算、項目后評價等各環(huán)節(jié)全過程在線服務(wù)，提升綜合能源項目開發(fā)效率。

2 平臺建設(shè)方案

2.1 總體架構(gòu)

智慧能源服務(wù)平臺遵循客戶側(cè)電力物聯(lián)網(wǎng)總體建設(shè)框架，是創(chuàng)新推動“源-網(wǎng)-荷-儲”協(xié)同服務(wù)和構(gòu)建綜合能源服務(wù)生態(tài)圈的支撐平臺。智慧能源服務(wù)平臺總體架構(gòu)包含三層，即設(shè)備物理層、業(yè)務(wù)管理層和交互應(yīng)用層。設(shè)備物理層，對接商業(yè)樓宇、工業(yè)企業(yè)及園區(qū)、社區(qū)、居民家庭、電動汽車及分布式能源等用能場景，實現(xiàn)終端設(shè)備數(shù)據(jù)采集和調(diào)控；業(yè)務(wù)管理層，對接企業(yè)級客戶服務(wù)業(yè)務(wù)中臺和數(shù)據(jù)中臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)匯聚和需求傳導(dǎo)；交互應(yīng)用層，依托“智慧能源服務(wù)云市場”或者其它門戶為平臺統(tǒng)一入口，為終端用能客戶、政府部門、能源服務(wù)商、能源供應(yīng)商等提供生態(tài)圈客戶綜合能源服務(wù)。

2.2 業(yè)務(wù)架構(gòu)

平臺業(yè)務(wù)架構(gòu)包括客戶前臺（即用戶服務(wù)端）和業(yè)務(wù)后臺（即平臺管理端）兩部分?？蛻羟芭_主要服務(wù)用戶購買和使用各類能源應(yīng)用，并實現(xiàn)外部供應(yīng)商/開發(fā)商的入駐。業(yè)務(wù)后臺主要為平臺運營方提供平臺管理、業(yè)務(wù)操作、技術(shù)支撐、后臺分析等管控作用。

客戶前臺主要包括用戶中心、應(yīng)用商店、商業(yè)中心和能源服務(wù)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(yīng)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(yè)中心模塊提供下單流程引導(dǎo)、服務(wù)展示、服務(wù)推薦與排行、工程建設(shè)等功能。能源服務(wù)中心提供分布式能源運行監(jiān)控系統(tǒng)、儲能云系統(tǒng)、用能監(jiān)控系統(tǒng)、智慧樓宇系統(tǒng)和智能運維系統(tǒng)等一系列SaaS應(yīng)用。

業(yè)務(wù)后臺主要包括用戶管理、物聯(lián)中心、算法經(jīng)驗庫、業(yè)務(wù)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(tǒng)等功能。物聯(lián)中心模塊提供設(shè)備臺賬、鏈路管理、采集任務(wù)配置等功能。算法經(jīng)驗庫模塊管理各類通用智能算法、專業(yè)類算法和模型，以及工商業(yè)用戶能耗標(biāo)準(zhǔn)信息，供平臺各個業(yè)務(wù)應(yīng)用調(diào)用。業(yè)務(wù)管理模塊提供平臺用戶統(tǒng)計、訂單管理、運營統(tǒng)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(shù)架構(gòu)

鑒于智慧能源云平臺涉及多個業(yè)務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域，為提升平臺的安全性及后續(xù)可擴展性，采用微服務(wù)技術(shù)架構(gòu)進行設(shè)計。平臺技術(shù)架構(gòu)如圖1所示，主要由資源層、服務(wù)層、應(yīng)用層、展現(xiàn)層和過程管理構(gòu)成：資源層主要包括計算機設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備及其他硬件設(shè)備；服務(wù)層由技術(shù)中臺、數(shù)據(jù)中臺、業(yè)務(wù)中臺提供支撐服務(wù)。技術(shù)中臺包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)、微服務(wù)體系、容器管理、自動化部署、DevOps、運維監(jiān)控、服務(wù)組件。數(shù)據(jù)中臺包括數(shù)據(jù)技術(shù)和數(shù)據(jù)服務(wù)。業(yè)務(wù)中臺包括平臺服務(wù)、物聯(lián)平臺和云市場；應(yīng)用層主要包括分布式能源運行監(jiān)控系統(tǒng)、儲能云系統(tǒng)、用能監(jiān)控系統(tǒng)、用能優(yōu)化系統(tǒng)、智慧樓宇系統(tǒng)、智能運維系統(tǒng)等SaaS應(yīng)用，可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要進行擴展；展現(xiàn)層支持PC端、移動端、大屏和可視化式系統(tǒng)集成等多端應(yīng)用；過程管理包括Docker容器、集中運維和自動監(jiān)控。

