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浅析:售电、能源大数据与能源互联网的未来
发布时间:2016年10月11日 10:56:50

(电子商务研究中心讯)  随着电改的推进,特别是售电侧市场的逐步开放,售电业务逐步成为各路资本和相关产业的关注点,而在售电业务的开展过程中,如何结合互联网、物联网相关技术,特别是大数据与能源业务的融合,并且思考形成新的商业模式可能,这是需要相关市场参与者和业务相关方不断思考和探索的,本文将从售电业务、智慧能源、能源互联网创新商业模式等多个角度,探讨售电和能源大数据的可能未来。

  从售电业务看能源大数据

  (一)售电业务的整体框架

  应该看到,任何大数据的应用都离不开业务价值的引导,数据源于业务又反作用于业务,所以从业务架构的角度可以理解大数据的应用场景、价值需求。

  从未来电力市场化以后的售电相关业务来看,其整体架构如下图所示:

  未来售电相关业务是围绕电力市场这个核心,逐层展开,每一层内部业务相互贯通,层与层之间形成相互的关联交互。

  第一个圈层的相关业务是电力交易、市场监管、需求侧响应交易、辅助服务交易、调度运行、结算等,是围绕电能及相关商品的交易、结算和调度,这是市场公共职能的部分。

  第二圈层是售电公司的核心业务模块,包括能源金融、人财物管理、辅助决策、资产管理、客户营销、交易管控、能源调度等等。

  第三圈层是围绕售电业务而衍生或者深化出的专业应用,包括虚拟电厂、分布式能源、辅助决策、节能增效、运维外包、检修抢修、需求响应、负荷预测、成本管理、风险管控等,这些业务支撑起售电公司的核心业务。而从某种程度上说,这些业务中也构成了售电公司的增值服务业务,甚至不少售电公司已经从可以开展的增值服务入手去抢占售电的入口,比如节能增效、运维外包等。

  (二)售电业务的轴线

  从业务逻辑来看,未来售电公司的这些业务,是围绕着三条主轴线开展的,一是围绕资产而开展的资产过程管理,二是以能源过程为目标的能源管理与调度,三是以客户服务为核心的客户营销管理。这三条主轴线的管理对象各不相同,但是业务模块之间又不断交叉和融合。

  (三)市场化与数据属性

  从市场-数据的属性上看,我们可以把售电相关的主要业务按照以下的二维轴线进行分析,横轴代表的是市场化的程度,越靠左侧的业务,其公共属性越强,越靠右侧的市场交易属性越强;纵轴代表的是驱动的特征,越靠上则说明业务越依赖于数据进行驱动,越靠下则说明业务的流程驱动属性越强,于是可以得到以下的这样一张二维分布图:

  从上图中我们可以看到,随着未来市场化程度的提升,业务的专业化水平不断提高,相关的业务越来越依赖于的数据和信息化的支撑,而售电公司并不需要像现有电网企业那样建立复杂的业务流程,而是依赖于机器智能和数据分析去发现业务价值点,这也将成为售电公司核心竞争力之所在。

  (四)能源互联网时代的业务模式思考

  所以,从数据和智能设备的角度,也可以看出,未来智能化售电业务所带来的能源互联网业务模式,将和现有的互联网业务逻辑存在很多本质的区别。传统的互联网商业模式是交易流程驱动的,最典型的就是电子商务,是围绕着交易过程而形成的业务,其核心价值点在于依托互联网平台,以零边际成本的方式,极大的降低了交易双方的成本,替代了传统的商场或者交易中介机构,互联网平台本身成为交易的聚合点,这就是IT时代的互联网商业模式。

  而到了能源互联网(IoE)、物联网时代(IoT),其商业模式的本质就发生了巨大的变化,其原生的驱动力在于通过数据对价值的发现和实现,进而降低包括交易成本在内的综合财务成本,比如通过能耗数据,发现能效改善的潜力,并通过节能改造实现电费支出的下降。所以在能源互联网时代,企业的核心竞争力并不是你的互联网平台聚集了多少用户,而是你是否具备强大的数据分析和业务理解能力,这时企业的价值并不在于占有用户的数量,而是你管理的设备数量、每个设备的综合成本大小,以及能够从中挖掘出的数据价值。

  (五)售电业务的演进

  从业务演进的角度看,随着市场化程度的提高,交易和业务的复杂度提高,源网荷储之间的协调程度也不断加深,这样就带来越来越多的数据驱动的业务需求。从总体上看,市场化各个阶段可能的业务形态如下图所示:

