摘要:

目前中國正處於推進能源網際網路發展和電力改革的重要時期,能源網際網路下的電力商業模式探索是度過這一時期的關鍵方式｡首先對能源網際網路的典型架構和關鍵技術進行了分析,提出能源網際網路關鍵產業鏈;其次,從“物聯網+”､“網際網路+”和“能源+”3個方面提出了能源網際網路下的電力商業模式;最後研究了推動能源網際網路下的電力商業模式發展的關鍵技術並提出了未來的研究建議｡

關鍵詞:

能源網際網路;電力改革;商業模式;“網際網路+”

喻小寶 譚忠富 屈高強

中圖分類號:TM715 文獻標誌碼:A 文章編號:2096-4145(2019)02-0009-04

引言

目前,能源行業的技術基礎､組織結構和經濟模式正在發生著重大變化｡當前階段正是能源行業轉型的關鍵時期,隨著電力企業改革步伐的加快,能源革命也進人改革的深水區｡對於日益惡化的環境和日益枯竭的化石能源,傳統的能源生產消費體系已經無法滿足社會經濟發展的需求,迫切需要構建一套更加高效､安全與可持續的能源利用模式,從而解決能源利用這一重大難題｡

中國當前正處於電力改革的推進期,電力改革的目標與能源網際網路的思想相契合｡放開電力交易市場,還原電力商品屬性,構建具有中國特色的能源網際網路產業是中國電改的最大目標｡隨著“網際網路+”浪潮席捲全球,中國已經具備了天時(能源網際網路)､地利(電力改革)和人和(“網際網路+”浪潮),正處於具有中國特色的能源網際網路革命中｡

本文對能源網際網路下的電力商業模式及關鍵技術進行探索,首先對能源網際網路的典型結構､終極目標､重要載體和關鍵技術構成等進行了概述;然後提出能源網際網路下的3種電力商業模式:“物聯網+”､“網際網路+”和“能源並根據不同電力商業模式提出相關建議和對未來中國電力市場商業模式進行了展望｡

1 能源網際網路概述

1.1能源網際網路定義

能源網際網路指把一個集中式的､單向的､生產者控制的能源系統,轉變成大量分散式輔助､較少集中式的和與更多的消費者互動的能源網路,主要涉及5個方面:

1)利用網際網路技術將每一大洲的電力網轉化為能源共享網路;

2)將運輸工具轉向插電式以及燃料電池動力車;

3)能源消費從化石能源向可再生能源轉型;

4)將每一大洲的建築轉化為微型發電廠;

5)發展儲能技術,更多使用氫和其他儲存技術｡

1.2能源網際網路典型架構

能源網際網路架構存在2種流通通道:

1)電力的流通;

2)資訊的流通｡

根據電力流與資訊流的流動,結合具體的配套設施,能源網際網路的典型架構如圖1所示｡

圖1能源網際網路典型架構示意圖

Fig.1TypicalarchitectureofenergyInternet

能源網際網路的典型架構可以分為3大模組:大資料體系､網際網路體系和物聯網體系｡大資料體系中包括應用層和服務層,網際網路包含傳輸層,物聯網體系包括感知層､電網層和就地層,各體系之間通過電力流和資訊流實現具有雙向傳導特性的資源共享機制｡其中,物聯網體系中的就地層主要指能源網際網路在實際生產生活中的應用｡

1.3能源網際網路關鍵技術

能源網際網路關鍵技術是實現能源網際網路最重要的因素之一,其中,能源發展+軟體手段(SoftwareDevelopmentEnergy,SDE)技術是能源網際網路的靈魂,以專業能源技術為基礎,藉助網際網路+軟體手段實現能源消費的重新定義|ni｡從3個方面分析關鍵技術,其中物聯閘道器鍵技術是基礎,網際網路關鍵技術是支撐,能源閘道器鍵技術是核心｡

