基于云平台的综合能源服务智慧管理研究

郭俊英，程冬生

（北京海淀供电实业开发有限公司，北京 海淀 100086）

随着我国经济结构的不断变革，我国的能源结构与电力体制供应程序也发生了较大的变化，国家电网在这种背景下又进一步提出了做强、做优、做大的综合能源服务产业要求，以推动我国传统电能供应商向综合式电力能源服务方进行转变的过程[1]。

目前，我国各区域的综合能源服务产业体系的建设正处在初步探索阶段，面对着用户个性化、多样性的能源服务需求，愈加复杂的交易模式的变化流程以及能源供应平台的变化，如何建立科学、规范、安全的综合电力能源服务平台将起着至关重要的作用[2-3]。伴随着信息科技的发展，以云平台为支撑的各产业供-销平台相继产生，推动了各产业信息化的进程。而基于信息流、价值流与能量流的智慧管理云平台可以实现对能源服务业务的升级与提效，有效改善电力能源供给方的供给方式与能源使用方的需求模式，以应对日益变化的用户能源需求。

1 综合能源服务智慧管理云平台体系构建

1.1 平台业务目标与阶段业务划分

本文所构建的智慧管理云平台其区域控制中心为综合能源站，为其配备与之对应的智能化数据管理中心以及能源调控中心。该系统的设计目标主要分为以下几个板块，即：面对互异的物理架构具备相应的灵活适应能力，面对复杂网络系统具有综合感知能力，面对分散的能源产销基地具有随机应用能力，面对能源的储-供-销整体架构具有良好的协调控制能力，针对信息化新型场景式业务具有针对性部署能力，针对服务成本具有良好的识别与筛选能力，针对复杂动态的能源需求环境具有提前感知能力，对于信息化数据储备与管理具有安全防护能力，如图1所示。

图1 综合能源服务智慧管理云业务需求

此外，该平台管理与服务下的能源服务前期业务以能源网络的基础建设、扩容投资以及过程运行与维护为主，中期业务主要以能源信息的衍生性服务为主而以能源市场的交易与需求感知为辅，在后期其内容主要关注具有多样化的以能源为主的金融产品开发及用户服务内容的探索。

1.2 综合能源服务智慧管理云平台体系架构

基于智慧管理云平台的综合能源服务体系架构其主要目标是满足整个区域的能源管理体系，以期使用包含互联网技术、人工智能以及云计算和网络通信在内的能源供给侧的综合管理措施，对区域内用户所消耗的能源情况以及未来需求进行实时的动态监测，同时进行分析、挖掘与规模化管理，最后依靠现代化的数据测量技术以及物联网智能化设施感知手段实现能源供给的精细化与网络化管理，以全面提升区域内的能源综合管理水准，降低供给侧的能源服务与运行成本，提高区域能源体系建设的规模化效率，为供给方与能源用户之间架构信息交互平台，合理引导用户提升自身的能源应用水平，对于服务方而言，该平台又可提升综合性的能源服务效率。依托云平台强大的信息计算与交互能力，可以对现代通信技术及智能化设备进行技术赋能，提升大数据、物联网以及网络通信技术的整体应用效能，以实现能源服务价值的重构与转移。该平台拥有传统能源网络与智能化互联网网络的双重架构，传统能源网络可为能源服务平台提供坚实物质基础，而智能化互联网网络可以依据强大的技术手段对能源服务的价值与流程进行深度的挖掘与应用，依据平台架构目标，该体系又可进一步划分为物理设施架构层、网络通信架构层、能源服务应用层以及用户服务增值层，如图2 所示。而此平台的物理设施架构层与网络通信架构层之间的沟通桥梁为物联网自动化技术，并通过区链技术信息安全提供保障。此平台的整个系统架构完成了基础能量流、到应用信息流再到价值增值流的联动。

图2 综合能源服务智慧管理云平台架构图

2 智慧服务云平台支持下的综合能源服务实施措施

综合能源服务智慧管理云平台的主要运行原则为区域能源之间协同互补[4]，终端之间双向交流互动，信息网与能源网络之间分布自成规律，主要采取分层分区以及协调式控制的方式，灵活接入能源供能区域的能源系统，联合分布式电源设施、负荷侧交互以及储能设施等典型性能源储备装置，进而与蓄冷装置以及地源热泵等多样化的冷热交互装置进行利用与协调，以期实现能源网络的综合式建模以及拓扑式分析，以对整个区域内的源、网、荷及储备进行协调控制与优化[5]，全景可视化的展示该平台的控制效果、调控目标及调控策略，规模化提升区域内能源储备与供给网络的信息安全性水平与服务运行效率，消纳清洁能源的应用水平。该平台在进行建设时，对相关技术及业务的迅速发展所带来的动态性迭代需求进行了考虑，在整体的架构设计中具备更好地弹性，对于负荷系统的演进性发展诉求更佳。为了达到上述要求，本文所设计的智能化服务云平台主要包括系统的数据运行后台以及终端的信息采集装置。数据运行后台的建立独立于整体平台，其主要依附综合能源站，并为其配备相应的智能化数据管理与控制重心，该系统在建设前期主要通过独立站点联合分区式云平台的方式进行设立，在后期逐步过渡到基于整合式云平台的能源服务体系。而终端的信息采集装置主要根据能源供给方与需求方的实际运行情况进行配置。该平台进一步依靠平台搭建方案可以划分为智能化管理系统数据存储中心、云计算算法中心以及智慧管理中心，三者独立部署又互相联系。

