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售電節能大數據與能源互聯網的未來

發布日期:2018-03-13 作者:奧瑞斯特宣傳辦 點擊:

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 隨著電改的推進,特別是售電節能節能側市場的逐步開放,售電節能業務逐步成為各路資本和相關產業的關注點,而在售電節能業務的開展過程中,如何結合互聯網、物聯網相關技術,特別是大數據與能源業務的融合,并且思考形成新的商業模式可能,這是需要相關市場參與者和業務相關方不斷思考和探索的,本文將從售電節能業務、智慧能源、能源互聯網創新商業模式等多個角度,探討售電節能和能源大數據的可能未來。


01.從售電節能業務看能源大數據


(一)售電節能業務的整體框架


應該看到,任何大數據的應用都離不開業務價值的引導,數據源于業務又反作用于業務,所以從業務架構的角度可以理解大數據的應用場景、價值需求。


從未來電力市場化以后的售電節能相關業務來看,其整體架構如下圖所示:


未來售電節能相關業務是圍繞電力市場這個核心,逐層展開,每一層內部業務相互貫通,層與層之間形成相互的關聯交互。


第一個圈層的相關業務是電力交易、市場監管、需求側響應交易、輔助服務交易、調度運行、結算等,是圍繞電能及相關商品的交易、結算和調度,這是市場公共職能的部分。


第二圈層是售電節能公司的核心業務模塊,包括能源金融、人財物管理、輔助決策、資產管理、客戶營銷、交易管控、能源調度等等。


第三圈層是圍繞售電節能業務而衍生或者深化出的專業應用,包括虛擬電廠、分布式能源、輔助決策、節能增效、運維外包、檢修搶修、需求響應、負荷預測、成本管理、風險管控等,這些業務支撐起售電節能公司的核心業務。而從某種程度上說,這些業務中也構成了售電節能公司的增值服務業務,甚至不少售電節能公司已經從可以開展的增值服務入手去搶占售電節能的入口,比如節能增效、運維外包等。


(二)售電節能業務的軸線


從業務邏輯來看,未來售電節能公司的這些業務,是圍繞著三條主軸線開展的,一是圍繞資產而開展的資產過程管理,二是以能源過程為目標的能源管理與調度,三是以客戶服務為核心的客戶營銷管理。這三條主軸線的管理對象各不相同,但是業務模塊之間又不斷交叉和融合。


(三)市場化與數據屬性


從市場-數據的屬性上看,我們可以把售電節能相關的主要業務按照以下的二維軸線進行分析,橫軸代表的是市場化的程度,越靠左側的業務,其公共屬性越強,越靠右側的市場交易屬性越強;縱軸代表的是驅動的特征,越靠上則說明業務越依賴于數據進行驅動,越靠下則說明業務的流程驅動屬性越強,于是可以得到以下的這樣一張二維分布圖:


從上圖中我們可以看到,隨著未來市場化程度的提升,業務的專業化水平不斷提高,相關的業務越來越依賴于的數據和信息化的支撐,而售電節能公司并不需要像現有電網企業那樣建立復雜的業務流程,而是依賴于機器智能和數據分析去發現業務價值點,這也將成為售電節能節能公司核心競爭力之所在。


(四)能源互聯網時代的業務模式思考


所以,從數據和智能設備的角度,也可以看出,未來智能化售電節能業務所帶來的能源互聯網業務模式,將和現有的互聯網業務邏輯存在很多本質的區別。傳統的互聯網商業模式是交易流程驅動的,最典型的就是電子商務,是圍繞著交易過程而形成的業務,其核心價值點在于依托互聯網平臺,以零邊際成本的方式,極大的降低了交易雙方的成本,替代了傳統的商場或者交易中介機構,互聯網平臺本身成為交易的聚合點,這就是IT時代的互聯網商業模式。


而到了能源互聯網(IoE)、物聯網時代(IoT),其商業模式的本質就發生了巨大的變化,其原生的驅動力在于通過數據對價值的發現和實現,進而降低包括交易成本在內的綜合財務成本,比如通過能耗數據,發現能效改善的潛力,并通過節能改造實現電費支出的下降。所以在能源互聯網時代,企業的核心競爭力并不是你的互聯網平臺聚集了多少用戶,而是你是否具備強大的數據分析和業務理解能力,這時企業的價值并不在于占有用戶的數量,而是你管理的設備數量、每個設備的綜合成本大小,以及能夠從中挖掘出的數據價值。