(1)物聯閘道器鍵技術

物聯閘道器鍵技術專注於能源流通全過程的資料採集､智慧感知及遠端操控,以裝置製造為主,主要包括關鍵裝備與標準化技術､電力電子技術､需求響應技術等＂｡其中,需求響應技術指通過價格機制和激勵機制來引導使用者改變用電方式和用電習慣,從而調整負荷曲線,實現電力供應側和需求側的互動,提高負荷率,減少機組啟停次數,提高能源利用效率＂｡電力電子技術指利用寬禁帶半導體材料突破反向截止電壓超過20lcV的限度,這類材料具有反向截止電壓高､開關損耗低和耐高溫的特點,十分適合在輸電系統和配電系統中使用｡標準化技術考慮到能源網際網路的自身特性,能源網際網路體系是由規劃､設計､建設､運維等標準構成,因此需要構建標準化技術來推動能源網際網路建設＂｡

(2)網際網路關鍵技術

網際網路關鍵技術專注於能源流通全過程的資料傳輸､管理､分析及互動等,以資訊化為主,主要包括雲端計算技術､大資料分析技術和智慧感知技術等｡其中,雲端計算技術利用網路互聯將所需要的資源進行傳輸和計算,其優點在於便捷性,能夠實現隨時隨地的資源獲取與計算｡大資料分析技術是指可以在短時間內對網路資訊控制系統中的大M資料進行精細化處理､管理和計算等＂｡智慧感知技術是指對資料感知､傳輸､處理等技術的集合,能源網際網路中存在各類網路,包括資訊網路､輸配電網､執行網路以及需求側裝置網路等,通過智慧感知實現資料處理､聚集和分析等＂｡

(3)能源閘道器鍵技術

能源閘道器鍵技術專注於能源的生產､轉換､傳輸､利用等環節,以能源裝置製造､優化為主,主要包括新能源發電技術､大容量遠距離輸電技術和微電網技術等｡其中,新能源發電技術主要研究規模光伏發電技術､變速恆頻風電技術､光伏集熱發電技術等｡通過新能源發電技術提高能源清潔度,助力能源消費轉型,促進能源智慧控制與綜合優化｡

大容量遠距離輸電技術是解決大型能源基地可再生能源發電消納的重要手段之一,以中國三峽水電為典型代表｡特高壓直流輸電技術是大容量遠距離輸電技術之一,通過建設特高壓骨幹網路,實現電網交直流互換,提高輸電互補性､安全可靠性和高效性。

微電網技術是指既可以獨立執行,也可以與大電網相連,進行電量相通的小型能源網路。

2 能源網際網路電力商業模式分析

在能源網際網路的推動下,會催生一些新的產業鏈,結合傳統產業發展,組合出新的商業模式｡同時,在能源網際網路的背景下,能源開發與利用方式發生變化,更多以分散式能源模組和集中能源模組相結合的模式,在子模組自平衡的基礎上,實現各類模組的協調互補,達到協同優化供需側能源利用效率的目標｡本節提出3種具有代表性的商業模式,包括“物聯網+”､“網際網路+”和“能源+”3類,分別對3類商業模式及關鍵技術進行分析｡

2.1＂物聯網+"商業模式分析

“物聯網+”商業模式是針對當前電力裝置製造行業發展問題的解決方案之一,在能源網際網路背景下,為裝置製造產業帶來新機遇,主要分為4個層面:

1)裝備研發層面,加大新型電量計量裝置,實現多表合一､能量閘道器和智慧感測等;

2)融資租賃層面,優化配網､微網投資策略,增加PPP投資模式,實現電網投資效益最大化;

3)用能服務層面,在傳統電能服務基礎上,增加遠端服務,提高服務品質,以此為依據完善裝置管理和能效管理流程;

4)資料銀行層面,在能源網際網路背景下,結合大資料基礎,增加能耗分析,實現節能挖掘､資料增值的目標｡

“物聯網+”商業模式涉及產業主要可以分為6類,包括:新能源產業､儲能產業､電動汽車產業､電力裝置產業､節能產品和智慧裝置研發等,具體如圖2所示

圖2“物聯網+”商業模式相關產業模型Fig.2Industrialmodelfor“Internetofthings+’’businessmodels

(1)新能源產業模組

在能源網際網路與中國能源改革的大背景下,新能源發展進人了利好時期,新能源產業是當前電力商業模式中重要發展模組之一,主要包括4類新能源發展:

1)風力發電模組,鼓勵政策長期存在,不斷實現規模化發展;

2)太陽能發電模組,規模化應用啟動,晶體矽趨於主流,成本以每年10%持續下降,塔式､碟式趨於主流發展;

3)生物質發電模組,激勵政策長期存在,技術進一步成熟,多元化､直燃､混燃､氣化趨勢明顯;

4)分散式發電模組,是此次電力改革重點之一,提出離網式風-光-儲系統和併網式風-光-儲系統,光伏建築一體化和冷熱電三聯供成為主流趨勢,奠定了分散式發電模組發展基礎｡

(2)儲能與電動汽車產業模組

儲能技術已在微網與分散式發電､電力輔助服務､使用者側需求響應及電動汽車車電互聯等4個領域實現商業化｡尤其是在能源網際網路格局下,儲能將扮演能源晶片的關鍵角色,實現能源系統的數字化,輔助能量管理,實現電網的最優執行｡未來在儲能與電動汽車產業,價格逐年降低,形式多樣化發展,壽命進一步延長,效能不斷提升,成為未來發展趨勢｡完善產業結構,加大政策支援,放開市場機制,為產業發展提供了路線｡

(3)智慧感測產業模組

智慧感測產業是能源網際網路發展的裝置基礎產業,能源網際網路關鍵資料採集感測裝置主要包括5種類型:

1)多表集抄,涉及水電氣熱集抄;

2)虛擬圖2“物聯網+”商業模式相關產業模型Fig.2Industrialmodelfor“Internetofthings+’’businessmodels計量,用於虛擬電廠(VirtualPowerPlant,VPP)專案的虛擬交易量計量;

3)能效計量,使用者能效電廠(EfficiencyPowerPlant,EPP)專案的能量計量與能效考核;

4)智慧控制,主動需求響應與考核指標校準;

5)能量路由,帶有本地控制策略的能量閘道器,負責本地用能資訊採集與處理｡

2.2“網際網路+”商業模式分析

“網際網路+”商業模式是能源網際網路背景下最具代表性的電力發展模式,將能源發展與網際網路技術相結合,催生新興產業和新興模式,主要包括5類:電能服務､數字電力､資料服務､資訊整合和金融服務3其中,資訊整合為電網企業提供資訊服務,金融服務為企業提供PPP等金融業務支撐,資料服務為使用者提供資料增值服務以及資料儲存､雲端計算等基礎服務,數字電力提供新能源+智慧化的電力產品,電能服務協助使用者參與電力交易｡

(1)電能服務產業模組

電能服務產業被稱為能源界的“第三產業”,主要對水､電､熱､氣等能源消費,採取裝置託管､負荷託管､電費託管､能源託管和虛擬排程等措施,實現智慧用能｡電能服務群體面很廣,主要面向需求側使用者,包括企業使用者､高新園區､中小使用者和能源公司等｡電能服務產業模組為能源網際網路的關鍵產業鏈提供了支撐,對裝置製造､節能改造和ppp金融等提供了良好的平臺｡

(2)資料服務產業模組

資料服務產業模組是能源網際網路與大資料背景下共同催生的一個新型模組,通過積累高品質和有價值的資料,形成資料資產,在管理決策中致力於資料價值的發現,構建海量資料計算系統,提供生產級資料應用,在資料運營基礎上與夥伴､客戶分享資料價值,提升獲取資料的能力和效率｡

能源大資料在政府､發電､電網和使用者4個主體均有所價值發現:

1)在政府層面,進行社會經濟狀況分析與預測,以及相關政策制定與決策支援;

2)在發電層面,實現新能源發電功率預測與智慧控制,提高發電層最優執行效率,核算發電與儲能最優經濟配比,制定最優發電計劃;

