基于决策试验法与评估实验室-网络分析法的能源互联网商业模式适用性评价

李彦斌，聂丹，刘畅，赵珂，宋泽雅

（1.华北电力大学 经济与管理学院，北京市昌平区 102206；2.中国广播电视网络集团有限公司，北京市西城区 100045）

0 引言

2020年9月，我国做出承诺，“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。作为我国碳排放的最大主体，能源电力行业向低碳化方向发展是实现“双碳”目标的关键一环。作为信息技术和能源技术融合的成果，加快建设能源互联网，打造智慧能源体系，将为推动能源革命，助力实现“双碳目标”提供重要支点[1]。

作为将能源互联网技术创新成果转换成实际价值的桥梁[2]，能源互联网商业模式是能源互联网企业持续经营的关键。选取合适的能源互联网商业模式，能够帮助能源互联网企业有效地应对环境变化，快速实现价值和保持成长，是能源互联网企业在新形势下不断优化资源配置，打造竞争优势的重要一环，也是推动能源互联网发展的重要力量[3]。

自能源互联网的概念被杰里米·里夫金提出之后，众多学者针对能源互联网的概念内涵、关键技术、应用场景等进行了广泛研究。如文献[4-5]对能源互联网概念做了进一步的阐释；文献[6-8]对建设能源互联网的关键技术进行了分析；文献[9-13]对能源互联网在不同领域、不同地域等场景下的应用情况进行了研究。在此基础上，部分学者对能源互联网商业模式进行了探索。一些学者针对现有或潜在商业模式进行了探讨，如文献[14-15]分别基于能源互联网商业模式的基本框架以及能源互联网的信息经济学原理，对现有的及可能出现的能源互联网商业模式进行了归纳与分析；文献[16]提出了生产领域、交易领域和消费领域的潜在商业模式；文献[3]基于将互联网金融模式与能源互联平台结合的设想，提出了4种能源互联网商业模式创新的方案。还有一些研究对商业模式进行了案例分析，或针对具体类型的公司或地区提出了商业模式的设计或构想，如文献[17]以珠海横琴电动汽车项目为例，提出了以电网企业为中心的商业模式的构建思路；文献[18]对远景能源公司的商业模式创新进行了案例分析，提出在能源互联网时代，新能源产业进行商业模式创新需要注重价格网络重构、用户需求、企业文化以及互联网思维；文献[19]从公司定位、盈利模式、关键资源和能力、业务系统和自由现金流结构5个方面，分析并介绍了包括能源、工程、装备和工业互联网等类型能源互联网企业的成功商业模式；文献[20]从投资模式、运营模式、衍生服务模式3个角度出发，探究了符合临港地区不同功能区应用场景的商业模式；文献[21]从关键业务、目标用户、 盈利模式以及合作主体共4个商业模式要素出发，设计了适用于农村的能源互联网商业模式；文献[22]提出，为应对能源互联网背景下的挑战，电力企业应从价值主张、客户界面、架构管理、盈利模式4个方面进行商业模式的创新；文献[23]针对发电企业以及电网企业的商业模式提出了设想。目前仅有少量对能源互联网模式评价的研究，如文献[24]建立了能源互联网商业模式与业务评价标准体系框架；文献[25]对Nest Labs公司的能源互联网商业模式进行了案例分析，提供了一个分析和评价能源互联网企业范例。但是文献[24]和文献[25]均没有针对商业模式制定完善的指标体系及评价标准。已有文献对能源互联网商业模式进行了广泛探索，但是目前尚缺乏针对能源互联网商业模式与企业发展适用性的研究，无法科学评估采用不同商业模式的能源互联网企业的经营发展情况。

基于此，本文在明确能源互联网商业模式概念及其构成要素的基础上，从经济效益水平、能源服务质量、可持续经营能力、节能减排效果和社会发展带动能力这5个维度出发，提出了能源互联网商业模式的评价指标体系。然后，采用决策试验与评估实验室-网络分析(decision making trial and evaluation laboratory-analytic network process，DEMATEL-ANP）法的赋权方法，构建了基于Vague集的能源互联网商业模式模糊综合评价模型，并选取能源互联网实践案例验证模型的有效性，以期为能源互联网企业提供检验其商业模式的适用性的科学方法，从而进一步推动能源互联网的高质量发展。