(五)售電節能業務的演進


從業務演進的角度看,隨著市場化程度的提高,交易和業務的復雜度提高,源網荷儲之間的協調程度也不斷加深,這樣就帶來越來越多的數據驅動的業務需求。從總體上看,市場化各個階段可能的業務形態如下圖所示:


(六)售電節能業務的豐富形態


而從未來售電節能業務的業務形態上看,也是非常豐富多樣的,我們可以把未來的智慧能源售電節能業務,按照三個維度去進行劃分。


能源產業鏈的各個環節,從上游往下游依次是咨詢設計、產品制造、能源生產、能源銷售、工程、運行維護。


從交易形態上看,從單邊的面向各類企事業單位的2B業務(從電力消費結構上看,目前我國電力消費的主體還是企事業單位,大約占80%以上,而點多面廣的居民用戶,則只占相對較少的部分,且電價較低,所以從經營角度分析,絕大多數市場化的售電節能公司,其盈利來源還是依靠企業客戶,即面向企業的2B業務),隨著市場化的開展,平臺模式的雙邊B2B業務,即各類交易撮合業務會逐漸增加,到了市場的成熟期,則會出現多邊的B2B業務,比如能源金融、能源服務、能源供應多方對用戶進行捆綁式服務銷售。




是從驅動力的角度進行分析,包括基于業務流程的工單驅動,交易驅動,最終達到數據驅動的階段。


這三個維度,構成了未來智慧能源場景下售電節能業務的豐富形態,各種售電節能公司和相關的能源服務公司,都可以根據自身情況和客戶、市場情況,在這個三維空間中選擇某種服務形態,或者多種服務形態,比如基于能源交易、B2B業務和交易驅動的業務形態,可能會出現負荷集成商這樣的業務決策,通過撮合用戶之間的負荷,向售電節能商或者發電商去爭取最優的交易價格,并賺取中介費用。


(七)產品服務化與服務產品化


應該看到,未來售電節能業務的產品形態,存在兩個互為因果的趨勢可能,一是產品服務化,即現有的軟硬件產品,一定會根據用戶和市場競爭的需求,轉換為某種更具有競爭能力的服務,提供給消費者,比如現有的負控終端,未來可能會具備自動需求響應(ADR)功能,并且整合到售電節能商的需求響應交易服務中去,而不是單獨以終端硬件形式銷售給客戶;二是服務產品化,即售電節能商的各類智慧能源服務,必須經過標準化的服務流程,形成可快速復制的服務產品包,交付給用戶,而基于大數據的信息化和智能化系統是實現服務標準化的基礎工具,只有這樣售電節能商才具備了規?;?、質量均一化推廣其服務的可能,并形成可供用戶選擇的服務產品目錄。這兩個趨勢會相互影響、相互轉換、相互促進,不斷推動售電節能和大數據業務的相互融合。


02.能源大數據與售電節能的未來可能


(一)能源大數據應用的整體架構


能源大數據包含了能源生產、輸配、消費、資產等各類數據,并以統一的數據模型進行存儲和數據交換,未來能源大數據的應用架構,可以參考下圖:


能源大數據要真正得到應用,需要底層模型的支撐,這些模型包括資產資源模型,數據分析模型和領域知識庫等,它們構成了能源大數據的邏輯和物理存儲方式,并且形成相應的專業數據主題,支撐上端的應用。


(二)能源大數據的兩個主要應用方向


未來能源大數據主要在兩個應用方向上開展,一是圍繞設備和資產的績效,也就是資產績效方向,其核心是以資產全壽命周期為軸線,實現資產的全過程高效運營;二是能源績效,即以能源互聯網技術系統為管理對象,達到能源流的全過程管理,實現能源發輸變配用調的過程績效最優。


應該看到,這兩個方向對售電節能公司來說,可能在不同的時間段、針對不同的客戶、以及售電節能公司自身的經營策略不同,都會有所側重。比如在資產績效方向上,如果是第三類售電節能公司,自身不擁有較多的配電資產,可能當下對于這個方向的關注就會集中在用戶側的資產托管(電務服務或者能源物業服務),也就是如何把用戶委托的配用電甚至能源資產運營好,雖然用戶配用電資產從技術復雜度上低于供電企業的配電資產,運營要求相對也低,但是售電節能公司依然需要建立起一套面向10kV及以下用戶配電設備的運營維護流程。