2.1 云平台支持下的智慧管理云平台

基于云平台支持下的智慧管理云平台其核心为业务综合性管理模块，主要与传统的调控机构类似，其主要职责是进一步保证应用区域内的能源网络安全以及能源网络的运行安全性与运行可靠性，以确保同主网网络架构之间的连接稳定性。与传统式的调控机构不同，该平台的生产及管理部门以技术、业务的特性为主要依托[6]。平台遵循项目一体化、数据区间共享以及业务活动灵活等设计思路，底层架构主要由2 套相互独立的云平台构成，依据需求与安全等级分别服务于目的不同的核心业务与非核心业务[7]。综合能源指挥云平台作为该能源区块链的关键节点，可以单独建立核心节点设备并能够与能源供应区域内的其他子节点相互构成点对点式的交易服务体系。

2.2 基于独立主站结构的智慧管理系统

依据上述对该系统的阐述，将目前阶段所有的工作业务均部署、存放在云端处具有一定的技术性风险特征，基于安全角度，须要将设立在网络化云平台中的动态核心引领业务部署在较为独立的主站系统中，在云平台的设立过程结束后，可将其逐步的迁移到相应的云端，将进行转移后的主站视为该智慧管理云平台的本地备用系统，防止云端系统出现运行故障。进行业务转移后的主站主要服务于能源供能区的控制区业务，该区的主要业务为具有控制性的核心业务，而非实时性的、辅助性的业务则完全移至云端处，基于此，可将此主站系统依据实现方式及业务需求分别设为控制区、非控制区以及流程管理区共3部分。在系统硬件方面则主要使用在国际中通用的、具有标准性的并且适合自身的设备，对于关键设备的控制应该使用双路独立电源并搭配冗余配置，以在满足平台性能的同时，满足平台可灵活性拓展的要求，提升该智慧管理平台的可用性。

2.3 智慧服务云平台支持下的综合能源服务实施措施业务部署方案

该智慧管理云平台的业务根据所处理数据实时性的差异以及数据的重要程度可以分别分为控制区业务以及非控制区业务和管理流程业务。该综合能源网络的主要核心部分为电网设置，因此须要对其进行单独的业务设置，并将剩余的热网以及相关的分布式能源的存储与管理一体化纳入到本综合性能源服务系统中。具体而言，控制区的主要业务又可具体细分为电网实时应用业务、综合性能源智慧管理服务；而非控制区的业务主要划分为能源使用诊断业务、能源数据分析业务以及信息网络分配业务；流程管理业务可分为办公化管理业务与公众性服务业务等。此外该平台在业务方案部署中应同样重视交易类业务的设计，其主要内容包括能源的计量、核算与跨区交易管理等内容[8]。由此可知，控制区与非控制区的主要业务均直接与能源网络平台的运行产生着较为密切的联系，并且综合服务于能源服务产业的内部。管理业务由于不涉及隐私性与安全性，因此为了节省网络资源，可将其部署在公有云中，并且须要深入考虑公司服务角色的转变以及业务需求的不断拓展，保持经营业务的开放性与灵活性、多样性。依据架构的实现思路，在初期构建时，将控制区的业务主要部署在独立的主站中，后期随着使用内容的变化将其逐渐过渡到私有的云平台中，并将其与处在公有云平台中的非控制区业务协同管理，在确保数据安全性的同时，提升平台的服务效率[9-10]。最后，将区块链技术等安全性网络技术应用在数据安全的保障模块中，可以提升系统的整体安全性，为平台的平稳运行提供保障。

3 结束语

本文主要架构了基于智慧管理云平台的综合能源服务体系，该体系可实现能源流、信息流、价值流的整合，通过综合各区块的流程化服务，可将该平台的底层至顶层的运行环节相互联通，提升能源服务体系的效率，满足能源用户的多样性需求，协助实现能源服务的交易与沟通，实现对能源储、供、销数据的挖掘与分析，推动综合能源服务体系的智能化进程。