综合能源智慧管理平台的开发设计及业务展望

柴真琦 1 徐尔丰 2 李汉秋 1 罗天 1

1.浙江浙能技术研究院有限公司，杭州 311121

2.浙江浙能能源服务有限公司，杭州 311121

摘 要：综合能源服务符合世界各国对能源高效、安全、环保、可持续发展等方面的要求，迅速成为了发达国家新的能源战略竞争和合作的焦点，传统能源企业、能源服务商都在积极策划拓展综合能源服务市场。目前，国内的综合能源服务处于发展初期。随着能源互联网的快速发展，越来越多的企业着手开发综合能源智慧管理平台。本文主要介绍了面向工业园区大型用能企业的综合能源智慧管理平台的架构和应用设计，并展望了未来的综合能源服务发展方向。

关键词：综合能源服务 智慧管理系统 互联网

0 引言

2015年，“互联网+”智慧能源成为了国家重点行动，旨在通过互联网促进能源系统扁平化，并建设能源互联网。2017年10月，国家电网下发了《关于在各省公司开展综合能源服务业务的意见》，开启了综合能源服务商转型之路。2019年初，南方电网产业部发布《关于明确公司综合能源发展有关事项的通知》，明确表示要“进一步明确综合能源服务发展重点和业务界面，为客户提供多元化的综合能源供应及增值服务，支撑公司向能源产业价值链整合商转型”。2020年9月，我国提出到2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和的目标，这为中国能源互联网的发展提供了新动力。

综合能源智慧管理系统是能源互联网的重要表现形式。近几年，国内纷纷涌现综合能源智慧管理系统项目，有力推动了我国电力系统的建设和能源变革，并助力我国完成“四个革命、一个合作”的能源安全战略。本文介绍了面向工业园区大型用能企业的综合能源智慧管理平台的架构和应用设计，并展望了未来的综合能源服务发展方向。

1 综合能源服务发展现状

国内综合能源服务整体尚处于发展的初级阶段。很多企业都把向综合能源服务转型作为发展方向，纷纷在“源-储-网-售-用-云”领域结合自己的优势试图提前布局，抢占有利市场。

当前构建的综合能源系统大部分以电能为核心，多能耦合。目前市场上规划的相关项目基本都以市电为主，只是配合少量的其他能源品类，仅仅作为示范作用。其他能源品类主要指光伏、储能、充电桩，而风电、生物质、地源热泵等能源品类则受环境因素影响较大，经济性没有保障。

2 综合能源智慧管理系统的概念与特征

综合能源系统是由供能网络、能源转换环节、能量储存环节、终端综合能源供用单元（微电网等）和终端用户共同组成的，通过对电、气、热等多种能源的生产、传输、分配、转换、存储、消费及交易等环节进行协调与规划后，所形成的能源产供销一体化有机体系。

综合能源智慧管理系统是一种综合能源服务平台，在综合能源系统基础上融入了“互联网+”的技术，广泛应用大数据、云计算、移动互联网、物联网、人工智能等新技术，推进企业内部完善能源计量体系，强化互联网与节能工作深度融合，提高企业内部各能源管理精细化信息水平。

综合能源智慧管理系统具有开放互联、以用户为中心、分布式、共享、对等特征。开放互联指的是能源的共享和交易提供平台；以用户为中心强调满足用户便捷生产和交易能源的需求；光伏等新能源适合分布式生产，典型案例有家庭分布式发电系统；共享是综合能源智慧管理系统的核心，对多种能源信息进行共享，减少信息的不对称性；对等是综合能源智慧管理系统的形态之一，不同参与者之间处于对等的位置，在此基础上进行对等的交易。能源的生产和消费也是对等的，不再是单向的生产跟踪消费模式，而是双向甚至多边的。

3 系统架构

系统架构没有统一标准，以本系统为例，整体分为三层：应用层、平台层和现场层。如图1所示。

(1)应用层

应用层包含多种应用模块，例如负荷监测、运行监测、异常告警、节能分析、调度优化、智慧报表、运维系统等。也可实现第三方平台的接入，全面支持跨行业、跨领域、跨地域的应用模式。

