本文關鍵詞：能源互聯(lián)網(wǎng)的價值與實現(xiàn)架構研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第 35 卷 第 14 期 2015 年 7 月 20 日

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Vol.35 No.14 Jul. 20, 2015 ?2015 Chin.Soc.for Elec.Eng. 3495 中圖分類號：TM 73

DOI：10.13334/j.0258-8013.pcsee.2015.14.003

文章編號：0258-8013 (2015) 14-3495-08

能源互聯(lián)網(wǎng)的價值與實現(xiàn)架構研究
楊方，白翠粉，張義斌
(國網(wǎng)能源研究院，北京市 昌平區(qū) 102209)

Research on the Value and Implementation Framework of Energy Internet
YANG Fang, BAI Cuifen, ZHANG Yibin
(State Grid Energy Research Institute, Changping District, Beijing 102209, China) ABSTRACT: Energy internet contains the revolution of information communication technology on the creation method of value in energy system. This paper discussed the basic concept of energy internet from a value perspective. Starting from the source of value under internet thinking, user needs oriented value propositions of energy internet were proposed. To achieve these value propositions, the basic architecture and possible ways of energy internet were put forward from three aspects: energy fusion to enhance sustainable supply capacity, information fusion to transform energy development mode and business fusion to innovate in industrial ecology. KEY WORDS: energy internet; implementation framework; value; user need; fusion 摘要： 能源互聯(lián)網(wǎng)蘊含著信息通信發(fā)展對能源系統(tǒng)價值創(chuàng)造 方式的深刻變革。從價值角度探討能源互聯(lián)網(wǎng)的基本概念， 從互聯(lián)網(wǎng)思維下新的價值來源入手，提出以用戶需求為導 向的能源互聯(lián)網(wǎng)價值主張， 進而重點從能源融合提升可持續(xù) 供應能力， 信息融合轉(zhuǎn)變能源發(fā)展方式， 業(yè)務融合創(chuàng)新產(chǎn)業(yè) 生態(tài)三個層面提出能源互聯(lián)網(wǎng)價值實現(xiàn)的基本架構和可能 途徑。 關鍵詞：能源互聯(lián)網(wǎng)；實現(xiàn)架構；價值；用戶需求；融合

針對用戶側(cè)分布式可再生能源、電動汽車等智能終 端大量接入產(chǎn)生的設備即插即用、能量信息雙向流 動等需求，借鑒互聯(lián)網(wǎng)開放對等的理念及體系架 構，對電網(wǎng)的關鍵設備、形態(tài)架構、運行方式及發(fā) 展理念等進行深刻變革。里夫金提出了人們可分散 自由生產(chǎn)可再生能源并共享的能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展愿 景[1]。在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展理念下，能源互聯(lián)網(wǎng)的核心設 備是電力路由器，它起著與信息網(wǎng)中路由器類似的 關鍵作用，多位學者就電力路由器開展了研究。美 國北卡羅萊納州立大學研制了基于電力電子技術 和信息技術實現(xiàn)電力流和信息流融合的能源路由 器(energy router)裝置[2-3]。 日本早稻田大學和 VPEC 公司聯(lián)合研制了集群電網(wǎng)電力路由器，根據(jù)蓄電池 的剩余電量改變輸出電力的頻率。東京大學研發(fā)的 數(shù)字電網(wǎng)電力路由器可根據(jù)“IP 地址”識別電源及 區(qū)域電網(wǎng)[4]。 美國克萊門森大學 Corzine 教授[5]則借 鑒互聯(lián)網(wǎng)中傳輸信息包的方式研制了傳輸能量包 (energy packet)的電路。 清華大學信息技術研究院的 研究團隊認為能源互聯(lián)網(wǎng)是以大電網(wǎng)為主干網(wǎng)，以 微網(wǎng)和分布式能源等能量自治單元為局域網(wǎng)的新 型信息能源融合廣域網(wǎng)[6-8]。 另外， 中國電力科學研 究院[9]、國防科技大學[10]等研究團隊均基于互聯(lián)網(wǎng) 思維對能源互聯(lián)網(wǎng)進行了研究。 2）源于大電網(wǎng)發(fā)展而來的能源互聯(lián)網(wǎng)。主要 針對電網(wǎng)在配置范圍、調(diào)控能力、雙向互動等方面 存在的局限性，利用信息通信技術與能源電力技術 的融合，全面提升電網(wǎng)性能，促進清潔能源大規(guī)模 利用。德國聯(lián)邦經(jīng)濟技術部與環(huán)境部提出 E-Energy 促進計劃，基于面向服務體系結構使得電網(wǎng)和信息 網(wǎng)深度融合，實現(xiàn)電網(wǎng)從最初大型發(fā)電廠統(tǒng)一供電 的方式，轉(zhuǎn)變?yōu)榉植际桨l(fā)電主導的供電方式[11]。劉