1 能源互联网商业模式的内涵

商业模式是指企业将企业内部和外部的所有优势结合起来，形成的一个完整的、高效的、具有独特核心竞争力的运营体系，以为客户提供产品和服务的方式，使客户价值最大化，从而实现可持续盈利的整体解决方案[26]。能源互联网是在智能电网基础上进行了丰富和发展的一种新技术，其以电能管理为核心，以可再生能源接入为主，运用最先进的电力电子技术和信息通信技术，通过广域分布式的网络结构进行动态电能管理，对分布式能源设备实施最优的协调与管理，以达到冷、热、气、水、电等多能互补。所以能源互联网作为一个智能管控体系，能显著提升用能效益水平[27]。

基于能源互联网的内涵，本文将能源互联网商业模式定义为：为使客户价值最大化，打造出属于企业特有的核心竞争力；依托基于分布式、可再生能源、开放共享的智能管控系统，整合企业运行所涉及的内外部优势，从而形成高效、完整的运行系统，并使系统实现持续盈利的交易关系和连结方式。能源互联网商业模式包括4个核心要素：产品、目标客户、供应链和收益模式。

1）能源互联网的产品。

能源互联网商业模式致力于为用户提供多样的能源产品和服务，包括基础供能业务、能源增值服务等[28]。其中，基础供能业务以满足用户冷、热、电等多种能源需求为目标，进行售能和需求侧管理。增值服务主要利用“大智物移云”等新型技术，为用户提供能源管理、节约用能和业务咨询服务。

2）能源互联网的目标客户。

能源互联网的目标用户可分为3类：按照能耗量由高到低，依次分为大型用户、中小型用户和居民用户。一般大型用户指重工业企业，其能耗集中，能耗高，也更关注能耗成本。普通商业企业及轻工业等属于中小型用户，这部分用户经营种类多样，用电范围也就比较广泛，是能源的主要消耗主体。居民用户在3类主体中能耗占比较小，但是这些用户分布广泛零散，并且电力需求较为灵活，因此提高了管理这部分用户的难度，但同时这一部分客户也最具有长期的市场效益。

3）能源互联网的供应链。

能源互联网商业模式的供应链由需求侧、购买侧、储存侧和用户侧构成。不同于传统的供应链，能源互联网供应链是一个智能供应链，能够实现能源数据的交互共享以及能源计划的实时制定。具体来说，用户侧的能耗数据可以实时地传递给需求侧，需求侧、购买侧与储存侧之间再进行数据的交互共享，最终实现动态、精确的能源供给与管控。在这个过程中，技术创新有效地驱动了供应链业务的革新。

4）能源互联网的收益模式。

能源互联网商业模式拓展了传统能源企业的业务边界，收益模式也从传统供能扩展出增值服务、能源金融、平台运营等多个方面。以传统供能收益为主的模式广泛应用于产销一体的能源企业，其利润为产能成本与供能收入之差，是较为稳定的收益模式；以增值服务收益为主的模式通过为用户提供多样化、个性化的综合服务并收取服务费用以获取经济利润；以能源金融收益为主的模式是能源互联网潜在的收益来源，主要应用于产业园区，包括能源采购、购买期货、土地增值等；以平台运营收益为主的模式是通过构建买卖双方的沟通平台，以提供中介、担保、互通等服务为盈利来源[29]。

2 能源互联网商业模式适用性评价体系构建

考虑到能源互联网商业模式对能源企业经营的意义，以及商业模式带动下能源互联网发展对社会、环境的影响，本文从经济效益水平、能源服务质量、可持续经营能力、节能减排效果和社会发展带动能力这5个维度出发，构建了能源互联网商业模式适用性评价指标体系。

