能源互聯網與能源大數據戰略

清華大學 胡軍

1 能源大數據戰略目標

2016年4月國家發改委印發了《關于推進“互聯網+”智慧能源發展的指導意見》，明確提出“發展能源大數據服務應用”，從能源大數據的集成和安全共享、能源大數據的業務服務體系、基于能源大數據的行業管理與監管體系三個層面實施能源互聯網框架下的能源大數據戰略。

1.1 實現能源大數據的集成和安全共享

（1）實施能源領域的國家大數據戰略，積極拓展能源大數據的采集范圍，逐步覆蓋電、煤、油、氣等能源領域及氣象、經濟、交通等其他領域，實現多領域能源大數據的集成融合。

（2）建設國家能源大數據中心，逐漸實現與相關市場主體的數據集成和共享。在安全、公平的基礎上，以有效監管為前提，打通政府部門、企事業單位之間的數據壁壘，促進各類數據資源整合，提升能源統計、分析、預測等業務的時效性和準確度。

1.2 創新能源大數據的業務服務體系

促進基于能源大數據的創新創業，開展面向能源生產、流通、消費等環節的新業務應用與增值服務。

（1）鼓勵能源生產、服務企業和第三方企業投資建設面向風電、光伏等能源大數據運營平臺，為能源資源評估、選址優化等業務提供專業化服務。

（2）鼓勵發展基于能源大數據的信息挖掘與智能預測業務，對能源設備的運行管理進行精準調度、故障診斷和狀態檢修。

（3）鼓勵發展基于能源大數據的溫室氣體排放相關專業化服務。

（4）鼓勵開展面向能源終端用戶的用能大數據信息服務，對用能行為進行實時感知與動態分析，實現遠程、友好、互動的智能用能控制。

1.3 建立基于能源大數據的行業管理與監管體系

（1）探索建立基于能源大數據技術，精確需求導向的能源規劃新模式，推動多能協同的綜合規劃模式，提升政府對能源重大基礎設施規劃的科學決策水平，推進簡政放權和能源體制機制持續創新。

（2）推動基于能源互聯網的能源監管模式創新，發揮能源大數據技術在能源監管中的基礎性作用，建立覆蓋能源生產、流通、消費全鏈條、透明高效的現代能源監督管理網絡體系，提升能源監管的效率和效益。

（3）建設基于互聯網、分級分層的能源統計、分析與預測預警平臺，指導監督能源消費總量控制。

2 能源大數據戰略實施方案

2.1 多領域能源大數據的采集與集成融合

多領域的能源大數據采集與集成融合，涉及能源資源、生產、消費、運輸、輸送管道、加工轉換、庫存、排放、效率、金融等全生命周期及其他相關領域的海量數據。由于數據源主體眾多，數據類型各異，數據內容繁雜，因此能源大數據集成和共享將是一項長期而艱巨的工作，宜結合行業現狀，采取分行業、分區域、分階段的策略逐步實施；在推進初期，將信息化及數據管理水平相對較高的能源供給側和消費側的數據集成及共享作為實施重點。

能源供給側大數據主要涉及：煤、油、氣等化石能源綠色、清潔和高效生產；集中式智能風電場、智能光伏電站的智慧運行；水電、火電、核電等發電企業的生產運行；電網的生產運行及電力的市場化交易、結算等。能源消費側大數據主要涉及：用戶側冷熱電三聯供、熱泵、工業余熱余壓利用等綜合能源利用；分布式可再生能源接入計量及其與天然氣、氫氣等分布式能源的協同；儲電（包括各種分散、冗余、性能受限的儲能電池、不間斷電源、電動汽車等）、儲熱、儲冷等多類型的集中式或分布式儲能接入；智能家居、智能樓宇、智能小區和智能工廠的用能（含電、冷、熱、氣等）計量；充電樁、充電站、加油站等各類型交通工具耗能；鋼鐵、有色、石化、化工、房地產、住建等國民經濟重點行業的耗能等。

多領域的能源大數據采集與集成融合，首先需要充分擴展能源基礎數據源的覆蓋范圍，通過提高數據采集的自動化、智能化程度，提升數據可靠性和時效性，實現能源大數據的實時感知和信息反饋。為此，要進一步發展能源互聯網的智能終端高級量測系統及其配套設備，加強以多能融合、開放共享、雙向通信和智能調控為特征的各類能源互聯網智能信息采集終端，尤其是智慧用能終端的建設。在能源消費側，重點實現電能、熱力、制冷等能源消費的實時計量與信息交互；豐富智能終端高級量測系統的實施功能，促進水、氣、熱、電的遠程自動集采集抄，實現多表合一。

