终端能源互联网平台典型应用场景及商业模式研究

李鹏，杨莘博，谭忠富，王世谦，张艺涵，谢安邦，薛帆

(1.国网河南省电力公司经济技术研究院，郑州市 450000；2.华北电力大学经济与管理学院，北京市 102206)

0 引 言

2014年6月，习近平总书记提出“四个革命、一个合作”的能源转型行动纲领[1]，国家电网有限公司将“具有中国特色国际领先的能源互联网企业”确立为引领公司长远发展的战略目标，此外，随着3060碳达峰、碳中和及构建新型电力系统等战略目标的提出[2-3]，对能源电力企业清洁低碳能源互联网转型提出了更加明确和迫切的要求。能源互联网具有清洁低碳、安全高效、泛在互联、高效互动、智能开放5个典型特征[4]，构建能源互联网是能源领域未来重要的战略方向，是推动能源生产和能源消费革命的重要推动力量，而能源互联网平台作为能源互联网的关键信息汇集支撑和市场化应用的集中体现，科学研究能源互联网平台典型应用场景及市场化商业模式，是直接提高能源利用效率、增加清洁能源消纳水平的关键一环，也是助力能源互联网的落地支撑之一。

当前国内外研究主要集中在能源平台架构和支撑技术的研究方面，文献[5]基于区块链的智能合约，围绕市场交易类型、调度补贴价格以及服务机构等方面，设计了综合能源市场的云服务平台。文献[6]围绕微电网集成储能，构建了用于可再生分布式发电智能家居应用的能源共享服务平台。文献[7]分析了区块链与电力市场的耦合价值，设计了多主体合作下平台交易框架。文献[8]基于分布式能源资源管理系统，构建了考虑专业消费者、聚集者和分布式能源运营者作为交易能源参与者的能源互联网架构。文献[9]结合云平台前沿技术，归纳了现有数据中心对能源互联网海量信息存储和处理方法等。文献[10]从组织构建和关键技术两个角度设计了能源互联网共享运营平台。文献[11]围绕电力交易平台，聚焦平台核心支撑技术，提出了新一代平台设计的目标和总体架构体系。上述研究为本文研究能源互联网平台奠定了一定的研究基础，但上述研究通常主要聚焦于平台框架及支撑技术领域，未从平台市场化、商业化运行角度开展研究，而平台市场化商业化运营是其获取盈利、实现可持续发展的关键，因此，在平台建设日益完善的背景下，研究平台市场化运营的盈利模式和商业模式势在必行。

在上述背景下，立足能源互联网平台总体架构，聚焦能源互联网平台市场化商业运营，设计能源互联网平台市场化运营模式，围绕数据、供能及新业态，耦合建设方式、关键业务、合作主体和盈利途径，设计能源互联网平台市场化商业模式，为新形势下能源互联网平台市场化运行提出一套可参考可复制的行动方案，助力能源互联网落地。

1 终端能源互联网平台总体架构及典型应用场景划分

1.1 平台总体架构

能源互联网平台是以电为中心，以智能电网为物质基础，以促进高比例清洁能源开发利用、满足清洁、品质、经济用能需求为核心的能源服务平台[12]，如图1所示。

基于图1，本文按照“系统化”的理念，从物理、信息和应用3层结构构建能源互联网平台。物理层为平台提供系统支撑，应用层为平台商业化运行的集中体现，信息层为物理层和应用层的中间层，为能源互联网平台建设提供信息数据支撑。具体如下：

图1 能源互联网平台架构Fig.1 Architecture of the Energy Internet Platform

物理层：通过搭建电力网、热力网以及燃气管道等能源系统，开发太阳能、风能、生物质能等清洁能源资源，实现能源生产、传输、消费的贯通。

信息层：以实现能源生产、传输、消费全链条信息互联互通与数据共享为目标，构建覆盖能源互联网所在区域或领域的能源通信网。

应用层：以“用户为中心”，以多维数据应用为基础，以协调优化供能为延伸，以能源金融服务为拓展，为用户提供数据服务、供能服务以及金融服务。

1.2 平台典型应用场景划分

通过能源互联网平台总体架构的分析，应用层集中体现了平台典型应用场景，具体分为数据化服务中心、能源供应中心以及未来新业态中心。

2 终端能源互联网平台典型应用场景差异化商业模式

2.1 数据化服务中心商业模式

数据化服务中心商业模式重点通过能源互联网平台在线填报、信息共享交换、物联网接入、数据批量入库4种方式，对电力、燃气、地热、成品油等全品类能源供应数据以及冷、热、电、气等全品类能源消费数据进行分类归集，为包括政府、企业、居民等不同类型用户提供数据分析及信息服务，实现数据价值化，其商业模式逻辑框架如图2所示。