在文献[30]提出的商业模式框架中，盈利模式是重要组成部分。针对经济效益水平维度，选取能够反映企业绩效表现的4个盈利指标，分别是净现值率指标、资本收益率指标、投入产出比指标和投资回收期指标。针对能源服务质量维度，参考文献[31]，选取用户满意度、供能安全可靠性和产品丰富程度3个指标。针对可持续经营能力维度，面对竞争日益激烈的市场环境，企业只有具备一定的可持续经营能力，才可以在未来竞争中保持足够的优势，为衡量企业的可持续经营能力，选取了市场发展潜力、市场占有率、抗风险能力和关键技术成熟度4个指标。节能减排是能源互联网的目标之一[32]，对于节能减排效果维度，选取了能源结构优化程度、单位产值能耗、弃风弃光比例和单位能耗碳排放量4个指标。能源互联网的潜在价值不仅包括经济价值还包括社会价值[33]，针对社会发展带动能力维度，主要关注区域经济发展带动能力、相关产业带动能力和社会就业带动能力3个指标。指标体系如表1所示。

表1 能源互联网商业模式适用性评价指标体系Table 1 Applicability evaluation index system of energy internet business model

3 能源互联网商业模式适用性评价模型构建

3.1 基于DEMATEL-ANP的指标赋权方法

由于本文构建的评价指标体系中，经济效益水平、能源服务质量、可持续经营能力、节能减排效果和社会发展带动能力5个维度之间存在一定的关联关系，因此，本文决定采用DEMATEL和ANP这2种方法的组合来为各指标赋权。运用DEMATEL方法可确定一级指标间相互作用以及作用程度，运用ANP方法可确定二级指标的相对权重。计算过程需要借助Super Decision软件。具体计算步骤如下：

1）构造直接关系矩阵。判断一级指标Ui对Uj的直接影响程度，构造直接关系矩阵为

式 中 ：aij表 示 一 级 指 标Ui对Uj的 影 响 程 度 ，1≤i≤n， 1 ≤j≤n，用数字0-4表示从无影响到强烈影响5个等级。

2）计算直接影响矩阵。在A的基础上得到：

3）求出综合影响矩阵。综合影响矩阵反映一级指标在整个系统中的因果关系，在B的基础上计算得到：

式中：I为单位矩阵。

4）求解中心度和原因度。Di表示指标i对其他指标的影响程度，为T的第i行元素之和；Rj表示其他指标对指标j的影响程度，为T的第j列元素之和：

则D+R为中心度，其值越大，表明该指标在整个指标体系中越重要；D-R为原因度，若D-R＞0，则该指标为原因指标，表明其对其他指标影响程度较大；反之，为结果指标。

5）构造网络结构图。根据各指标的影响关系，构造ANP网络层次结构图。

6）计算ANP的超矩阵。将ANP的控制层元素Ss(s=1,2,···,m)作为准则，Uj(j=1,2,···,n)中的元素ujk(k=1,2,···,nj)为次准则，将元素组Ui中元素按其对ujk的影响度大小进行比较，得到矩阵：

式 中 ：Wij的 列 向 量 表 示Ui中 所 有 元 素 对Uj中 元 素ujk的影响度排序向量。若ujk不受Ui中的元素uip的影响，则=0。对于每一个Ui和Uj，重复上述步骤，可得到Ss准则下的超矩阵。根据控制层元素个数，共有m个超矩阵，其一般形式为：

7）计算ANP的加权超矩阵。根据一级指标间相对重要程度，得到加权矩阵：

再对W(s)进行列归一化处理，得到加权超矩阵：

8）求极限超矩阵。

若极限收敛且唯一，则原矩阵各行值即为指标的稳定权重。

3.2 基于Vague集的模糊综合评价

模糊综合评价不仅能够综合考虑影响事物的多种因素，还能将人们主观性且不确定性的评价进行统一量化，最后经过推理与计算得到综合评价的结果，其引入了模糊变换原理和最大隶属度准则。考虑到本文构建的能源互联网商业模式评价体系中含有一些定性指标，直接运用容易导致评价结果失真，这主要是由于经典模糊理论的隶属度不可相加，采用取最大或最小的方式容易丢失中间信息，因此利用Vague集隶属度能从支持与反对2方面动态解决不确定性问题的优势, 本文采用了基于Vague集的模糊综合评价方法。

模糊集将隶属度扩大至 [0 ,1]区间，而Vague集是对模糊集的扩展。假设x为元素空间Z中任一元素，则Z中的1个Vague集可用隶属函数tA和fA表 示，tA(x)为真隶属函数，表示对x的支持程度；fA(x)为假隶属函数，表示对x的 反对程度；1-tA(x)-fA(x)，表示对x的犹豫程度。