  (六)售电业务的丰富形态

  而从未来售电业务的业务形态上看,也是非常丰富多样的,我们可以把未来的智慧能源售电业务,按照三个维度去进行划分,如下图所示:

  X轴是能源产业链的各个环节,从上游往下游依次是咨询设计、产品制造、能源生产、能源销售、工程、运行维护。

  Y轴是从交易形态上看,从单边的面向各类企事业单位的2B业务(从电力消费结构上看,目前我国电力消费的主体还是企事业单位,大约占80%以上,而点多面广的居民用户,则只占相对较少的部分,且电价较低,所以从经营角度分析,绝大多数市场化的售电公司,其盈利来源还是依靠企业客户,即面向企业的2B业务),随着市场化的开展,平台模式的双边B2B业务,即各类交易撮合业务会逐渐增加,到了市场的成熟期,则会出现多边的B2B业务,比如能源金融、能源服务、能源供应多方对用户进行捆绑式服务销售。

  Z轴是从驱动力的角度进行分析,包括基于业务流程的工单驱动,交易驱动,最终达到数据驱动的阶段。

  这三个维度,构成了未来智慧能源场景下售电业务的丰富形态,各种售电公司和相关的能源服务公司,都可以根据自身情况和客户、市场情况,在这个三维空间中选择某种服务形态,或者多种服务形态,比如基于能源交易、B2B业务和交易驱动的业务形态,可能会出现负荷集成商这样的业务决策,通过撮合用户之间的负荷,向售电商或者发电商去争取最优的交易价格,并赚取中介费用。

  (七)产品服务化与服务产品化

  应该看到,未来售电业务的产品形态,存在两个互为因果的趋势可能,一是产品服务化,即现有的软硬件产品,一定会根据用户和市场竞争的需求,转换为某种更具有竞争能力的服务,提供给消费者,比如现有的负控终端,未来可能会具备自动需求响应(ADR)功能,并且整合到售电商的需求响应交易服务中去,而不是单独以终端硬件形式销售给客户;二是服务产品化,即售电商的各类智慧能源服务,必须经过标准化的服务流程,形成可快速复制的服务产品包,交付给用户,而基于大数据的信息化和智能化系统是实现服务标准化的基础工具,只有这样售电商才具备了规模化、质量均一化推广其服务的可能,并形成可供用户选择的服务产品目录。这两个趋势会相互影响、相互转换、相互促进,不断推动售电和大数据业务的相互融合。

  能源大数据与售电的未来可能

  (一)能源大数据应用的整体架构

  能源大数据包含了能源生产、输配、消费、资产等各类数据,并以统一的数据模型进行存储和数据交换,未来能源大数据的应用架构,可以参考下图:

  能源大数据要真正得到应用,需要底层模型的支撑,这些模型包括资产资源模型,数据分析模型和领域知识库等,它们构成了能源大数据的逻辑和物理存储方式,并且形成相应的专业数据主题,支撑上端的应用。

  (二)能源大数据的两个主要应用方向

  未来能源大数据主要在两个应用方向上开展,一是围绕设备和资产的绩效,也就是资产绩效方向,其核心是以资产全寿命周期为轴线,实现资产的全过程高效运营;二是能源绩效,即以能源互联网技术系统为管理对象,达到能源流的全过程管理,实现能源发输变配用调的过程绩效最优。

  应该看到,这两个方向对售电公司来说,可能在不同的时间段、针对不同的客户、以及售电公司自身的经营策略不同,都会有所侧重。比如在资产绩效方向上,如果是第三类售电公司,自身不拥有较多的配电资产,可能当下对于这个方向的关注就会集中在用户侧的资产托管(电务服务或者能源物业服务),也就是如何把用户委托的配用电甚至能源资产运营好,虽然用户配用电资产从技术复杂度上低于供电企业的配电资产,运营要求相对也低,但是售电公司依然需要建立起一套面向10kV及以下用户配电设备的运营维护流程。

  而从能源绩效方向上看,由于未来微网技术的应用,在公共配网或者用户侧配网领域,存在着分布式电源、储能、灵活负荷等各种要素,可能还涉及到电-热-冷-气的协调,并且需要在电力市场价格的环境下实现交易价值的最优化,所以未来规模较大的售电公司很有可能建立内部的能源调度体系,这是独立于国家级、省级调度的第三级调度,其核心就是确保能源过程效率最优化,能源交易最优化,这也是能源大数据发挥价值的所在。