0 引言
當前世界范圍內(nèi)信息通信、新能源、智能電網(wǎng) 等技術快速發(fā)展，給能源、制造、交通等多個領域 帶來深刻影響。能源互聯(lián)網(wǎng)被視為信息通信技術與 能源技術融合的產(chǎn)物，將為轉(zhuǎn)變能源發(fā)展方式、實 現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供可能的解決方案，引起了國內(nèi)外 學者的廣泛關注。當前對能源互聯(lián)網(wǎng)的研究正在興 起，技術方案百花齊放，概念理解尚未達成統(tǒng)一， 可以按照緣起和特點分為 3 類。 1）源于互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展而來的能源互聯(lián)網(wǎng)。主要

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信息及 增值服務 智能優(yōu)化控制系統(tǒng) 互聯(lián)信息網(wǎng)絡 廣泛互聯(lián)的 電力輸送系統(tǒng) 能源利用 設備 分布式 集中式 能源系統(tǒng) 電源基地 能量獲取系統(tǒng) 水 煤 風 光 氣 油 核 其他

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振亞提出以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，以輸送清潔能 源為主導，全球互聯(lián)泛在的堅強智能電網(wǎng)的全球能 源互聯(lián)網(wǎng)理念[12]。 趙俊華等[13-14]提出了基于信息物 理融合系統(tǒng)(cyber-physical system， CPS)的電網(wǎng)、 信 息網(wǎng)融合的基本理論和方法，討論了模型的建立、 分析和控制等問題。 3）源于多種能源綜合優(yōu)化發(fā)展而來的能源互 聯(lián)網(wǎng)。主要強調(diào)多種能源網(wǎng)絡的高度耦合。瑞典聯(lián) 邦 理 工 學 院 Favre-Perrod 等 提 出 了 能 量 集 線 器 (energy hub)的概念，能夠?qū)崿F(xiàn)電能、天然氣、熱能 等多種能源相互轉(zhuǎn)化和存儲
[15]

多元化服務 商業(yè)模式 市場交易 動力 熱 冷 電 光 其他

信息流 電力流 其他類能源流

圖1 Fig. 1

能源互聯(lián)網(wǎng)基本概念示意圖 Basic concepts of energy internet

。 董朝陽教授將能源
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制系統(tǒng)構成 “云” ， 由多元業(yè)務和商業(yè)模式構成 “服 務” ，端–網(wǎng)–云–服務形成有機、開放的平臺系統(tǒng)， 實現(xiàn)電力流、信息流及多種能源流的深度融合、雙 向互動。 能源互聯(lián)網(wǎng)的特點有： 1）在智能電網(wǎng)基礎上納入各種電源和負荷轉(zhuǎn) 化設備，具有集中式與分布式相結合、系統(tǒng)優(yōu)化與 局部自治相得益彰的互聯(lián)、分層的網(wǎng)絡結構，通過 推動網(wǎng)–源–荷的深度互動，并促進多種能源形式的 優(yōu)化梯級利用，最大程度上支撐清潔能源的發(fā)展。 2）互聯(lián)網(wǎng)及信息通信相關技術與能源融合， 通過互聯(lián)互通、開放共享的信息網(wǎng)絡和功能平臺， 提升能源系統(tǒng)智能化水平，推動新價值創(chuàng)造。 3）互聯(lián)網(wǎng)理念滲透下形成能源生態(tài)系統(tǒng)，用 戶將依托設備級無縫接入、系統(tǒng)級優(yōu)化配置、能源 信息的雙向互動，滿足對能源提供和多元使用者的 身份訴求，并孕育發(fā)展新商業(yè)模式。

互聯(lián)網(wǎng)視為電力系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、天然氣網(wǎng)絡和信 息網(wǎng)絡 4 個緊密耦合而成的網(wǎng)絡 。 武建東提出了
[17]