为方便讨论，本文记tA(x)为tx，记fA(x)为fx，有：tx∈[0,1]，1 -fx∈[0,1]，tx+fx≤1。若tx=1-fx，则 Vague集退化为Fuzzy集；若tx=1-fx=0或tx=1-fx=1，则Vague集退化为普通集。运用基于Vague集的模糊综合评价方法对能源互联网商业模式开展评价的步骤如下：

1）对能源互联网商业模式的每个评价指标设定相应等级的评价语句。参照能源互联网商业模式实际运用情况，本文给出相应评语集V=(V1,V2,V3,V4,V5)=（完全符合企业发展要求，比较符合企业发展要求，勉强符合企业发展要求，不太符合企业发展要求，完全不符合企业发展要求）5个等级。

2）构造Vague集评价矩阵。设定评语集Vj(j=1,2,3,4,5)，以Ui表示其中任一指标，请不少于5位专家按照评语集对指标逐一判断评价，以此构造Vague集评价关系矩阵

式中：rij表示指标Ui对应评语等级Vj的Vague值评语，且有请专家按照评语集给每个指标相应的评价结果，为体现专家的犹豫程度，允许弃权。例如有10位专家对市场发展潜力这一指标进行评价，若6人选择了完全符合企业发展要求，2人选了比较符合企业发展要求，1人选择了勉强符合企业发展要求，1人放弃评价，则ri=(ri1,ri2,ri3,ri4,ri5)=([0.6,0.7],[0.2,0.3],[0.1,0.2],[0,0.1],[0,0.1])据此可以得到所有指标的Vague值评语，进而构造整个指标体系的Vague集评价矩阵。

3）根据权重W和矩阵R，进行综合评价：

式中：F为基于Vague集的综合评价结果，Fj为待评价对象对评语等级Vj的Vague值评语。设l为[0,1]区间上的实数，P、Q为Vague集上的元素，则：

对于Vague值这样的区间数，可选取相对计分函数作为Vague集隶属度的排序规则。最后，按照隶属度最大准则来确定评价结果。

不考虑弃权的情况下，上式表示待评价对象隶属于某一评价等级的情况 (tx)占所有情况(tx+fx)的比重越大，认为该待评价对象隶属于该评价等级的概率越大。如果考虑弃权部分的影响，上式表示对弃权部分按照tx:fx:(1-tx-fx)的比例进行无限次的细分，直到不确定因素不影响判断评价对象的评价等级隶属度为止。

4 实证分析

4.1 算例概况

本文选取某能源互联网企业为对象，运用所构建的模型评价其商业模式是否符合企业自身发展要求。该企业业务涉及煤电、煤炭、交运、金融、新能源及能源服务等方面。到2020年企业的发电装机容量达17153万kW，资产总额近1.1万亿元。

由于该企业规模较为庞大，且影响评价结果的指标数据获取存在较大的信息不确定性和不完全性，为顺利实施评价工作，本文采取问卷调查方式，向高校、专业研究机构和相关领域的专家进行函询，据此来验证分析上述建立的能源互联网商业模式适用性评价模型。

4.2 指标权重结果

首先，按照DEMATEL方法确定一级指标间的影响关系。对于本文的5个一级指标，依据专家判断，得出直接关系矩阵为：

计算得到综合影响矩阵为：

各个一级指标的中心度和原因度如表2所示。

由综合矩阵T和表2可知，本文构建的评价指标体系中，5个一级指标之间存在相互作用关系，能源服务质量指标对其他指标的影响大于其受到其他指标的影响，因此为原因因素。5个一级指标之间的相互关系可以通过图1表示。

表2 一级指标的中心度和原因度Table 2 Centrality and causality of first-level indicators

在已确定的一级指标的相互影响关系基础上，根据二级指标含义，可以得到能源互联网商业模式适用性评价指标体系的网络层次结构，如图2所示。

根据指标体系的ANP网络层次结构，二级指标的权重系数wij用Super Decision软件计算，计算结果如表3所示。

表3 二级指标ANP权重结果Table 3 Weight results of secondary index ANP

根据权重计算结果可知，18个二级指标中，权重值较大的指标依次为投入产出比、净现值率、资本收益率、市场发展潜力、供能安全可靠性及市场占有率。体现了对于能源互联网商业模式而言，其在经济效益水平、能源服务质量及可持续经营能力方面作用的相对重要程度。

