智慧综合能源服务云平台建设与运营

华润智慧能源有限公司 王立文 岳 阳

随着我国经济社会持续发展，能源生产和消费模式正在发生重大转变。传统能源系统建设以单一系统的纵向延伸为主，能源系统间物理互联和信息交互较少，但在政策支持、技术支撑、需求多元化等因素的影响下，我国综合能源市场供给侧和需求侧都发生了巨大变化，即能源互联网化趋势愈发明显。为应对这种变化，国内众多能源企业一方面聚焦多能供应服务、客户能效提升、能源结构优化、电网供需互动、源网荷储协同等业务需求，大力推动新业务、新业态、新模式创新；另一方面结合“互联网+”思维，运用数字化技术，以移动化、数字化、智能化为特征，开展智慧能源服务平台的建设，推进用能设备的泛在接入、实时感知、智能计算、优化控制，实现客户侧智慧用能，打造能源产业“平台+生态”，以求在未来综合能效服务生态圈中占据优势地位[1-4]。

1 平台建设背景及需求分析

1.1 平台建设背景

政策支持。自“数字中国”战略提出以来，中央和地方层面均高度重视数字产业发展，特别是国务院国资委下发《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》和《关于推进“上云用数赋智"行动，培育新经济发展实施方案》要求加快推进产业数字化转型。国内能源行业明确提出打造能源类企业数字化转型示范，数字战略及相关政策使得能源电力企业数字化发展迎来历史机遇。

技术支撑。能源革命和数字革命的深度融合，为能源电力企业构建了全新的业务领域。尤其是“云、大、物、移、智、链”等新兴数字技术在电力行业发挥的作用日益凸显，带来了思维、模式和业态等全方位冲击，正在逐步改变着能源生产、传输、交易、消费等各个环节。比如在生产侧，通过信息技术的数字化处理可实现对光伏、风电等可再生能源的全息感知、智能分析和精准预测，一定程度上能解决可再生能源并网消纳难题；在终端用能侧，通过将用能设施高效便捷接入信息服务平台，增强设备智能监测、远程运维和实时优化控制能力。

平台总体定位。能源互联网趋势下的智慧能源云平台除了为终端用户提供综合能源管理服务外，还应发挥平台型产品作用，承担平台运营方与用户、合作厂商间的交互功能，提供商业机会搭建、业务撮合及在线交易等场景。因此，智慧能源云平台功能定位应是“能源服务中心+产品集市+在线交易平台”，能够支撑能源管理服务和O2O能源电商服务两方面业务活动。

1.2 平台功能需求

规划软件。实现光伏、风电、燃气、储能等分布式单体项目及综合能源项目的规划设计和效益测算，提升用户分布式单体项目及综合项目设计的便捷性、合理性及精确性；分布式能源。对分布式光伏、风电、燃气机组等供能系统中涉及的各种装置、站点、设备进行数字化管理，提供能源及设备信息采集、状态监测、数据统计、指标分析等功能，实现对各类分布式能源系统整体运行情况的实时监控和运营管理，依靠智能化平台给出整套解决方案，实现分布式电源的高效运维。

储能系统。监测储能电池组、储能变流器等设备器件运行数据，掌握储能系统的运行状态和运营情况，依托历史运行数据开展电池性能、运行效率、经济效益分析，指导运维检修策略，优化储能系统运行方式；能效分析与诊断。获取终端用户的能源消费、设备和环境信息，对用能单元的运行状态、效率和能源的利用率进行分析，提高用能系统及用能设备的管理能力。依托海量的用能数据，挖掘用户的用能特性、设备状态和用能习惯，帮助用户进行能效诊断，并提供设备选型和用能策略方案。