包含水、電、氣甚至熱力的智能能源網(wǎng) 成的泛能網(wǎng)
[18]

。新奧集

團提出由基礎能源網(wǎng)、傳感控制網(wǎng)和智慧互聯(lián)網(wǎng)組 。 從已有的研究成果可以看出，能源互聯(lián)網(wǎng)的范 疇有廣義和狹義之分。廣義上，能源互聯(lián)網(wǎng)涵蓋電 力系統(tǒng)、 油氣管網(wǎng)、 能源運輸物流網(wǎng)絡等網(wǎng)絡集合； 狹義上，能源互聯(lián)網(wǎng)涵蓋智能電網(wǎng)、發(fā)電設備設施 及分布式能源系統(tǒng)。雖然范疇上有所差異，但其本 質(zhì)上均蘊含著信息通信技術與能源系統(tǒng)深度融合 而引起的能源系統(tǒng)價值創(chuàng)造方式的深刻變化。以互 聯(lián)網(wǎng)為代表的信息通信網(wǎng)絡迅猛發(fā)展，并衍生出了 互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟業(yè)態(tài)， “互聯(lián)網(wǎng)+”全面興起。以分散、 共享、扁平、高效、透明、開放等為代表的互聯(lián)網(wǎng) 思維背后蘊含著新的基于信息網(wǎng)絡的經(jīng)濟發(fā)展規(guī) 律的變化。本文將以價值為主線在狹義能源互聯(lián)網(wǎng) 的范疇內(nèi)進行研究和探討，首先從互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟下價 值創(chuàng)造方式的變化入手，分析用戶需求視角下能源 互聯(lián)網(wǎng)的價值主張，進而提出能源互聯(lián)網(wǎng)從能源融 合、信息融合和業(yè)務融合三個層面實現(xiàn)價值創(chuàng)造的 基本架構和可能途徑。 態(tài)

2 能源互聯(lián)網(wǎng)的價值分析
2.1 互聯(lián)網(wǎng)思維下的新價值來源 與傳統(tǒng)工業(yè)經(jīng)濟相比，互聯(lián)網(wǎng)及其經(jīng)濟業(yè)
[19-20]

有兩個顯著變化：1）從迂回經(jīng)濟向直接經(jīng)

濟回歸�；ヂ�(lián)網(wǎng)促進經(jīng)濟活動中供需雙方實現(xiàn)信息 透明、數(shù)據(jù)共享，提高了資源配置效率、降低了交 易成本。2）從有限的滿足人的選擇向持續(xù)鎖定人 的需求轉(zhuǎn)變�；诖髷�(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)用戶需求，實現(xiàn)從原 有的單一單次服務向持續(xù)滿足并激發(fā)新需求轉(zhuǎn)變， 大幅提升滿足用戶需求的程度。 因此，從用戶需求角度看，新的價值將來源于 兩個方面：1）新業(yè)務和商業(yè)模式創(chuàng)造的市場價值， 源于信息資源促進物理與虛擬融合，提升對人需求 的滿足程度；2）新的生產(chǎn)、管理和交易方式創(chuàng)造 的效率價值，源于智能化提升生產(chǎn)效率、去中介化

1 能源互聯(lián)網(wǎng)的基本概念和特點
從價值創(chuàng)造的角度看，能源互聯(lián)網(wǎng)是以智能電 網(wǎng)為基礎，連接各類發(fā)電設施、各類用電終端及分 布式能源系統(tǒng)的智能化、互動化的能源網(wǎng)絡，并融 合互聯(lián)網(wǎng)理念形成能源電力新型業(yè)態(tài)。其基本概念 示意圖如圖 1 所示。 與互聯(lián)網(wǎng)架構類似，能源互聯(lián)網(wǎng)將由能源獲取 系統(tǒng)和利用設備構成“端” ，由分布式和集中式能 源輸送配置網(wǎng)絡構成“網(wǎng)” ，由信息網(wǎng)絡及智能控

