基于“互联网+”的分布式能源智慧云平台构建

狄广义

（国能信息技术有限公司 北京市 100011）

随着时代的发展，科技的进步，科技能改变很多事情，推动经济的发展，推动国家的实力进步，科技强国，但是有关于能源的消耗始终是一个难题，为了适应社会的发展状态，在引领经济的发展的同时兼顾能源的可持续发展，现在实行以改革创新为核心，以“互联网+”为主要的辅助手段，发展智能化的、低碳环保的新能源系统，即现在的“互联网+”与分布式能源的结合，此体系有助于推动能源市场的开放，同时促进能源与互联网技术相结合，推进能源革命，实现能源的转变。

1 研究背景

1.1 分布式能源

现在大多数能源系统的主要目的是把一次性能源（例如煤、天然气、可再生能源等）转换成用户需要的能源服务（供热、供冷、供电）等等。所以其系统需要解决的问题有两个，即为怎样把能源运到需要的地方，以及怎样完成高效的能源转化。

比如用煤发电，现在发电的效率可以高达42%，但用火车或船运煤，费用就很高，发出电来之后的电网线损，也是不可忽略的损耗。发电的损耗，和能量传输的损耗，有的时候是一个此消彼长的关系，发电规模越大，转化效率越高，但距离负荷中心越远，传输损耗越大。所以发电厂建在哪里，是一个经济问题。用煤发电的时候，对规模的要求很严格，所以现代的燃煤电站越来越大，越来越集中，越来越靠近煤产地。在上个世纪的能源系统，基本趋势是越来越集中。

虽然在可预见的未来里，集中式的能源系统仍将是主要的电力来源，但分布式能源系统将会极快地增长。一方面由于不同企业或用户的能源需求越来越个性化，另一方面，能源安全供应的问题将会上升到一个前所未有的地位。而相对于其他的能源解决办法来说，分布式能源系统的可操作性更强，也更符合当今企业的能源需求。

当然，科技的发展从未停止，全世界的科学家仍然在寻找一种更理想的未来能源。发展未来能源，会改变我们现在的生活方式，甚至改变我们对于能源和这个世界的观念。

促进分布式能源发展的原因主要有两个：

（1）天然气的大规模应用，与煤相比，天然气是个异类，它可以用管道低成本低输送，可以用不算太低的效率（33%-38%）进行能量转化，所以可以紧贴负荷使用地进行转化。

（2）可再生能源的广泛应用，随着低碳环保的盛行，能源的利用率得到了有效的提升，可再生能源，包括太阳能、水能、风能等，是天然分布在地球表面各个地方的，低密度的。例如太阳能光伏板，效率跟规模没有很大关系，所以也是以分布式的为主。

但可再生能源发电，主要的问题是它是不可控的，风是忽大忽小的，太阳光也不是稳定的，一片云飘过，发电量就会有一个大的波动。所以，对于电网来说，这样的能源就是一种“劣质的”能源。会对原有的电网系统带来扰动和冲击。所以原有的电力系统就必须加以改造，才能适应新形式。基本思想是分片管理，把原有的大网，拆成主干网和一个一个的小网，把波动约束在小网里，加上一些智能化的装备，对波动进行管理，利用"多能互补"、"削峰填谷"等措施，确保小网的稳定运行。这就是现在分布式能源系统的雏形了。

1.2 智慧能源云平台的发展

智慧能源是相对原始、粗放的能源管理来说的。其主要特点就是运用高新软件技术对水、电、气、热、油等能源进行数据的实时采集及监测、用能质量的实时监测、能耗分类分项分户计量。智慧能源管理系统技术广泛应用于建筑、交通、城乡配电网及工业企业，实现能源分布式监控与集中管理，为提高能源自动化管理水平、降低能源消耗、提高能源使用效率提供了先进的技术手段。

2 “互联网+”分布式能源智慧云平台构建研究

2.1 总体方案设计

智慧能源云平台主要是通过能源的各类数据的采集，对其进行精细化的管控，同时对能耗进行监管，对各区域的能源进行分析，对异常情况进行预警，达到分布式能源管理的目的，从根本上保障能源的可持续发展以及区域的低碳环保性。智慧能源云平台主要分为三层平台架构：云端智慧能源平台、网络智慧管控中心还有现场自控系统。设计的主要目标是实现9个能力的建设：可以适应于不同物理网架的能力、全景感知能力、即插即用能力、协调控制能力、灵活部署能力、弹性扩展能力、低成本共识能力、跨区交易结算能力以及安全防护能力。

2.2 平台架构

2.2.1 物理资源层

物理资源层包括服务器、存储和网络的物理资源，一般建议选择适合于ServerSAN架构的设备，每个节点分别具备计算、存储、网络的能力，进行统一管理。

2.2.2 资源虚拟化层

虚拟化是云计算平台的核心技术之一，即包含服务器虚拟化技术、存储虚拟化技术和网络虚拟化技术，这样才能从底层更好地支持上层云服务。计算虚拟化采用业界广泛使用的KVM技术；存储虚拟化采用Ceph技术；网络虚拟化支持多种标准化网络隔离技术：FLAT、VLAN、GRE、VXLAN，使得租户可在平台界面上可视化快速组建弹性复杂异构网络。

2.2.3 云服务管理层

三层架构里的主要核心是云服务管理层。云计算平台可以自动管理和动态分配、部署、配置、重新配置以及回收资源，也可以自动安装部署应用。平台可以为用户提供自助申请虚拟资源的服务，用户可以定义虚拟环境的虚拟基础架构的构成，如服务器配置、数量，存储类型和大小，网络配置等。云平台使用者可通过自服务界面提交请求，每个请求的生命周期由平台维护。