  (三)能源大数据和新的售电业务形态

  应该看到,能源大数据不能脱离市场和客户的实际,所以从应用的角度看,能源大数据必然也伴随着市场交易的形态从单边到双边最后形成多边的业务体系:第一个阶段是单边的业务,以售电公司和电力用户的客户对象,实现系统控制和管理的深度和广度拓展,从深度上看,从单设备到设备组、子系统、系统、多系统的联合运行和优化,从广度上看,未来包含了多能协调和源网荷储的协调优化;第二个阶段是随着交易的市场化过程,实现交易辅助决策、负荷集成与代理、集中竞价、需求侧优化等多目标多层次的优化;第三阶段是多边的商业关系协作,比如电厂-电网-售电公司-用户-金融机构-专业服务机构的主体多领域协作。

  (四)能源数据的逐渐丰富

  能源大数据的建设和完善是个渐进的过程,它必然伴随着业务需求和管理要求的不断深化,从粗应用-粗数据,到中应用-中数据,最终实现高级需求下的细颗粒数据,数据感知的深度广度不断增加、在时间维度、物理维度、性质维度的颗粒度上不断变细。同时,这种应用和数据呈现出的是一种伴生和相互促进的关系,应用要求不断提升带来的是对数据要求的提高,数据的丰富和细化,又会带来新的信息和知识认知,促进应用的不断提升。

  售电业务的全新商业模式探索

  (一)能源互联网背后的演化逻辑

  从信息论的角度看,大数据具有天然的互联网特性,而互联网特性的颠覆性,并不仅仅在于它拉平了信息鸿沟,诞生了基于互联网的新商业模式,更重要的是:大数据和互联网代表了人类对物理-信息世界的新的认知模式。

  包括电网管理在内的传统管理理念是基于大生产-大计划-社会化分工体系建立的,现代工业社会大生产管理的认知基础在于:未来的社会、市场、经济变化是可以被精确预测的,即使不能预测,其变化也是在常规预测范围内的。这种基于精确预测与估计的规划,决定了现代企业管理自顶向下的决策和设计过程,以及由此所确立的高确定性资源计划管理,其产品形态始终是渐进式演化的,简而言之是一种机械性的思维模式,这种思维模式并不是不好,只是它适合于缓慢变化的市场。

  而互联网时代的商业竞争和市场格局,就像生物生存的自然环境一样,存在巨大的不确定性,能源互联网所面临的环境也是一样的纷繁变化,在一个容量有限的微网或者局域的能源互联网架构里,较难精确预测的负荷波动、天气的快速变化导致分布式光伏出力大幅变化、电力市场现货价格快速波动、大量智能化设备投运带来的潜在故障增加等等,这是传统大电网-大电源架构没有遇到过的。而互联网产业的演化形态,则为能源互联网带来可借鉴的经验,那就是针对高度不确定的未来,通过多目标多尺度的自适应,以柔性、自组织的动态方式,通过多分支的快速迭代和概率演算,去获得最优的生存机会。就像繁衍速度很慢的恐龙无法在毁灭性气候中胜过繁衍和迭代速度极快的啮齿类动物,互联网一直强调的快速迭代和柔性适应,也是能源互联网未来业务形态和技术形态最重要的一种可能。

  (二)能源互联网的信息与能量关系

  未来的能源互联网,从技术形态上,很有可能类似于生物群落的组织方式,就是自底向上的形成自洽的能源局域网、网间网和广域网。网内和网间都存在大量的能量和信息交换。

  如上图所示:未来的能源互联网可能由若干自洽的能源局域网,以及局域网之间的能源区域网络,以及更高一级的协调中心/交易中心构成。每个能源局域网可能是一个用户侧的微网、或者是园区级的微网;而能源区域网络可以是用户间的微网,或者是园区间、区域级的微网,甚至未来的能源局域网可以走出能源网络物理边界的限制,在虚拟电厂-虚拟负荷-虚拟网络的基础上,形成虚拟的能源网络,就像电信技术的VPN一样。

  (三)能源互联网与微网

  未来的能源互联网,就像现在的计算机网络一样,由多层次多尺度的各种微网相互连接而形成,如下图所示

  左图说明了各个级别的微网,在构成能源互联网时的层次和尺度关系,即从下往上分别是用户内部微网、用户间/园区级微网、园区间/区域级微网、城市级配网。网内自洽和自愈,网间相互耦合,构成更大范围的上一级自洽。