运营管理。提供设备、系统、客户、园区、区域等多级监测、能源消费预测、需求响应代理、能效对标、运维信息分析、远程监控等功能，建立综合能源运营服务业务规范。利用运营大数据，拓展多能互补、多用户协调优化、区域性能源综合运营服务，实现数据赋能能源系统；能源生态。搭建能源商城，连接综合能源中上游的设备供应商、应用服务商和系统集成商以及下游的终端企业客户，基于平台积累的企业用能数据和产品数据开展智能推荐，实现产品供应方与需求方的匹配；项目管理。针对综合能源服务领域的市场咨询、设备销售、工程建设等各类项目，提供客户洽谈、项目决策、项目实施、项目验收、项目结算、项目后评价等各环节全过程在线服务，提升综合能源项目开发效率。

2 平台建设方案

2.1 总体架构

智慧能源服务平台遵循客户侧电力物联网总体建设框架，是创新推动“源-网-荷-储”协同服务和构建综合能源服务生态圈的支撑平台。智慧能源服务平台总体架构包含三层，即设备物理层、业务管理层和交互应用层。设备物理层，对接商业楼宇、工业企业及园区、社区、居民家庭、电动汽车及分布式能源等用能场景，实现终端设备数据采集和调控；业务管理层，对接企业级客户服务业务中台和数据中台实现数据汇聚和需求传导；交互应用层，依托“智慧能源服务云市场”或者其它门户为平台统一入口，为终端用能客户、政府部门、能源服务商、能源供应商等提供生态圈客户综合能源服务。

2.2 业务架构

平台业务架构包括客户前台（即用户服务端）和业务后台（即平台管理端）两部分。客户前台主要服务用户购买和使用各类能源应用，并实现外部供应商/开发商的入驻。业务后台主要为平台运营方提供平台管理、业务操作、技术支撑、后台分析等管控作用。

客户前台主要包括用户中心、应用商店、商业中心和能源服务中心四个模块。其中，用户中心模块提供用户注册、档案管理、项目管理、积分商城等功能。应用商店模块提供店铺入住管理、店铺装修、店铺人员配置、店铺运维管理等功能。商业中心模块提供下单流程引导、服务展示、服务推荐与排行、工程建设等功能。能源服务中心提供分布式能源运行监控系统、储能云系统、用能监控系统、智慧楼宇系统和智能运维系统等一系列SaaS应用。

业务后台主要包括用户管理、物联中心、算法经验库、业务管理和辅助决策五个模块。其中，用户管理模块提供能源用户和合作商的档案管理、用户审核、客户管理系统等功能。物联中心模块提供设备台账、链路管理、采集任务配置等功能。算法经验库模块管理各类通用智能算法、专业类算法和模型，以及工商业用户能耗标准信息，供平台各个业务应用调用。业务管理模块提供平台用户统计、订单管理、运营统计等功能。辅助决策模块提供能效挖掘、能源金融等功能。

2.3 技术架构

鉴于智慧能源云平台涉及多个业务应用领域，为提升平台的安全性及后续可扩展性，采用微服务技术架构进行设计。平台技术架构如图1所示，主要由资源层、服务层、应用层、展现层和过程管理构成：资源层主要包括计算机设备、网络设备、存储设备及其他硬件设备；服务层由技术中台、数据中台、业务中台提供支撑服务。技术中台包括数据库服务、微服务体系、容器管理、自动化部署、DevOps、运维监控、服务组件。数据中台包括数据技术和数据服务。业务中台包括平台服务、物联平台和云市场；应用层主要包括分布式能源运行监控系统、储能云系统、用能监控系统、用能优化系统、智慧楼宇系统、智能运维系统等SaaS应用，可以根据业务需要进行扩展；展现层支持PC端、移动端、大屏和可视化式系统集成等多端应用；过程管理包括Docker容器、集中运维和自动监控。