2.3 在物联网的基础上建立智能网络，对接分布式能源

分布式能源作为世界能源发展的新方向，被引进国内已有十余年，其能源利用率高、耗能少，并且对环境影响少，能源安全可靠，是我国坚持可持续发展的必然选择。现在随着大数据时代的到来，物联网技术的飞升，使得网络监控各种数据、设施参数等成为可能。

借助物联网技术，能量可以在任何时间访问，无处不在，到处都是通过丰富的标准化的协议和接口，这是一个重要手段，促进大规模分布式能源的接入，督促微小型能源发电的方法，为用户提供了更清洁的能源。结合标准化协议、信息安全接入、物联网等普适能源接入的核心技术，构建智能普适能源网络，支持分布式能源的灵活接入。

现在主要的研究及应用主要体现在三个方面：多源异构数据源的集成与管理、海量数据的分布式存储与管理以及海量数据的分布式存储与管理。

2.4 互联网+分布式能源的创新发展模式

（1）首先是有关于分布式电站的建设，这是一个漫长的过程，设计好图纸之后要进行选址，然后施工，整个工程包括整个工程中的监控都需要借助互联网工机具的帮助，才能得到最优方案。

从整个过程来进行叙述分析，首先是在建设之前做大量的调查，对数据进行分析整合，之后再综合评估出所选地址的阳光、气候等自然条件。为将来得出最优的方案提供理论依据。其次是有关于缩减开资的，通过互联网的调配即可得到优质的资源，同时在建设管理当中，可以通过能源互联网数据、平台、找到最优质的机器，同时在网上找到相关数据进行比对，找到最合适的厂商。对资源的选取利用都是通过能源互联网数据平台进行的，可以最大限度地节省人力物力，同时有效利用了投资，节省成本。其另外一大优势是，可以省去投标和厂商比较等中间环节。正式使用的时候，后台还能对天气进行系统检测，做好大数据的比较，提前拿出比较优异的实施方案，极大地提升了其智能化的程度。

（2）现在我国在能源互联网的发展上主要突出电气化，因为根据相关数据显示，电气化加速对于能源的需求总量较少，可以有效节约资源，并且方便有效地进行减排措施。在智能电网的建设中，电能消费模式如今趋向于智能化、网络化。随着分布式绿色能源与互联网的结合，智能电网的发展，在电能生产方面，用户兼顾消费者的同时扮演者供应者的角色，用户端智能化用能、能源共享和能源在线交易需要形成新的能源消费生态和互联网平台运营模式。与此同时，随着智能电网的发展，互联网与分布式能源的深度融合以及新能源体系的诞生，电力服务也将在内容和形式有新的变化，构建推动电力经济发展的新业态。基于互联网和大数据的能源消费新模式与技术革新将对电网发展产生重大而深远的影响。如何解决高污染高排放是业务发展的重点，同时还需要保证新能源的有效利用。

2.5 互联网+分布式能源

2.5.1 云平台架构系统设计

有关于云平台架构系统设计主要分为两部分，一个是云平台系统构架，一个是云平台数据构架设计。

云平台系统设计主要是根据数据的流向进行架构设计，分为四层：数据采集层，数据传输层，数据处理存储层及显示还有数据展示层。

云平台数据构架设计在数据库的选择上主要综合开放性、安全性等性能进行考虑，同时结合项目中所需的数据处理分析预测等要求，保证数据存储的安全性和完整性，有效对数据进行分析整理。

2.5.2 安全防护设计

（1）增加防护类的安全组件，例如设置白名单安全机制、工业防火墙等。

白名单机制即只能访问特定网站或域名，不在白名单内的均无法访问。此机制比黑名单简单。网络上有很多不法分子，有很多危险，就像世界上有很多坏人，把他们完全找不出几乎不可能。但是反其道而行之，找出周围几个好人并信任他们，相对来说更容易，并且更加安全，如果有员工无法访问某些业务，自然会进行申请，申请通过加入白名单列表即可。但潜伏的坏人却无法提交申请进入“白名单”列表而被挡在门外。

工业防火墙则被认为是工业网络安全中必不可少的部分，主要用于保护工业设备及系统。

（2）增加检测类的安全组件，例如安装漏洞扫描软件，安装安全检测审计系统等。

漏洞扫描软件可以识别工控设备的安全威胁，实施漏洞挖掘和预警等。

安全检测审计系统就像是服务器的“哨兵”，可以对服务器进行信息收集、日志收集（一般是业务数据）、访问控制调查等，然后根据收集到的监控网络数据进行分析，探索到网络异常、黑客攻击等安全威胁。

2.5.3 主要特点

智慧能源云平台可以让系统认清自己，通过对核心数据进行搜集、对比，全面掌握运营情况，同时对数据进行监控，进行智能运营；可以对项目的利润和成本进行分析，有效为企业服务，节约企业成本，同时对企业的各个项目进行管控；可以实现资源的调动，推动智慧城市的发展，实现绿色低碳能源信息社会化共享。

3 展望与小结

我国现在的能源发展模式是“高生产高消耗”，而且能源是为国民经济服务，是生产的基本要素，能源经济与国民经济呈正相关关系。能源供应与终端需求之间的滞后性，又决定了能源是典型的周期性行业。现阶段，我国能源伴随经济升级换挡，也在向绿色、高效转型。基于互联网+的分布式能源智慧云平台就是一个很好的例子，虽然现在此技术还存在一定的技术瓶颈，但是相信通过众多研究人士的努力，能更好地推动智慧能源云平台的发展。