4.3 基于Vague集的模糊评价结果

针对选取的能源互联网企业，本文邀请20位对能源互联网行业发展具有深刻认知及实践经验的相关学者和专家，其中，能源局等政府机构3人、能源互联网企业6人、电力行业协会4人、高校等研究机构7人。采用问卷调查方式，搜集各评价指标下能源互联网商业模式对企业发展的适用程度的评价。其中，能源互联网商业模式对企业发展的适用程度分为5个等级：完全符合企业发展要求（V1），比较符合企业发展要求（V2），勉强符合企业发展要求（V3），不太符合企业发展要求（V4）和完全不符合企业发展要求（V5）。

在此基础上，结合专家评价结果，构造各指标的Vague值评语，形成评价指标体系的Vague集评价矩阵，如表4所示。进一步地，根据公式（11）—（14），将Vague集评价矩阵与指标体系权重W进行数乘运算，得到各指标加权后的Vague值评语，再通过有限和运算，得到该能源互联网商业模式的Vague值综合评价结果，如表5所示。

表4 专家对各指标的Vague值评语Table 4 Expert comments on Vague value of indicators

按照表5计算的评价结果，利用公式（15），求出本文选取的能源互联网商业模式对应评语等级的计分值分别为，J1=0.2272、J2=0.3199、J3=0.2515、J4=0.1363、J5=0.0647。根据计分值结果可知，J2＞J3＞J1＞J4＞J5，因此，该能源互联网商业模式的评价结果为比较符合企业发展要求。

表5 能源互联网商业模式Vague值综合评价结果Table 5 Results of comprehensive evaluation on Vague value of energy Internet business model

具体而言，在经济效益水平维度上，J11=0.1055、J12=0.0849、J13=0.0789、J14=0.0592、J15=0.0209，可得J11＞J12＞J13＞J14＞J15，故该能源互联网商业模式在经济效益水平维度的评价结果为完全符合企业发展要求。在能源服务质量维度上，J21=0.0290、J22=0.0677、J23=0.0590、J24=0.0207、J25=0.0047，可得J22＞J23＞J21＞J24＞J25，故该能源互联网商业模式在能源服务质量维度的评价结果为比较符合企业发展要求。在可持续经营能力维度上，J31=0.0490、J32=0.1037、J33=0.0548、J34=0.0254、J35=0.0058，可得J32＞J33＞J31＞J34＞J35，故该能源互联网商业模式在可持续经营能力维度的评价结果为比较符合企业发展要求。在节能减排效果维度上，J41=0.0073、J42=0.0166、J43=0.0163、J44=0.0085、J45=0.0026，可得J42＞J43＞J44＞J41＞J45，故该能源互联网商业模式在节能减排效果维度的评价结果为比较符合企业发展要求。在社会发展带动能力维度上，J51=0.0227、J52=0.02658、J53=0.02657、J54=0.0141、J55=0.0094，可得J52＞J53＞J51＞J54＞J55，故该能源互联网商业模式在社会发展带动能力维度的评价结果为比较符合企业发展要求。并且以上评价结果符合本文选取算例的实际情况。

4.4 对比及讨论

1）案例设置及评价结果。

为了体现本文选用的DEMATEL-ANP方法的先进性及评价结果的指导性，在上述算例的基础上，设计了对比模型，选取了不同的案例进行分析。案例具体描述如下

案例1：本文4.1—4.3节中展示的算例。

案例2：将文献[34]中的ANP方法替代本文中的DEMATEL-ANP方法，对4.1节中的算例进行评价。

案例3：选取以清洁能源生产为主的某能源互联网企业，并用本文构建的评价模型对其商业模式的适用性进行评估。

案例4：选取以煤炭开发与煤化工为主的某能源互联网企业，并用本文构建的评价模型对其商业模式的适用性进行评估。

其中，案例2的设计是为了对比验证本文DEMATEL-ANP模型的先进性；案例3与案例4的选取，是为了对比不同类型能源互联网的评价结果，验证本文评价方法的实践指导价值。各案例的评价结果如表6所示。

