基于分布式智慧能源服务综合研究

王子洋，于 龙，岳 靓，刘 钊，曹雪玮

（国网天津市电力公司城南供电分公司，天津 300000）

0 引言

现如今，我国能源经济结构不断调整，国家对于企业的节能减排要求越来越严格，我们需要面对的重要课题是将能源生产和消费保持可靠性和可持续性发展。为此，专家提出因地制宜发展贴近用户端的分布式能源的方案，通过对智慧能源综合服务管理系统基本特征的描述可以发现，其中MAS采用独立Agent通过相互协作可以实现复杂的分布式管理任务，具有良好的协调性和有效性，能够为未来的智慧能源综合服务奠定坚实的基础。

1 分布式智慧能源服务的应用

1.1 应用场景

目前，分布式智慧能源有确定的几种典型应用场景，包括园区、大用户、楼宇。首先，未来社会能源的主要承载将是园区的智慧能源项目，如：商业园区、工业园区、智慧小镇、孤岛等。其次，大用户的智慧能源项目在企业内部建设，相对于园区的智慧能源项目执行周期短、电力障碍小，更加看重项目的经济回报，致力于为用户节省投资成本，如：红豆集团、钢铁厂等。最后，楼宇的智慧能源项目，多为商务办公楼、医院等大型的公用建筑。

1.2 应用商业模式

1.2.1 以规划委先导的EPC模式

分布式能源服务项目存在不同程度的跨界转型的需求，在市场开发过程中以规划委先导，可以辅助项目合作单位进行厂址的选定，为其提供更加全面的分布式智慧能源系统设计方案。

1.2.2 针对性咨询和设计模式

通过在传统能源领域的长期实践经验积累，掌握和借鉴先进的能源存储、能源生产等技术，业务领域覆盖能源建设的各个环节，能够为用户提供分布式能源项目在多个环节的有效解决方案，同时为企业提供针对性的咨询服务。

1.2.3 EPC+能源管理模式

分布式智慧能源项目强调同时关注高载能的大型企业和中小型的用能企业，针对不同用能企业，从其负荷需求出发，制定针对性的能源方案。

1.3 功能模式分析

分布式智慧能源可以根据用户的实际用能需求，进行智能判断，针对性的为客户提供热电和冷热电，二者均可以实现24小时全天候进行自动启停。

1.4 运维模式分析

分布式智慧能源可以根据用户所在地的气候特点和用户的用能习惯为用户制定适合的运维策略。通过制定有效的运维模式，能够实现对系统中能源梯级利用，提升系统的利用率，达到节能减排的效果。

2 分布式智慧能源商业模式

2.1 节能效益分享型

节能效益分享型是指在项目期间内，节能收益由节能服务公司和用户进行共同分配的合同类型。资金投入在进行节能改造工程之前由双方提前约定，可以由双方共同承担或节能公司单方面承担，项目建设完成后，双方对节能总量进行确认，按合同约定进行节能收益的分配。项目合同期结束后，节能公司要将节能设备的所有权无条件移交给客户，之后的节能收益全部归用户所有。

2.2 融资租赁型

融资租赁型是指节能公司将节能设备和服务卖给融资公司，用户通过在融资公司租赁进行使用，用户根据合同约定定期向融资公司交纳租赁费用，节能公司在协议期内要做好节能量测量验证和对能源设备的升级改造。项目合同期结束后，融资公司要将节能设备的所有权无条件移交给客户，之后的节能收益全部归用户所有。

2.3 混合型

混合型即指节能效益分享型和融资租赁型两者组合形成的合同类型。

3 方案设计分析

3.1 功能介绍分析

分布式智慧能源管理系统，主要借助先进的电子信息技术，依托互联网云平台，通过将网络、互联网技术、软件和自动化技术的紧密关联，实现稳定的设备运行维护，最终达到节省人力、降低成本，简化程序，增加服务内容和增加能效的目的。首先，通过分布式智慧能源系统的普遍应用，可以在生产、运输等各个环节实现能源的节约，减少投入成本。其次，能够有效减少能源设备的使用率，有效避免了重复进行投资的损失。再次，分布式智慧能源系统可以实现对能源以及污染物的实时动态监测，进而发挥保护环境的作用。最后，对于能源的使用，实时自动化和远程管理是未来大的发展趋势，分布式智慧能源系统的使用可以提升用能体验，为以后的能源使用奠定坚实的基础。其具体功能实现主要体现在如下几个方面：

3.1.1 实时全面的能源监控功能

平台的基础功能是能够实现有效的能源监控，通过对“冷热电气”横向贯通、能源“产–输–储–用”纵向延伸，实现可度量的多维实时全景能源监测。通过实时监控能源生产侧和终端消费侧的运行状态，能够获取到科学详尽的能源数据。采用基于地理信息的可视化技术，能够实现对区域内能源的全景实时监控、企业/用户能耗监测、告警预警等，使企业能够对自身的能源消耗进行系统监管，提高对能源的利用率。

3.1.2 利用大数据和人工智能技术进行能源分析

专家技术团队依托先进的大数据以及人工智能技术，利用在云平台上收集的大量能源数据信息，呈现出专业、可视以及智能的能源分析报告，进而开展对企业能源的智能分析、异常用能情况分析以及区域能源智能分析，为政府未来使用能源的智能布局以及长远规划奠定坚实基础，最终达到为用户减少用能成本以及最大限度提升能源利用效率的目标。