基于图2，从目标用户、关键业务、合作主体以及盈利模式4个角度分析数据化服务中心市场化发展商业模式[6]。

图2 数据化服务中心商业模式逻辑框架Fig.2 Logical framework of the business model of the data service center

1)目标用户。政府、居民用户、能源消费企业、能源生产企业以及新能源建设运营商等。

2)关键业务。其市场化运营关键业务，如图3所示。

图3 数据化服务中心下能源互联网平台关键业务Fig.3 Key business of the energy Internet platform under the data service center

基于图3，可以看出针对不同的目标用户数据化服务中心商业化运行关键业务具体如下所示。

(1)政府。平台通过分析工商业用户和居民用户的相关数据，为政府提供服务战略制定、服务项目审批、服务用能补贴和农村空心化分析服务。

(2)居民用户。平台通过分析居民用户的相关数据，为居民用户提供智慧抢修和家庭用能报告服务。

(3)能源消费型企业。能源消费型企业主要指企业用户，通常为工商业大用户，通过多维信息化数据，以降低企业用能成本、提高企业用能效率为目标，为用户提供能效诊断与检测、多层级画像[13]、碳排放检测和智慧用能解决方案服务。

(4)能源生产型企业。能源生产型企业主要指以风电、光伏为代表的新能源发电企业，面向能源生产型企业，在提供诸如多层级用户画像、智慧用能报告、能效诊断、碳减排综合能源服务的基础上，还提供选址定容、处理预测和精准运维等生产设备服务。

(5)新能源建设运营商。随着分布式光伏工作的开展，重点体现在分布式光伏机组建设，通过多维信息化数据分析，提供投资决策、托管管理等一体化服务。

3)合作主体。

基于关键业务，数据化服务中心合作主体主要为互联网公司。

一方面，在防止平台数据流出的前提下，与互联网公司达成有限合作，开发能源信息平台；另一方面，在以电网为业务主导者，严控数据保密性的前提下，与互联网公司达成有限合作，对数据进行深度挖掘，丰富、延伸服务产业链。

4)盈利模式。

在当前发展阶段，采用直接合同交易盈利模式或会员收费模式，未来随着用户数量的增加和运营模式的成熟，可考虑实施合同能源管理盈利模式，具体如下：

(1)直接合同交易盈利模式。平台通过与用户直接签订数据化服务合同的方式，获取收益。

(2)会员收费制。各用户在平台注册数据化服务会员，面向不同的业务，向平台缴纳会员费，平台通过收取年度会员费、月度会员费或单次会员服务费的方式，获取收益。

(3)合同能源管理盈利模式。合同能源管理盈利模式是指平台依托数据化增值服务手段，与用户签订节能项目的节能目标，平台通过收取用户减少的能源费用的形式获取盈利[8]。

2.2 能源供应中心商业模式

能源供应中心基于供需双侧海量数据，与政府、科研单位、设备厂商等多主体合作，构建多能源耦合的清洁能源系统，为用户提供综合能源服务，实现能源价值化。本节分别从建设期和运营期，分阶段设计商业模式，其商业模式逻辑框架如图4所示。

基于图4，从目标用户、关键业务、合作主体以及盈利模式4个角度分析能源供应中心市场化发展商业模式。

图4 能源供应中心商业模式逻辑框架Fig.4 Logical framework of the business model of the energy supply center

1)建设期。

(1)关键业务。对于能源供应中心，建设期的主要任务在于搭建用能服务系统。

(2)建设模式。常见的建设模式有公私合营、建设-移交、建设-运营-移交、建设-拥有-运营、设备租赁[14-18]等多种模式。

(3)建设期合作主体。基于建设期关键业务，在能源供应中心建设阶段，主要为系统的搭建，其合作主体主要为政府、清洁能源分布式机组选址科研单位、地热公司、燃气公司、设备公司、新型综合能源建设公司以及终端消费用户等。