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降低交易成本，本質(zhì)上是對人需求滿足過程的效率 的提升。 2.2 能源互聯(lián)網(wǎng)的價值主張 能源是人類生存和經(jīng)濟活動的基礎。能源互聯(lián) 網(wǎng)將改變能源系統(tǒng)價值創(chuàng)造方式，形成豐富的價值 主張。本文將從滿足用能需求的程度、滿足用能需 求過程的效率這兩個新的價值維度出發(fā)，分析能源 互聯(lián)網(wǎng)的價值主張。 基于人類使用能源的演進歷程 [21-22] ，從充足 性、便捷性、清潔性、選擇性、擴展性建立五層次 分析維度對用能需求滿足程度進行展望，進而提出 這一維度下的能源互聯(lián)網(wǎng)價值主張，如表 1 所示。 結合當前電力系統(tǒng)運行和發(fā)展的實際，從能源 利用效率、資產(chǎn)利用效率和市場配置效率 3 個方面 對滿足用能需求過程中的效率提升空間進行展望，
表1 Tab. 1 用能需求滿足程度下的能源互聯(lián)網(wǎng)價值主張 Value proposition of energy internet under energy demand satisfaction degree
分析 價值來源 維度 充 滿足人口增長、 經(jīng)濟發(fā)展和 提升能源可持續(xù)供應能力： 推動能源 足 性 生活水平提升帶來的能源 供應多元化， 提高可再生能源利用程 消費需求增長 度， 釋放消費側(cè)可調(diào)節(jié)能力 提高民生服務水平： 支持各類智能終 技術進步下， 大量用能和供 端、 電動汽車、 電源等設備接入， 提供 便 能新設備和系統(tǒng)出現(xiàn)并廣 捷 性 泛應用， 需要提供即插即 支撐經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級： 滿足智能生產(chǎn)、 用、 安全可靠的交互系統(tǒng) 網(wǎng)絡制造等相關產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型對能源供 應的要求， 促進節(jié)能設備改造和應用 促進減排環(huán)保： 促進各類清潔能源高 清 減少能源開發(fā)、 配置、 利用 效開發(fā)轉(zhuǎn)化利用， 支持各類綠色用能 潔 過程對生態(tài)環(huán)境的破壞、 對 設備的推廣利用， 引導綠色用能行為 性 氣候變化的影響 和習慣 提高民生服務水平： 基于信息開放、 基于能源商品屬性， 多元化 透明共享的數(shù)據(jù)服務平臺提供專業(yè) 選 主體根據(jù)市場機制自主 擇 性 選擇能源交易、 服務和使用 支撐經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級： 提升能源資源的 行為 優(yōu)化配置水平， 推動經(jīng)濟及產(chǎn)業(yè)發(fā)展 方式轉(zhuǎn)變 提高民生服務水平： 基于開放共享的 作為公共基礎設施的重要 大數(shù)據(jù)平臺提供跨行業(yè)服務， 支持智 擴 展 性 組成部分， 與信息、 交通、 慧城市建設和城鎮(zhèn)化發(fā)展 制造、 城市管理等系統(tǒng)互 聯(lián)， 提供更加靈活、 高效、 便捷的整體服務方案 支撐經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級： 發(fā)揮公共基礎設 施整體效率， 整合跨領域資源培育新 型服務業(yè)及高端產(chǎn)業(yè) 化、 體系化的中介服務 定制化、 網(wǎng)絡化、 個性化服務 能源互聯(lián)網(wǎng)的價值主張

進而分析這一維度下能源互聯(lián)網(wǎng)的價值主張，如 表 2 所示。
表2 Tab. 2 滿足用能需求過程的效率下能源互聯(lián)網(wǎng)價值主張 Value proposition of energy internet under energy demand meeting efficiency
分析 價值來源 維度 能源 建立各能源系統(tǒng)之間、 能源系統(tǒng)內(nèi)部 推動能源節(jié)約型社會建設 利用 網(wǎng)–源–荷之間有機、 高效的互動機 效率 制， 釋放節(jié)能和能效提升的價值空間 資產(chǎn) 利用 效率 利用信息通信技術提升對物理系統(tǒng) 的可控性和可觀性， 轉(zhuǎn)變原有以物理 系統(tǒng)建設冗余換取運行安全穩(wěn)定裕 度的發(fā)展模式 市場 配置 效率 建立反映能源商品屬性并考慮外部 性成本的能源價格及市場交易機制， 釋放市場對配置能源資源的優(yōu)化調(diào) 節(jié)效益 支撐經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級 推動能源節(jié)約型社會建設 支撐經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級 提升能源可持續(xù)供應能力 提升能源系統(tǒng)發(fā)展質(zhì)量 能源互聯(lián)網(wǎng)的價值主張