表6 不同案例的评价结果对比Table 6 Contrast of evaluation results of different cases

2）DEMATEL-ANP模型先进性的验证。

根据案例1与案例2的结果，进一步计算和比较2个案例评价结果J1—J5的分散程度（见表7），以此验证本文提出的基于DEMATEL-ANP方法的优越性。

表7 评级结果的分散程度Table 7 Dispersion degree of rating results

计算结果表明，案例1的方差和变异系数比案例2小，说明案例1的评价结果的离散度更小。事实上，在评价的过程中存在着许多不确定性和模糊性。评价结果的分散性越大，评价对象属于某一层次的判断就越绝对，不能很好地反映客观情况。因此，本文提出的基于DEMATEL-ANP的评价方法具有更好的适用性。

3）评价结果实践指导价值的验证。

从案例1、案例3、案例4的结果可以看到，本文设计的评价方法针对不同的能源互联网企业可给出相应的评价结果，可为不同企业实际情况给出相应的指导方向。

从二级指标来看，根据上文算例结果显示，案例1企业的商业模式在经济效益水平维度已完全符合企业发展要求，但其他维度均为比较符合企业发展要求，总体评价结果为比较符合企业发展要求，而为进一步提升企业商业模式对企业发展的适用性，则可从能源服务质量、可持续经营能力、节能减排效果及社会发展带动能力4个维度探索商业模式的优化方案。

从表6中可以看到，案例3的能源互联网商业模式对应评语等级的计分值结果中，J3＞J2＞J1＞J4＞J5，案例3的总体评价结果仅为勉强符合企业发展要求，这是因为在经济效益水平维度，J11=0.0637、J12=0.0767、J13=0.1221、J14=0.0785、J15=0.0265，J13＞J14＞J12＞J11＞J15，勉强符合企业发展要求，而这一维度在该评价体系中的权重较大，因此对总体评价结果影响较大。在能源服务质量、可持续经营能力和社会发展带动能力3个维度，评价结果均为比较符合企业发展要求。并且作为以清洁能源生产为主的案例3企业，在节能减排效果维度，J41=0.0190、J42=0.0187、J43=0.0126、J44=0.0054、J45=0.0016，J41＞J42＞J43＞J44＞J45，完全符合企业发展要求。但企业经营的最大目的还是取得良好的经济利益，因此案例3企业要重视如何调整本企业商业模式以提升企业的经济效益水平。

案例4则有J1＞J2＞J3＞J4＞J5，完全符合企业发展要求。在经济效益水平和能源服务质量维度均能达到完全符合企业发展要求，在可持续经营能力和社会发展带动能力维度为比较符合企业发展要求。但在节能减排效果维度，有J41=0.01112、J42=0.0134、J43=0.0152、J44=0.0134、J45=0.0026，J43＞J42=J44＞J41＞J45，勉强符合企业发展要求。所以虽然案例4企业的商业模式对企业发展整体上呈现很好的适应性，但为了我国“双碳”目标实现需要，应积极寻求提升节能减排效果的方案，争取本企业的商业模式在各个维度达到良好的适应性评价结果。

5 结论

本文构建了包括经济效益水平、能源服务质量、可持续经营能力、节能减排效果以及社会发展带动能力5个维度的评价指标体系，并在此基础上，采用DEMATEL-ANP方法构建了基于Vague模糊综合评价的评价模型，为判断能源互联网商业模式与企业发展的适用性提供了方法层面的参考依据。

通过本文选取的算例，该能源互联网企业商业模式的评价结果基本符合该企业目前的总体发展现状。并通过与其他案例对比分析，验证了评价模型的可行性和先进性，以及为企业未来工作的开展提供方向性的指导作用，企业可根据不同维度的评价结果，针对性地提高企业不同方面的经营效果。因此，能源互联网企业可借助该评价方法，检验本企业商业模式的实际运用情况，为企业判断当前商业模式对企业发展的适用性及针对性地对本商业模式进行调整提供科学的参考依据。