3.1.3 通过能源管理优化进行能源管理

通过将区域内的各种能源能行不断管理优化，促进各种能源的整合发展，实现各种能源的联动，呈现区域内微电网的运行状态。通过构建虚拟电厂的方式，代入多能联动机制以及市场调节机制，引发用户端对需求做出响应，最终达到能源互补以及对能源的梯级利用。

3.1.4 通过对能源的应用为客户提供能源服务

所谓能源服务，是指通过对能源的有效应用，为终端客户提供多样化的能源生产以及能源消费的服务。对于能源的使用，最终的目的是最大化满足客户端的需求，切实提升能源服务的效率和效益。即从传统单一售电的能源服务转变为电、气、冷、热等的多样化的能源供应服务方式，其中包含能源接入、能源定制以及设备代维服务等内容。

3.1.5 构建能源交易市场平台实现能源生态

考虑到用户的实际需求要实现与市场服务之间需要一定的衔接，因此可以针对性的创建一个方便多种能源进行交易的市场，以此为平台，所有有实际需求的能源用户以及能源服务提供商可以开展相关服务，能够满足能源用户寻求能源供应商、能源供应商寻求自己的目标客户的切实需要。交易市场平台可以设置能源产品展示、能源供应商管理、能源最新资讯发布等相关功能模块，为能源用户和能源供应商之间建立起互相衔接的纽带。

3.2 功能架构分析

分布式智慧能源管理系统是将传统能源行业和电子信息技术的有效融和的产物，它实现了大数据整合分析、远程监控及问题诊断、云端数据备份的功能。其功能架构主要依据微服务技术进行系统设计，系统中每一个独立组件通过接口进行不同数据库之间数据读写以及数据传递，实现数据库和缓存资源之间的有效使用，保障系统安全稳定运行。分布式智慧能源心态功能架构能够实现资源的灵活组织运用、系统功能的反复利用，能够快速构建起智慧能源的服务应用。

平台功能架构的设计要以标准规范的体系为重要前提，以安全防护体系作为重要支撑，设计成感知层、网络层、平台层、应用层的总体架构，实现内外部系统的衔接，深度体现功能架构可靠易扩展的显著特点，针对性满足不同客户的个性化需求。分布式智慧能源管理系统总体功能架构能够适配电、气、冷、热等的多样化的能源智能终端系统，完成能源信息的采集，实现对能源系统的智能控制。其中，平台层是智慧能源数据核心，用以维系智慧能源服务；网络层主要通过应用多种类型的网络传输技术实现终端设备、应用平台和能源服务之间的互相联通；应用层主要依托移动终端、大屏幕系统等多样化的设备作为系统展现层，为满足能源消费者和能源运营商的需求而服务。在平台运行过程中，要以国家行业规范为基准，在平台的安全防护层面上，要采取电力物联网的安全防护措施，为平台安全运行提供重要保障，在系统集成层面上来说，要实现多个业务系统平台的有效衔接，实现能源信息以及服务的交互作用。

3.3 技术架构分析

分布式智慧能源管理系统主要依据SG-EA技术架构，采用分布式服务框架技术，进而实现大规模和分布式集群的管控能力。采用分布式关系数据库，实现应用系统的稳步运行和数据的安全存储，技术架构主要涵盖服务层、展示层、协议层、采集层和存储层。（1）服务层和展示层运用JSP等先进的前台开发技术，对前台功能进行分解，使相关功能更加直观、浅显易懂。同时，展示内容可以根据用户需求进行个性化定制，展示画面可以依托多媒体设备进行自适应展示。（2）采集层主要以分布式设计理念和通信采集技术为依托，可以对接入的智能用电设备种类和数量进行扩展。对MQTT通信技术的有效运用，可以实现信息数据传输高并发、低延时的目标，同时，采用MQ消息队列存储技术和通信网关消息分发技术，可以实现大量信息高吞吐、可靠重试。（3）存储层主要是确定一个主数据库，再以数个从数据库作为备用数据库的方式，主数据库出现宕机情况时，从数据库自动成为主数据库，确保系统安全稳定运行。

4 分布式智慧能源网的应用前景及展望

智慧能源服务是综合能源服务发展的重大新方向，智慧能源网作为一个面对多元终端能源用户的能源系统，能够扩大分布式能源的接入范围，促进能源的合理优化配置，对于我国能源的发展具有深远的意义。分布式智慧能源的发展离不开先进的电子信息技术的支撑，通过智能化、网络化和远程遥控技术的科学应用，能够实现过程中无人值守的状态，节约大量的人力成本。与此同时，分布式智慧能源网依赖于能源服务公司具有系统性和社会性的能源技术服务体系，整个平台集运行管理功能于一身，可以为能源系统安全稳定运行提供重要保障。

未来，互联网技术的创新发展以及其在我国能源领域的应用，将为智慧能源提供越来越多的服务内容，智慧能源服务市场的需求范围越来越大，包括：智慧用能服务、节能服务等。由此可见，未来智慧能源服务市场的发展前景非常可观。我们还需充分挖掘分布式智慧能源网的可开发潜力，促进我国能源发展战略的可持续发展。

5 结束语

综上所述，分布式智慧能源服务的发展，将为我国的能源生产行业、电力行业以及技术供应等方面带来新的繁荣发展，是能源领域又一次全新的发展机遇。