綜合表 1、2，從用戶需求出發(fā)面向經(jīng)濟社會發(fā) 展，能源互聯(lián)網(wǎng)可以提供包括提升能源供應可持續(xù) 能力、提升民生服務水平、支撐經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級、促 進減排環(huán)保、推動能源節(jié)約型社會建設以及提升能 源系統(tǒng)發(fā)展質(zhì)量等眾多價值主張，將對我國經(jīng)濟社 會轉(zhuǎn)型升級、推動能源革命發(fā)揮重要作用。

3 能源互聯(lián)網(wǎng)的價值實現(xiàn)途徑分析
3.1 價值實現(xiàn)基本途徑 體系架構的變化、互聯(lián)網(wǎng)理念的滲透使能源互 聯(lián)網(wǎng)具有區(qū)別于傳統(tǒng)電網(wǎng)的價值實現(xiàn)方式。能源互 聯(lián)網(wǎng)體現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)與電網(wǎng)融合發(fā)展的趨勢， “融 合”將在價值實現(xiàn)過程中發(fā)揮關鍵作用，本文將從 實現(xiàn)多種能源的融合、實現(xiàn)信息與能源的融合、實 現(xiàn)多元業(yè)務的融合三個層面進行分析。 3.2 實現(xiàn)多種能源融合 實現(xiàn)多種能源融合，即利用能源互聯(lián)網(wǎng)的高效 性和可控性，促進多種清潔能源及化石能源以電力 為介質(zhì)的有機融合，實現(xiàn)能源的集中與分散并存的 高效開發(fā)、優(yōu)化配置和有效利用，更好地滿足人們 對能源供應充足性、清潔性的基本需求，應對氣候 變化和能源資源危機等問題。 1）風能、太陽能等可再生能源 90%需要轉(zhuǎn)化 為電能才能利用，其波動性和隨機性成為制約其大 范圍消納利用的瓶頸。能源互聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)的基 礎上將網(wǎng)絡范疇擴展至各類能源發(fā)電裝置、各類能

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源使用裝置以及分布式能源系統(tǒng)，本質(zhì)上是將網(wǎng)– 源–荷視為系統(tǒng)的整體進行總體效率優(yōu)化和運行控 制，通過提高系統(tǒng)的控制自由度和可控性，實現(xiàn)供 應與需求的精確匹配，提升對可再生能源的轉(zhuǎn)化利 用能力。 2）分布式能源系統(tǒng)作為能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組 成部分，將在系統(tǒng)局部為用戶提供一套能源品位與 用戶用能需求相匹配的整體解決方案，滿足用戶用 能便捷性的同時提高能源利用效率，并在一定程度 上增加了能源互聯(lián)網(wǎng)的調(diào)節(jié)可控性。 以分布式電源為例，能源融合視角下，其將不 再是單純的電網(wǎng)服務對象，而作為能源互聯(lián)網(wǎng)中的 基本元件，可以從規(guī)劃、運行、市場交易等環(huán)節(jié)與 網(wǎng)、源、荷進行一體化融合： 1）通過建立完善的數(shù)據(jù)交換和協(xié)作框架，將 分布式電源納入到配電網(wǎng)的規(guī)劃和運行框架； 2）建立配電能量管理系統(tǒng)，使分布式電源可 以即插即用，并與輸電系統(tǒng)進行互聯(lián)，具備電壓、 頻率支撐和需求響應功能。 3）基于安全、高速的信息處理及廣泛的傳感 網(wǎng)絡，規(guī)范的并網(wǎng)規(guī)則，實現(xiàn)電網(wǎng)以電壓支撐、頻 率控制等角度調(diào)度和管理分布式電源。 4）設計市場機制，清楚界定容量成本、服務 成本，反映輸配電網(wǎng)對分布式電源的支撐作用。 3.3 實現(xiàn)信息與能源融合 實現(xiàn)信息與能源融合，即充分利用先進的信息
數(shù)據(jù)獲取 控制 中心 信息網(wǎng) 物理網(wǎng)