2)运营期。

运营阶段重点在于通过市场化运营能源系统，获取直接经济价值，具体商业模式如下。

(1)目标用户。在市场化运作阶段，其目标用户主要包含政府、终端用户和电网公司。根据不同的服务对象，终端用户由农业园区、工业产业用户以及居民社区等大用户组成。

(2)关键业务。市场化运营关键业务如图5所示。

基于图5，可以看出能源服务中心商业化运行关键业务具体如下所示：

图5 能源服务中心下能源互联网平台关键业务Fig.5 Key business of the energy internet platform under the energy service center

(a)面向居民社区、工商业园区、农业园区等终端用能主体。基于多能互补能源服务系统，为终端消费用户提供“电、热、冷、气”等多种形式的能源产品或多种能源组合类型的“能量套餐”[19]。

(b)面向电网。基于多能互补能源服务系统，为大电网提供调频、调压、备用等辅助服务。

3)合作主体。

参考建设期合作主体，若该主体参与投建，即也为运维期的合作主体。

4)盈利模式。

基于关键业务，在能源供应市场化运行阶段，能源服务的盈利模式主要为供能收益和辅助服务收益。

2.3 未来新业态中心商业模式

未来新业态中心商业模式重点在于促使能源互联网平台转变为市场化交易平台，为供需双方提供交易平台，或以“聚合代理商”的身份，与第三方达成合作，平台从中收取交易提成和代理服务费，实现平台价值化，其商业模式逻辑框架如图6所示。

基于图6，从目标用户、关键业务、合作主体以及盈利模式4个角度分析未来新业态中心市场化发展商业模式。

图6 未来新业态中心商业模式逻辑框架Fig.6 The logical framework of the business model of the new business center in the future

1)目标用户：各类终端用户。

2)关键业务：其市场化运营关键业务，如图7所示。

图7 未来新业态中心下能源互联网平台关键业务Fig.7 Key business of the energy Internet platform under the new business center in the future

未来新业态中心商业化运营的关键业务主要包括产品自营、撮合交易服务和能源金融服务。其中，能源金融服务主要包括：能源金融保险、能源项目融资、富余资产交易和碳交易。

3)合作主体。基于关键业务，在未来新业态中心，其合作主体主要为金融机构、第三方商品厂商、能源企业、互联网企业等。

4)盈利模式。对于自营产品销售服务，平台直接收取产品收益，对于撮合交易服务，平台通过撮合交易从中抽取平台中介费或平台撮合交易费。

3 终端能源互联网平台综合效益评估模型

3.1 评价指标体系

在构建能源互联网平台市场化商业模式的基础上，本节结合现有的效益评估研究成果以及一般性原则，设计差异化评估指标体系，以量化市场化商业模式的综合效益，指标体系如表1所示。

表1 能源互联网平台综合评价指标体系Table 1 Comprehensive evaluation index system of energy internet platform

3.2 综合评价模型

本文选取层次分析法和熵权法相结合的主客观权重设计法对指标体系进行权重设计，具体步骤参考文献[20-21]，最后采用云模型对综合效益进行评估，具体步骤参考文献[22-26]。

3.3 综合评价结果

3.3.1 基础数据

本节选取能源供应中心为研究背景，其成本效益的测算结果参考文献[13]，选取该文献情景4，作为基础研究数据，如表2所示，评估能源互联网供能服务中心商业模式的综合效益。

表2 评价基础数据Table 2 Basic data for evaluation

3.3.2 权重系数

运用主客观相结合的权重设计法，分别计算指标的主客观权重，其中主观权重的计算采用问卷调查的方法收集专家对指标重要性的判断，并设定主客观权重的重要性程度均为0.5，得到最终的综合权重，如表3所示。