(2)平台层

平台层向开发者及服务企业提供开放生态。平台包括IaaS层、DaaS层、PaaS层。IaaS层为综合能源智慧管理平台提供运行环境，实现安全可控全覆盖。DaaS层提供多种类型数据存储及分析计算功能。PaaS层面向开发者各类建模工具，并提供公共服务组件、通用算法模型等数据能力以及开发者平台。

(3)现场层

现场层是指能源智能网关，包括资源侧与工业互联网(Industrial Internet of Things, IIOT)侧。资源侧提供智能产品和智能互联产品等大类工业产品等全要素接入能力。IIOT层提供工业设备的通信互联能力，支持645协议、OPC-UA、MODBUS等主流工业现场通信协议的通信互联。

4 应用设计

以大型用能企业用能监测和供需优化为目标，融合了电力、蒸汽、天然气、煤炭多种能源品类数据，以帮助用户实时便捷掌握整个系统的运行数据为目标，开发了实时监测、能耗分析、预警告警、智慧报表等应用模块。

(1)实时监测

具体内容包含能源生产、能源传输、能源负荷、储能数据、能源资源、能源设备运行。

(2)能耗分析

通过对重点用能单位能源消费数据的在线采集，实现对能源消费数据的监视管理，便于相关用户及时掌握能源消费动态，并提供了行业用电分布分析、企业用电分析报告、区内用户能耗排行。

(3)预警告警

通过对用能单位能源设备运行数据和能源消费数据的在线采集，建立预警和告警规则，实现设备故障预警，并对指标超限进行报警，以便相关用户及时掌握用能状况，并及时应对处理。

(4)智慧报表

智慧报表面向业务人员提供月报查询、查看和下载功能。月度报表内容包含总览、外部供能情况、内部产能情况、终端用能情况、损耗情况、告警情况、碳排放情况、需求响应情况等，帮助业务人员快速建立企业用能或产能优化方案。

5 业务展望

随着分布式能源、储能技术、电动汽车的发展，分布式能源用户已初具规模，为分布式能源服务商或能源聚合商提供了发展空间，这使得综合能源智慧管理平台可以扩展更多的综合能源服务，比如碳排放管理、节能诊断、需求响应。

(1)碳排放管理

碳排放管理模块将包含四个子模块：碳足迹、碳核算、碳统计和碳交易。碳足迹模块提供碳足迹的历史查询功能。碳核算模块提供不同的核算类型和方法，并进行测算。碳统计模块提供碳排放的历史数据查询和展示碳排放的构成情况。碳交易模块用于与第三方碳交易平台的对接。

(2)节能诊断

节能诊断模块将根据企业能源消耗数据、能源管理现状、能源数据分析结果，分析用能单位的用能薄弱环节，分析节能潜力，并在技术经济可行性分析的基础上提出系统的节能改造方案。

(3)需求响应

需求响应模块将提供负荷预测和经济测算等功能。负荷预测使用户可以提前预测未来某日的负荷情况，根据自己的需求进行相关管理操作。

6 结论

综合能源智慧管理系统应牢牢把握政府对于“碳达峰、碳中和”的推进要求，通过智慧能源产业技术，向客户提供高效能源服务，实现业务转型。目前业内基本实现了基础设施数字化，包含源网荷储的一体化的运行监测、能源分析、告警管理、资产管理、智慧报表等基础功能。未来的综合能源管理系统将会根据业务模式和特点，开展业务管理的数字化流程再造，实现碳排放管理、节能诊断、需求响应等业务功能。未来综合能源服务的发展也将会是以完善综合能源智慧管理系统为核心，开发一系列响应政策与市场需求的高级应用。

参考文献：（范例）

[1] 封红丽.国内综合能源服务发展现状调研及发展建议[J].电器工业,2019,0(2):18-28.

[2] 张丹,沙志成,赵龙.综合智慧能源管理系统架构分析与研究[J].中外能源,2017,22(4):7-12.

[3] 陈映荷,闵薇.园区智慧用电管理系统的设计与应用[J].设计,2020,33(15):86-89.

作者简介：

柴真琦（1994－），女，杭州，研究智慧能源方向。

注：作者联系方式：[e-mail]。