通信技術、信息物理融合技術以及電力電子控制技 術，大幅提高電力系統(tǒng)的可控性和可觀性。通過將 電力系統(tǒng)物理實體數(shù)字化，一方面可以利用信息系 統(tǒng)、計算資源的高效率和低成本來提高物理系統(tǒng)的 運行效率，產(chǎn)生“以軟代硬”效益，另一方面可以 建立實時反映電力成本和供需關系的交互媒介，產(chǎn) 生“市場配置”效益，從而推動發(fā)展方式從原有計 劃、粗放、保守向市場、集約、高效方向轉(zhuǎn)變。 本文提出的信息與能源融合下能源互聯(lián)網(wǎng)的 運行架構，如圖 2 所示。信息與能源融合的實現(xiàn)途 徑是形成具有廣域感知、在線辨識、超實時仿真、 滾動閉環(huán)控制功能的物理信息融合層，它并不以獨 立的物理形態(tài)存在，而是從功能上實現(xiàn)信息系統(tǒng)與 物理系統(tǒng)的無縫銜接，控制單元之間的協(xié)同互動。 包括 4 個關鍵環(huán)節(jié)： 1）系統(tǒng)范圍內(nèi)裝設海量信息采集和傳感設備， 采集基于同步時標、包括電壓、電流、設備狀態(tài)等 在內(nèi)的節(jié)點信息，具備全狀態(tài)觀測電網(wǎng)運行狀態(tài)和 設備運行工況的物理量信息，最大程度上降低系統(tǒng) 狀態(tài)和參數(shù)的不可觀性和隨機性。 2）經(jīng)由電力專網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)控制網(wǎng)絡， 按照信息的不同內(nèi)容和屬性將信息傳輸至分布在 全網(wǎng)各處的控制單元和控制中心，通信信息系統(tǒng)具 有高可靠性和安全性，并對傳輸延時和數(shù)據(jù)丟失具 有量化預測和建模能力。 3）控制單元，如能源路由器，是能源互聯(lián)網(wǎng)
數(shù)據(jù)管理 控制 中心 數(shù)據(jù)分析 控制 中心

控制單元 傳感器

控制單元 閉環(huán)控制流 電力流 信息流 傳統(tǒng)能源 發(fā)電系統(tǒng) 可再生能源 發(fā)電系統(tǒng) 微網(wǎng)

分布式 能源系統(tǒng)

智能終端

圖2 Fig. 2

信息與能源融合下能源互聯(lián)網(wǎng)運行架構圖

Architecture of energy internet under the fusion of energy with information

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中進行能量控制的智能裝置，兼具局部智能決策和 閉環(huán)控制功能，通過大功率電力電子控制技術對功 率方向、容量、質(zhì)量進行實時控制，通過軟件密集 型嵌入式系統(tǒng)對控制策略進行實時更新和智能決 策，軟件系統(tǒng)和控制策略的靈活性將使控制單元對 不同運行工況和需求場景具有自適應性。 4）控制中心與控制單元共同構成分層式智能 決策體系，控制中心以海量數(shù)據(jù)存儲、云計算為基 礎，通過擴展狀態(tài)估計、多尺度負荷–發(fā)電預測、 擾動識別、超實時仿真、在線參數(shù)辨識等功能實現(xiàn) 物理系統(tǒng)在數(shù)字環(huán)境下的同步鏡像運行和控制決 策生成�？刂浦行膹娜到y(tǒng)最優(yōu)運行的角度為控制 單元提供模型、參數(shù)和輔助決策依據(jù)。 信息與物理融合所帶來“市場配置”效益還需 與商業(yè)模式創(chuàng)新相結合，將在后續(xù)章節(jié)中探討。其 帶來的“以軟代硬”效應已經(jīng)開始在部分裝置、環(huán) 節(jié)和系統(tǒng)局部顯現(xiàn)效果，智能電網(wǎng)在廣域觀測控 制、電力電子、信息物理系統(tǒng)、超實時仿真技術、 信息通信網(wǎng)絡建設等方面提供了發(fā)展基礎。美國 ONCOR 輸電公司利用動態(tài)增容技術大幅提高已有 線路輸電能力，監(jiān)測線路在 83.5%~90.5%的輸送時 間內(nèi)都能達到 6%~14%的增容效果，對重要輸電阻 塞線路可額外增加 5%~10%的緩解效果
[23]