表3 指标权重Table 3 Index weights

3.3.3 综合评价结果

将评价数据代入到云模型的逆向云发生器，可得到各个指标对应的云参数值，如表4所示。

对表4中各指标的云参数进行计算，得到能源互联网平台能源供应中心效益综合评价结果的云参数为(7.510 4，0.893 2，0.194 3)。利用正向云发生器生成综合评价结果的云图，再放置于评语集标准云图进行比较，得到综合评价云图，如图8所示。基于图8，从评价结果云图可以看出，实际云模型的云图主要分布在“中等”和“好”的标准云图之间，说明平台能源供应中心商业模式效益处于“中等”偏“好”的评价等级。为精准判断并挖掘不同层级准则对能源互联网平台能源供应中心整体效益评价结果的影响程度，利用正向云发生器将准则层3个指标的数字特征生成云图，如图9所示。

图8 综合效益评价结果云图Fig.8 Cloud diagram of comprehensive benefit evaluation results

图9 准则层指标互相比较云图Fig.9 Comparison of cloud figures of criteria layer indicators

基于图9，可以看出，能源互联网平台能源供应中心的经济效益和社会效益水平较高，说明能源互联网能源供应中心能够保证自身盈利，并提高用户用能满意度，但由于清洁能源消纳量相对较低，导致环境效益水平较低，拉低了最终综合效益，因此，在后续发展过程中，要重视提高利用平台数据化服务中心清洁能源出力预测、需求响应分析等服务，提高供需比，促进清洁能源消纳量，以提高综合效益水平。

4 终端能源互联网平台发展展望

1)紧抓数字化发展契机，不断深化拓展数据服务链条。

随着信息技术的飞速发展，数字化已成为新的发展热点。未来，能源互联网平台一方面要深化数据赋能作用，立足自身定位，深化细化各类能源数据的归集，面向“政府、企业、公众”三类服务对象，持续丰富数据产品体系。

2)领会新型电力系统内涵，促进平台运营与能源转型深度融合。

随着双碳目标的提出，构建新型电力系统成为未来发展方向。未来，要充分把握供需两侧发展变化，拓宽平台能源服务范围。

3)把握新时代发展脉搏，推动构建能源互联网生态圈。

随着业务量的增加，平台直接提供的服务将难以满足差异化的用户需求，需逐步从自营型服务平台过渡为市场化交易平台，将分散化的用户、差异化的能源、多元化的商业主体紧密联系起来，共同拓展能源互联网生态圈。

4)做好运营机制体制保障，确保平台发展可持续。

目前能源互联网服务体系尚未成熟，大部分目标用户群体对该领域尚未充分了解，认知度存在偏差，因此必须从政策、市场、资源等方面给予支持，同时在发展路径上进行科学规划，确保平台运营的持续。政策方面，要加强与政府有关部门沟通，力争在碳市场建设、基础设施共享等新兴市场方面出台相关支持政策，鼓励能源互联网+生态农业、绿色旅游等新模式发展，在财政和金融政策上予以倾斜，对于后期发展应科学测算平台运营成本，合理划分用户承担部分和政府补贴部分，促进平台可持续运营。

5 总结

1)从能源互联网平台市场化商业运营模式角度：围绕数据化服务、能源供应以及未来新业态3个层面开展。其中，数据化服务集中体现利用大数据为政府、居民、工商业等多用户诸如战略制定、智慧用能报告、选址定容等服务；能源供应集中体现在为家庭、工商业以及电网提供各类能源供应服务；未来新业态集中体现在为各类终端用户提供直接自营服务，如自营实物产品销售服务，以及提供撮合交易服务，如提供能源金融贷款、参与碳市场交易、富裕资产交易等。

2)从能源互联网平台市场化盈利途径角度：以平台数据为核心的数据化服务中心可通过收取直接合同交易费或合同能源管理的方式获取收益；以能源供应为核心的能源服务中心可以收取能源供应以及辅助服务的方式获取收益；以金融服务为核心的未来新业态中心可通过以自营产品销售收益或撮合交易的方式获取收益。

3)从能源互联网平台商业模式综合效益角度，能源互联网平台能源供应中心的经济效益和社会效益水平较高，说明能源互联网能源供应中心商业模式在保证市场化盈利效果的基础上，能提高用户用能满意度，但清洁能源消纳量相对较低，导致环境效益水平较低，拉低了最终综合效益。

4)当前本文仅考虑了能源互联网平台市场化运营的盈利模式，尚未考虑不同主体参与市场化运营下，多主体之间的效益分配问题，未来将进一步开展考虑不同主体在能源互联网平台市场化运行中的贡献，研究考虑主体增量价值的效益分配方式。