而從能源績效方向上看,由于未來微網技術的應用,在公共配網或者用戶側配網領域,存在著分布式電源、儲能、靈活負荷等各種要素,可能還涉及到電-熱-冷-氣的協調,并且需要在電力市場價格的環境下實現交易價值的最優化,所以未來規模較大的售電節能公司很有可能建立內部的能源調度體系,這是獨立于國家級、省級調度的第三級調度,其核心就是確保能源過程效率最優化,能源交易最優化,這也是能源大數據發揮價值的所在。


(三)能源大數據和新的售電節能業務形態


應該看到,能源大數據不能脫離市場和客戶的實際,所以從應用的角度看,能源大數據必然也伴隨著市場交易的形態從單邊到雙邊最后形成多邊的業務體系:第一個階段是單邊的業務,以售電節能公司和電力用戶的客戶對象,實現系統控制和管理的深度和廣度拓展,從深度上看,從單設備到設備組、子系統、系統、多系統的聯合運行和優化,從廣度上看,未來包含了多能協調和源網荷儲的協調優化;第二個階段是隨著交易的市場化過程,實現交易輔助決策、負荷集成與代理、集中競價、需求側優化等多目標多層次的優化;第三階段是多邊的商業關系協作,比如電廠-電網-售電節能公司-用戶-金融機構-專業服務機構的主體多領域協作。


(四)能源數據的逐漸豐富


能源大數據的建設和完善是個漸進的過程,它必然伴隨著業務需求和管理要求的不斷深化,從粗應用-粗數據,到中應用-中數據,最終實現高級需求下的細顆粒數據,數據感知的深度廣度不斷增加、在時間維度、物理維度、性質維度的顆粒度上不斷變細。同時,這種應用和數據呈現出的是一種伴生和相互促進的關系,應用要求不斷提升帶來的是對數據要求的提高,數據的豐富和細化,又會帶來新的信息和知識認知,促進應用的不斷提升。


03.售電節能業務的全新商業模式探索


(一)能源互聯網背后的演化邏輯


從信息論的角度看,大數據具有天然的互聯網特性,而互聯網特性的顛覆性,并不僅僅在于它拉平了信息鴻溝,誕生了基于互聯網的新商業模式,更重要的是:大數據和互聯網代表了人類對物理-信息世界的新的認知模式。


包括電網管理在內的傳統管理理念是基于大生產-大計劃-社會化分工體系建立的,現代工業社會大生產管理的認知基礎在于:未來的社會、市場、經濟變化是可以被精確預測的,即使不能預測,其變化也是在常規預測范圍內的。這種基于精確預測與估計的規劃,決定了現代企業管理自頂向下的決策和設計過程,以及由此所確立的高確定性資源計劃管理,其產品形態始終是漸進式演化的,簡而言之是一種機械性的思維模式,這種思維模式并不是不好,只是它適合于緩慢變化的市場。




而互聯網時代的商業競爭和市場格局,就像生物生存的自然環境一樣,存在巨大的不確定性,能源互聯網所面臨的環境也是一樣的紛繁變化,在一個容量有限的微網或者局域的能源互聯網架構里,較難精確預測的負荷波動、天氣的快速變化導致分布式光伏出力大幅變化、電力市場現貨價格快速波動、大量智能化設備投運帶來的潛在故障增加等等,這是傳統大電網-大電源架構沒有遇到過的。而互聯網產業的演化形態,則為能源互聯網帶來可借鑒的經驗,那就是針對高度不確定的未來,通過多目標多尺度的自適應,以柔性、自組織的動態方式,通過多分支的快速迭代和概率演算,去獲得最優的生存機會。就像繁衍速度很慢的恐龍無法在毀滅性氣候中勝過繁衍和迭代速度極快的嚙齒類動物,互聯網一直強調的快速迭代和柔性適應,也是能源互聯網未來業務形態和技術形態最重要的一種可能。


(二)能源互聯網的信息與能量關系


未來的能源互聯網,從技術形態上,很有可能類似于生物群落的組織方式,就是自底向上的形成自洽的能源局域網、網間網和廣域網。網內和網間都存在大量的能量和信息交換。


未來的能源互聯網可能由若干自洽的能源局域網,以及局域網之間的能源區域網絡,以及更高一級的協調中心/交易中心構成。每個能源局域網可能是一個用戶側的微網、或者是園區級的微網;而能源區域網絡可以是用戶間的微網,或者是園區間、區域級的微網,甚至未來的能源局域網可以走出能源網絡物理邊界的限制,在虛擬電廠-虛擬負荷-虛擬網絡的基礎上,形成虛擬的能源網絡,就像電信技術的VPN一樣。