遠待發(fā)掘。從現(xiàn)有的元件級、環(huán)節(jié)內(nèi)、局部融合向 系統(tǒng)級、跨環(huán)節(jié)、全局協(xié)調(diào)優(yōu)化的發(fā)展過程將對電 力系統(tǒng)存量資產(chǎn)及增量方式帶來巨大的效率遞增 價值。 3.4 實現(xiàn)多元業(yè)務融合 能源互聯(lián)網(wǎng)已不是傳統(tǒng)意義上生產(chǎn)電能、傳輸 和分配給用戶使用的單向物理網(wǎng)絡，在互聯(lián)網(wǎng)理念 滲透下將在信息與物理融合的實體之上，形成連接 消費者、生產(chǎn)者、制造商、運維商等各方，通過業(yè) 務融合和商業(yè)模式創(chuàng)新持續(xù)滿足用戶需求、不斷創(chuàng) 造新需求的服務平臺層。源于用戶選擇性和擴展性 的價值訴求將在這里實現(xiàn)，從根本上實現(xiàn)網(wǎng)–源–荷 的深度互動、 推動產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展、 實現(xiàn)與交通、 制造、 信息、城市管理等領域的協(xié)同發(fā)展。 圖 3 給出了互聯(lián)網(wǎng)理念下能源互聯(lián)網(wǎng)向用戶提 供業(yè)務服務的實現(xiàn)架構。能源互聯(lián)網(wǎng)可以提供的業(yè) 務服務眾多，圖中僅以部分業(yè)務作為示例。服務平 臺層的形成和運作有 3 個顯著特征： 1）在傳統(tǒng)供電服務入口處出現(xiàn)面向用戶不同 需求的新型業(yè)務，如電動汽車充放電、家庭能效管 理、工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能、電網(wǎng)資產(chǎn)管理、分布式電源并 網(wǎng)、多網(wǎng)融合、虛擬電廠等。各業(yè)務是由多個模塊 化、專業(yè)化子服務構成，如用戶行為分析、資源運 行預測、融資服務、大數(shù)據(jù)分析等，各子服務之間 可以面向用戶需求按照不同的商業(yè)模式進行動態(tài) 組合和優(yōu)化協(xié)同，由此形成了具有網(wǎng)絡化聚合效應 的平臺服務層。 2）大量出現(xiàn)以用戶需求為導向、以創(chuàng)新服務 為盈利中心的中間服務商，服務商之間、服務商為
其他利益相關方

。靈活交

流輸電(FACTS)大量應用帶來減少電網(wǎng)投資成本、 提高安全穩(wěn)定運行水平的雙重效益，電氣距離較遠 電源送出工程通過加裝可控串聯(lián)補償裝置可直接 減少輸電線路建設規(guī)模
[24-26]

；受端系統(tǒng)通過加裝動
[27-29]

態(tài)無功控制裝置可明顯提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定性

。

當前，信息與能源融合的價值初現(xiàn)但規(guī)模和潛力還
價值流 信息流 經(jīng)濟安全 即插即用 電動汽車充換電 充換電 服務網(wǎng) 絡平臺 電力市 場與輔 助服務 用戶 經(jīng)濟可靠 自由選擇

節(jié)能、 舒適性 能效管理

提高負荷 預測精確度

提高電網(wǎng) 運行效率 電網(wǎng)分析

???

分布式電源接入 分布式 電源設 備維護

???
用能監(jiān) 測儀表 購置

???
用能管理 方案 數(shù)據(jù) 分析

充換電 設施 建設

智能交 通 GPS 系統(tǒng) 數(shù)據(jù) 處理 軟件 開發(fā) 用能監(jiān) 測儀表 安裝

用能 監(jiān)測

電網(wǎng)資產(chǎn) 管理

分布式電 太陽能 源接入 資源預測 方案咨詢

用戶行 為分析

電網(wǎng)需 求響應 分析

資源 整合 產(chǎn)業(yè) 孵化

能源互聯(lián)網(wǎng)本體

圖3 Fig. 3

互聯(lián)網(wǎng)理念下能源互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務服務實現(xiàn)架構示意圖