3)在電網層面,實現電網資產精細化管理,新能源併網控制與智慧電網排程,管理含分散式能源的雙向電網執行,以及對配電網設計與發展規劃制定;4)在使用者層面,分析使用者用電行為和能量預測,制定有針對性的使用者精細化個性營銷方案｡

2.3“能源+”商業模式分析

能源網際網路核心理念涵蓋了新能源､儲能､電動汽車､資訊化等關鍵部分,其潛在商業模式可從裝置製造､資訊化､市場化､電網構建等角度出發進行深度挖掘｡其中,“能源+”商業模式主要圍繞4箇中心:設施､交易市場､微網和聚合器,不同中心存在多種電力商業模式｡

(1)電力交易產業模組

電力交易產業模組是能源網際網路核心模組之一,電能作為能源互換的標準型別,電力交易產業鏈的完整性關乎整個能源網際網路的發展｡

圖3為電力交易產業模組示意圖,以電力交易為核心,在能源供給側和需求側均採用市場競爭的方式,提高供給側效率和需求側效率｡

其中,需求側管理產業涉及裝置製造基礎產業和節能服務配套產業｡電力體制改革為電力交易模式創新提供了可能性,交易模式打破以往常規的電網公司唯一的購售載體(不考慮地電),新電改環境下會出現多種交易模式,尤其是獨立售電商的出現,例如批發市場中的雙邊交易和集中交易､零售市場中的售電商之間的交易､分散式電源使用者參與市場交易等｡這些新電力交易模式的出現為“能源+”商業模式的發展奠定了基礎,為相關主體提供了商機｡

圖3電力交易產業模組Fig.3Electricitytradingindustrymodularization

(2)智慧微網產業模組

能源網際網路神經末梢產業鏈覆蓋範圍廣泛,智慧微網以自給自足為目標,以能量管理為核心,主要覆蓋的商業模式包括:微網規劃建設､運營管理､能源服務､增值服務等｡

雲中心覆蓋的商業模式包括:執行資料分析､金融支援業務､智慧用能服務､能效監控評估等｡電力交易中心涉及的商業模式包括:電能銷售業務､需求響應結算､個人信用評估等｡例如智慧微網下建設-經營-轉讓模式及客戶運營模式(BuildOperationTransfer-CustomerOperation,B0T-C0)雙效模式組合,通過整合電力建設､運營､傳輸和維護多方面,以雲中心和交易中心為中樞,實現電力多環節有機整合,具體如圖4所示｡

B0T-C0雙效模式是由B0T建設模式和C0建設模式通過電力流､資訊流進行貫通,以電力傳輸為樞紐.以微網建設為平臺,進而實現微網資訊全覆蓋的一種模式組合｡該模式不同於以往常規微網模式,它將微網周邊技術､衍生品､資訊進行有機結合,全過程考慮電力流和資訊流的走向,這些都體現出能源互聯的價值,為能源網際網路在微網領域的發展提供了良好的技術平臺｡

(3)虛擬發電廠模組

虛擬電廠模組是能源網際網路在需求側的一個重要手段,能夠實現平緩負荷曲線,提高負荷率,提高能源利用效率｡

虛擬電廠設計4個層次:

1)智慧微網層,將本地發電與負荷預測結果上報雲端,按照分散式能源micro-gridbaseddouble-effectcombinationofBOT+CO資源

(DistributedEnergyResources,DER)自身特點制定本地策略,並根據大資料行為分析與特殊情況的專家經驗輔助;

2)電網排程層,構建輸配電網能量管理體系,核定VPP交易邊界與成本,確定交易電量,按照發電計劃考核VPP並計算懲罰係數;

3)電力交易層,提供可交易電量與調峰調頻輔助,著重電力交易日前市場;

4)雲中心層,利用節點發電與負荷預測彙總與優化,交易量申報與電價核准,形成可用發電計劃並提交電網排程中心｡

3 建議與展望

4 結語

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第二步，回覆關鍵詞：能源網際網路

溫馨提示

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