在服務(wù)層采用先進的三中臺架構(gòu)，由技術(shù)中臺提供平臺需要的各種技術(shù)能力，數(shù)據(jù)中臺提供平臺業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)統(tǒng)一化存儲與供給，業(yè)務(wù)中臺將公共業(yè)務(wù)沉淀成業(yè)務(wù)服務(wù)，供所有業(yè)務(wù)調(diào)用。通過對技術(shù)、數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)能力沉淀，形成中臺化體系，除了具備快速開發(fā)、擴展性強、并發(fā)能力強等優(yōu)勢外，還能有效打破信息煙囪，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享應(yīng)用。各個應(yīng)用包括內(nèi)外部應(yīng)用都可以從數(shù)據(jù)中臺中接入與使用，每個微應(yīng)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(tǒng)一應(yīng)用系統(tǒng)支撐服務(wù)，實現(xiàn)各微應(yīng)用間的服務(wù)調(diào)用及分布式數(shù)據(jù)存儲，從而實現(xiàn)業(yè)務(wù)功能模塊化快速組裝，顯著提升新業(yè)務(wù)功能開發(fā)效率。例如若新開發(fā)一個智能路燈應(yīng)用，在現(xiàn)有物聯(lián)平臺、GIS服務(wù)、組態(tài)服務(wù)、調(diào)控服務(wù)等基礎(chǔ)上，僅需要添加路燈管理功能模塊即可完成應(yīng)用開發(fā)。

2.4 平臺部署架構(gòu)

智慧能源服務(wù)平臺采用資源虛擬化技術(shù)，基于云平臺部署，主要由應(yīng)用平臺、物聯(lián)平臺和監(jiān)控平臺構(gòu)成。其中，業(yè)務(wù)平臺采用微服務(wù)模式部署，通過負載均衡與服務(wù)治理讓業(yè)務(wù)具備高并發(fā)、高可靠性、高可用性，能滿足大量用戶同時高效使用。物聯(lián)平臺采用分布式部署，通過解密服務(wù)與負載均衡，安全高效接入大量物聯(lián)設(shè)備與邊緣計算設(shè)備。

2.5 物聯(lián)中心架構(gòu)

物聯(lián)中心支持物聯(lián)設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)及邊緣計算設(shè)備三種接入模式，通過配置化的連接管理，將不同類型協(xié)議連接配置接入物聯(lián)平臺；通過配置化的規(guī)約規(guī)則，支持376.1、Modbus、104、102等規(guī)約的解析。采用負載均衡技術(shù)提升平臺接入擴展能力，可根據(jù)接入數(shù)量和數(shù)據(jù)頻率動態(tài)調(diào)整接入服務(wù)數(shù)量以滿足接入性能要求。通過守護與日志服務(wù)，監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)，記錄每次接入數(shù)據(jù)日志，在遇到服務(wù)異常退出的情況下，守護服務(wù)會主動啟動新的服務(wù)并補采數(shù)據(jù)。采用消息隊列機制，保證采集數(shù)據(jù)不會因為瞬間處理能力不夠或解析服務(wù)異常而丟失數(shù)據(jù)。同時消息隊列能保證在不調(diào)整原有邏輯的情況下，服務(wù)新的數(shù)據(jù)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(yè)的數(shù)字化運營平臺，其商業(yè)運營模式如下：綜合能源企業(yè)提供技術(shù)搭建云平臺，作為平臺運營方；第三方軟硬件供應(yīng)商在平臺上提供軟硬件商品和服務(wù)，綜合能源企業(yè)通過平臺整合軟硬件供應(yīng)商資源，篩選優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商產(chǎn)品和服務(wù)供分銷商集中使用；綜合能源企業(yè)通過平臺賦能分銷商，為分銷商提供SAAS工具、接入服務(wù)、技術(shù)服務(wù)等，節(jié)約獨立開發(fā)成本；分銷商利用自身客戶資源向客戶推廣平臺軟件服務(wù)和產(chǎn)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(fā)服務(wù)費、第三方合作分成等：軟件使用服務(wù)費。平臺上線一系列SaaS應(yīng)用，當(dāng)能源服務(wù)商、用能企業(yè)購買一個或多個SaaS應(yīng)用時可獲得銷售收入；定制開發(fā)服務(wù)費。平臺提供需求定制服務(wù)，當(dāng)平臺的基本應(yīng)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(chǎn)品；第三方合作分成。第三方供應(yīng)商可在平臺上銷售自己的商品和應(yīng)用服務(wù)，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(yīng)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(yīng)商均需向平臺支付廣告費；數(shù)據(jù)資產(chǎn)服務(wù)費。平臺經(jīng)過長期的運營會沉淀大量的脫敏歷史數(shù)據(jù)，形成能源行業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)。這些數(shù)據(jù)資產(chǎn)對于新項目的開發(fā)有重要的價值，平臺可提供有償數(shù)據(jù)服務(wù)；增值服務(wù)費。對平臺的運營數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘分析、發(fā)現(xiàn)新的用戶需求，給用戶提供智能運維、咨詢服務(wù)、節(jié)能空間分析等增值服務(wù)，創(chuàng)造新的商業(yè)價值；金融服務(wù)費。為能源及周邊產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)提供擔(dān)保、貸款、融資租賃等服務(wù)，通過金融服務(wù)費獲取利潤。

4 結(jié)語

本文的研究將為智慧綜合能源云平臺的設(shè)計、開發(fā)和應(yīng)用提供一種可行的方案。下一步平臺還將在數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、能源數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)能效提升、云邊協(xié)同控制等方面繼續(xù)完善，助力智慧綜合能源行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。