Service architecture of energy internet under Internet concept

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第 35 卷

用戶提供服務的商業(yè)模式將更加靈活多樣。服務商 的出現(xiàn)使原有分散的用戶資源集中化，形成具有一 定規(guī)模、互動調(diào)節(jié)和博弈能力的市場參與主體。 3）用戶側(cè)可調(diào)資源通過服務商匯集參與電力 市場交易，既降低了用戶的用電成本，又提升了能 源互聯(lián)網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力。通過精準、便捷、經(jīng)濟的滿 足用戶需求，用戶粘性和需求滿足度提升的過程將 進一步催生新的用戶需求、增加用戶規(guī)模。由此形 成了通過業(yè)務融合和商業(yè)模式創(chuàng)新實現(xiàn)資源整合和 產(chǎn)業(yè)培育的正向循環(huán)，創(chuàng)造巨大的市場發(fā)展空間。 為分析上述架構下業(yè)務融合和價值實現(xiàn)的過 程特點，本文以家庭用戶滿足分布式太陽能發(fā)電系 統(tǒng)使用的一站式服務為例進行了場景設計。 方案設計：用戶到方案設計商提供的網(wǎng)站或 APP 提供個人關于住址、安裝條件、家庭平均用電 量、可靠性與成本接受程度等簡單信息，并配選額 外要求(如必選設備供應商)。方案設計商將從太陽 能資源預測公司獲取基于地理信息系統(tǒng)的動態(tài)資 源評估和光伏模擬數(shù)據(jù)，并根據(jù)各類設備成本、性 能、運維信息數(shù)據(jù)庫以及電價信息，生成反映用戶 投入和產(chǎn)出關系的可選安裝方案及維修套餐。 安裝接入：用戶選擇確認后，方案將轉(zhuǎn)化為訂 單和服務執(zhí)行表同步推送至服務鏈相關各企業(yè)，設 備商提供設備，運維商提供上門安裝調(diào)試服務，配 電公司提供并網(wǎng)接入服務。 運行服務：分布式光伏作為智能設備并網(wǎng)接入 后將被自動識別和狀態(tài)感知，控制中心將其視為新 增控制單元，自動更新系統(tǒng)實時參數(shù)和分析模型， 按照分層決策的模式進行自適應控制�？刂撇呗杂� 虛擬運營商根據(jù)用戶行為分析與電力市場價格所 形成的結算協(xié)議決定。區(qū)域內(nèi)大量分布式用戶經(jīng)虛 擬運營商將所發(fā)電量出售給批發(fā)市場或指定用戶 獲取可觀的經(jīng)濟收益。 一站式服務將顯著提升用戶使用分布式電源 的體驗，并通過市場機制更好地滿足了用戶對經(jīng) 濟、綠色、可靠的電能供應需求，分布式光伏市場 規(guī)模不斷擴大，形成良性發(fā)展態(tài)勢。 當前，世界各國都已開始涌現(xiàn)以互聯(lián)網(wǎng)方式提 供上述各類服務的中間商，提供全球太陽能資源評 估的 SolarGIS、提供基于大數(shù)據(jù)的用戶行為分析及 電網(wǎng)資產(chǎn)狀態(tài)評估的 C3 Energy Grid Analytics、提 供家庭能耗方案設計的 Opower、提供網(wǎng)上電力零 售的 Powershop 等等。隨著市場環(huán)境的改善，運用

互聯(lián)網(wǎng)手段來整合各類服務的趨勢將更加明顯。借 鑒互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展規(guī)律，商業(yè)模式創(chuàng)新和業(yè)務融 合帶來的價值有望呈現(xiàn)指數(shù)型的發(fā)展態(tài)勢。

4 結論
在互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟蓬勃發(fā)展的大背景下，能源互聯(lián) 網(wǎng)的出現(xiàn)蘊含著信息通信發(fā)展對能源系統(tǒng)價值創(chuàng) 造方式的深刻變革。本文從互聯(lián)網(wǎng)思維下的價值來 源入手，分析了能源互聯(lián)網(wǎng)可以提供的價值主張， 初步探討了價值導向下能源互聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)途徑和 發(fā)展重點等問題。目前對能源互聯(lián)網(wǎng)的研究仍處于 初級階段，多種能源融合的優(yōu)化和控制，信息物理 融合機制，業(yè)務融合發(fā)展模式等諸多問題還待深入 研究。但可以看到的是，能源互聯(lián)網(wǎng)植根于更深層 次滿足用戶需求，其在產(chǎn)業(yè)鏈的培育和壯大上具有 不可估量的潛力，將創(chuàng)造巨大的市場發(fā)展空間。

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(實習編輯

喬寶榆)



  本文關鍵詞：能源互聯(lián)網(wǎng)的價值與實現(xiàn)架構研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。