(三)能源互聯網與微網


未來的能源互聯網,就像現在的計算機網絡一樣,由多層次多尺度的各種微網相互連接而形成。


各個級別的微網,在構成能源互聯網時的層次和尺度關系,即從下往上分別是用戶內部微網、用戶間/園區級微網、園區間/區域級微網、城市級配網。網內自洽和自愈,網間相互耦合,構成更大范圍的上一級自洽。


說明了邏輯結構的微網形態,最下面是各類邏輯部件,包括負荷、儲能/EV、更低一級的輸配網絡、分布式能源,它們通過能源網絡、配網或者微網相互連接,相關的能源數據集中到網內的測控層或者數據層,支撐上層的高級應用。這些高級應用包括充放策略、交易代理、輔助決策、負荷平滑、需求響應等等,更重要的是,這些應用是基于外部實時電價信號而做出的,實現技術-經濟性多目標的最優化,這比目前所實踐的單純追求技術層面穩定、可靠的微網控制策略要更為復雜。


自底向上,分別是設備層、微網層、區域微網層和云端決策層,底層設備包括智能設備和帶有適配器的非智能設備,通過數據接口耦合到微網中,微網之間通過水平協調和同一級的其他微網系統進行協調,并通過垂直協調機制與上一級微網進行協調,再往上則是區域級微網或者能源自治域,與云端決策層或者更高級的協調中樞通過垂直接口進行交互。




(四)從云到端再到云端


從交互和控制的角度看,由于能源互聯網的技術復雜度,單純的設備層智能化,不能解決大規模廣域協調的問題,而把所有計算資源都放到云端,也不能解決能源互聯網就地平衡和實時控制的需求,所以未來的能源互聯網,應該呈現出云-端多層次協調控制的形態,也就是從云計算,到端計算,最終云-端混合協調。如下圖所示:


而從某種意義上看,現在的互聯網實際上也是一種云-端混合計算的結構,比如目前作為端計算主力的智能手機,擁有不差的計算能力,實現人-機的就地交互,而在云端則實現大量數據的存儲、計算和交互,并且與手機端實現協作。


(五)未來能源互聯網的B2M商業模型展望


個人認為,未來能源互聯網的核心應該是機器,而不是人,因為從能源生產、輸配、控制到末端的能源利用,實際上都是由機器來完成的,人只是局部的參與了運行維護,并且享受能源利用的成果,隨著機器智能程度的加深,人對于能源系統的干預可能會越來越少。


而從機器的視角去理解能源互聯網,與從人的視角去理解的互聯網,可能就會看到完全不同的場景。


下面我們舉個最常見的設備,一臺15kW的交流電機,如果從管理的視角去理解,它無非是一臺價值3000元左右的低值設備,即使在工業現場,也不會得到太多的關注。但是從機器的視角去理解,雖然這臺設備本身價值不高,但是按照每年8000小時的運行時數,每度電0.7元計算,每年的能耗費用是8萬元左右,按照10年的壽命計算,全生命周期的能耗是80萬,這就是個非常巨大的數字了,雖然付電費的是人,但是消耗能源費用的是設備本身。


從設備視角去理解,則這臺耗能設備需要提高運行效率以降低成本,這就涉及到設備的狀態監測、故障分析、保養、以及合適的運行控制;而從能源互聯網的角度去理解,這臺負載設備如果智能化水平提升,還能參與負荷預測、負荷響應、甚至與各類儲能設備聯合參與運行。


機器智能化水平提升,就需要這類啞終端設備通過適配器,實現與能源網絡的能量和信息交換,也就是變成信息物理系統(CPS)的一個信息物理節點。而從降本增效的角度上看,未來隨著電價市場化水平的提升,這樣一臺年電費8萬元以上的設備,是完全具備智能化的可能的。


所以從這個案例我們可以推論,未來以機器智能為主要目標的微網和能源互聯網技術應用,其商業形態將不同于以消費者為核心的互聯網時代,未來將是B2B(企業對企業)和M2M(機器對機器)互相融合的時代,可以被稱作B2M的時代。






也就是在供給側,由售電節能公司或者能源服務公司,通過能源大數據平臺和能源互聯網應用架構,以智能化的企業端服務,提供能源產品(水電熱氣等),以及各類能源服務產品。在消費側,則呈現出能源微網+信息物理系統+各類源荷儲的智能化設備相互交互的形態。供給側和消費側共同構成了能源互聯網B2M的商業圖景,并且在電力市場化的格局下不斷朝著降低成本和提升效率的方向提升。而這才是真正具有市場意義的能源互聯網應用。


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