  右图说明了逻辑结构的微网形态,最下面是各类逻辑部件,包括负荷、储能/EV、更低一级的输配网络、分布式能源,它们通过能源网络、配网或者微网相互连接,相关的能源数据集中到网内的测控层或者数据层,支撑上层的高级应用。这些高级应用包括充放策略、交易代理、辅助决策、负荷平滑、需求响应等等,更重要的是,这些应用是基于外部实时电价信号而做出的,实现技术-经济性多目标的最优化,这比目前所实践的单纯追求技术层面稳定、可靠的微网控制策略要更为复杂。

  各个级别微网构成能源互联网的逻辑结构如下图所示:

  自底向上,分别是设备层、微网层、区域微网层和云端决策层,底层设备包括智能设备和带有适配器的非智能设备,通过数据接口耦合到微网中,微网之间通过水平协调和同一级的其他微网系统进行协调,并通过垂直协调机制与上一级微网进行协调,再往上则是区域级微网或者能源自治域,与云端决策层或者更高级的协调中枢通过垂直接口进行交互。

  (四)从云到端再到云端

  从交互和控制的角度看,由于能源互联网的技术复杂度,单纯的设备层智能化,不能解决大规模广域协调的问题,而把所有计算资源都放到云端,也不能解决能源互联网就地平衡和实时控制的需求,所以未来的能源互联网,应该呈现出云-端多层次协调控制的形态,也就是从云计算,到端计算,最终云-端混合协调。如下图所示:

  而从某种意义上看,现在的互联网实际上也是一种云-端混合计算的结构,比如目前作为端计算主力的智能手机,拥有不差的计算能力,实现人-机的就地交互,而在云端则实现大量数据的存储、计算和交互,并且与手机端实现协作。

  (五)未来能源互联网的B2M商业模型展望

  个人认为,未来能源互联网的核心应该是机器,而不是人,因为从能源生产、输配、控制到末端的能源利用,实际上都是由机器来完成的,人只是局部的参与了运行维护,并且享受能源利用的成果,随着机器智能程度的加深,人对于能源系统的干预可能会越来越少。

  而从机器的视角去理解能源互联网,与从人的视角去理解的互联网,可能就会看到完全不同的场景。

  下面我们举个最常见的设备,一台15kW的交流电机,如果从管理的视角去理解,它无非是一台价值3000元左右的低值设备,即使在工业现场,也不会得到太多的关注。但是从机器的视角去理解,虽然这台设备本身价值不高,但是按照每年8000小时的运行时数,每度电0.7元计算,每年的能耗费用是8万元左右,按照10年的寿命计算,全生命周期的能耗是80万,这就是个非常巨大的数字了,虽然付电费的是人,但是消耗能源费用的是设备本身。

  从设备视角去理解,则这台耗能设备需要提高运行效率以降低成本,这就涉及到设备的状态监测、故障分析、保养、以及合适的运行控制;而从能源互联网的角度去理解,这台负载设备如果智能化水平提升,还能参与负荷预测、负荷响应、甚至与各类储能设备联合参与运行。

  机器智能化水平提升,就需要这类哑终端设备通过适配器,实现与能源网络的能量和信息交换,也就是变成信息物理系统(CPS)的一个信息物理节点。而从降本增效的角度上看,未来随着电价市场化水平的提升,这样一台年电费8万元以上的设备,是完全具备智能化的可能的。

  所以从这个案例我们可以推论,未来以机器智能为主要目标的微网和能源互联网技术应用,其商业形态将不同于以消费者为核心的互联网时代,未来将是B2B(企业对企业)和M2M(机器对机器)互相融合的时代,可以被称作B2M的时代。

  也就是在供给侧,由售电公司或者能源服务公司,通过能源大数据平台和能源互联网应用架构,以智能化的企业端服务,提供能源产品(水电热气等),以及各类能源服务产品。在消费侧,则呈现出能源微网+信息物理系统+各类源荷储的智能化设备相互交互的形态。供给侧和消费侧共同构成了能源互联网B2M的商业图景,并且在电力市场化的格局下不断朝着降低成本和提升效率的方向提升。而这才是真正具有市场意义的能源互联网应用。(来源:环球表计微信公众号 文/俞庆 编选:中国电子商务研究中心)

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【关键词】 俞庆能源大数据
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