在服务层采用先进的三中台架构，由技术中台提供平台需要的各种技术能力，数据中台提供平台业务数据统一化存储与供给，业务中台将公共业务沉淀成业务服务，供所有业务调用。通过对技术、数据与业务能力沉淀，形成中台化体系，除了具备快速开发、扩展性强、并发能力强等优势外，还能有效打破信息烟囱，实现数据共享应用。各个应用包括内外部应用都可以从数据中台中接入与使用，每个微应用功能模块里的零件可自由配置、进行横向扩展或增补。三中台提供统一应用系统支撑服务，实现各微应用间的服务调用及分布式数据存储，从而实现业务功能模块化快速组装，显著提升新业务功能开发效率。例如若新开发一个智能路灯应用，在现有物联平台、GIS服务、组态服务、调控服务等基础上，仅需要添加路灯管理功能模块即可完成应用开发。

2.4 平台部署架构

智慧能源服务平台采用资源虚拟化技术，基于云平台部署，主要由应用平台、物联平台和监控平台构成。其中，业务平台采用微服务模式部署，通过负载均衡与服务治理让业务具备高并发、高可靠性、高可用性，能满足大量用户同时高效使用。物联平台采用分布式部署，通过解密服务与负载均衡，安全高效接入大量物联设备与边缘计算设备。

2.5 物联中心架构

物联中心支持物联设备、物联网关及边缘计算设备三种接入模式，通过配置化的连接管理，将不同类型协议连接配置接入物联平台；通过配置化的规约规则，支持376.1、Modbus、104、102等规约的解析。采用负载均衡技术提升平台接入扩展能力，可根据接入数量和数据频率动态调整接入服务数量以满足接入性能要求。通过守护与日志服务，监控设备运行状态，记录每次接入数据日志，在遇到服务异常退出的情况下，守护服务会主动启动新的服务并补采数据。采用消息队列机制，保证采集数据不会因为瞬间处理能力不够或解析服务异常而丢失数据。同时消息队列能保证在不调整原有逻辑的情况下，服务新的数据消费者。

3 平台运营

3.1 运营模式

智慧能源云平台是综合能源企业的数字化运营平台，其商业运营模式如下：综合能源企业提供技术搭建云平台，作为平台运营方；第三方软硬件供应商在平台上提供软硬件商品和服务，综合能源企业通过平台整合软硬件供应商资源，筛选优质供应商产品和服务供分销商集中使用；综合能源企业通过平台赋能分销商，为分销商提供SAAS工具、接入服务、技术服务等，节约独立开发成本；分销商利用自身客户资源向客户推广平台软件服务和产品。

3.2 盈利模式

初期盈利模式。在平台运营初期，盈利主要来源于自有软件销售收入、定制开发服务费、第三方合作分成等：软件使用服务费。平台上线一系列SaaS应用，当能源服务商、用能企业购买一个或多个SaaS应用时可获得销售收入；定制开发服务费。平台提供需求定制服务，当平台的基本应用无法满足用户所有需求时，可为用户提供个性化的定制产品；第三方合作分成。第三方供应商可在平台上销售自己的商品和应用服务，通过平台卖给终端用户的收入，与平台按一定比例进行合作分成。

远期盈利模式。在平台运营远期，盈利除了包括初期所列的收入来源，还包括：广告费。平台提供广告栏目供第三方软硬件供应商展示新上架商品信息或促销信息等，在广告栏目投放广告的供应商均需向平台支付广告费；数据资产服务费。平台经过长期的运营会沉淀大量的脱敏历史数据，形成能源行业数据资产。这些数据资产对于新项目的开发有重要的价值，平台可提供有偿数据服务；增值服务费。对平台的运营数据进行数据挖掘分析、发现新的用户需求，给用户提供智能运维、咨询服务、节能空间分析等增值服务，创造新的商业价值；金融服务费。为能源及周边产业链上下游企业提供担保、贷款、融资租赁等服务，通过金融服务费获取利润。

4 结语

本文的研究将为智慧综合能源云平台的设计、开发和应用提供一种可行的方案。下一步平台还将在数据标准、能源数据分析、系统能效提升、云边协同控制等方面继续完善，助力智慧综合能源行业的可持续发展。