多領域的能源大數據采集與集成融合的關鍵問題還在于跨系統、多維度海量數據的互聯互通。為此，需要重點推動不同能源信息系統在數據模型、數據存儲、數據接口、信息通信等環節的規范化、標準化，研究建立能源互聯網框架下的能源大數據通用標準體系，具體包括能源大數據計量采集、統一數據模型、信息交換、信息安全防護等各類標準。在制定能源大數據行業和國家標準的同時，致力于推動建立能源大數據相關的國際標準化技術委員會，努力爭取核心標準成為國際標準，為將來實現與周邊國家乃至全球范圍能源大數據的互聯互通奠定基礎，為推進國家“一帶一路”建設，建立健全開放共享的能源互聯網國際合作機制，推動國內能源互聯網面向全球“走出去”，提供大數據層面的技術和信息支撐。

2.2 實現能源大數據安全共享的綜合生態體系

以國家及省地市各級能源大數據平臺為核心，構建多元主體、多層次的能源大數據綜合生態體系，實現能源大數據的安全共享，如圖1所示。國家及省地市各級能源大數據平臺在建設初期，首先實現能源供給側和消費側大型國有企業大數據平臺的對接，以及國務院各部委和地方政府各部門的社會、經濟、金融、能源消費等數據信息平臺的對接。能源供給側大數據優先接入重點包括煤、電、油、氣、新能源（風電、光伏）等能源供給企業的生產運行數據；能源消費側大數據優先接入重點包括鋼鐵、有色、石化、化工、房地產、交通、住建等國民經濟支柱企業的耗能數據。通過國家及省地市各級能源大數據平臺的建設，初步實現拓展數據匯集渠道和數據覆蓋范圍、細化數據時空顆粒度，打破數據信息壁壘、構建數據共享機制的小范圍示范目標。國家及省地市各級能源大數據平臺重點服務于國家及地方政府各級發改委簡政放權、從行政審批向制定法規標準、加強監管的職能轉變需求，從海量能源大數據價值深度挖掘層面支撐國內能源行業的健康可持續發展，形成能源戰略規劃科學決策支撐體系，提升能源行業發展態勢評估及預測分析的準確性和實效性，推進基于能源互聯網的能源監管模式轉變，引領能源行業科學技術突破和產業生態創新。

能源大數據綜合生態體系的最終建設目標，是秉承“基礎開放，大眾參與”、“市場驅動，科學監管”的原則，發揮互聯網在產業中的基礎支撐作用，實現各類型供能、用能主體的廣泛參與，實現各級大數據系統平臺的高度開放和靈活接入，實現以開放、共享為主要特征的能源大數據產業發展新形態，實現以商業價值最大化為目標的能源大數據商業模式的全面創新和可持續發展。對于多方廣泛參與、高度平等開放、完全充分競爭、價值深度挖掘的能源大數據綜合生態體系的建設，兩大關鍵問題分別在于數據共享和數據安全。

構建能源大數據綜合生態體系，首先需要解決數據共享的驅動力來源。當前我國正在開展的能源革命致力于還原能源的商品屬性，對于能源大數據同樣需要賦予其商品屬性，通過市場驅動，實現大眾參與。類似于多層級的能源交易平臺，構建基于互聯網的多層級能源大數據開放共享和靈活交易平臺，支持各類型供能、用能主體（尤其是能源消費側各類創新商業主體）的廣泛參與，支持隨時隨地、靈活對等的能源大數據共享與交易，鼓勵交易平臺間的開放與競爭，是面向能源互聯網未來的能源大數據綜合生態體系建設的核心所在。基于互聯網的能源大數據共享和交易平臺，是一個幾乎沒有任何參照對象的全新事物，因此無論是平臺的物理信息架構、數據共享和交易的技術方案、相關的商業模式和市場機制等諸多環節，都亟需進一步深入探討和設計研究。

通過可靠的信息平臺、合理的商業模式和完善的市場機制，能源大數據共享和交易平臺可以實現各種類型、不同規模的用戶主體以直接、間接等多種方式自主參與高度靈活的能源大數據資源共享和交易，并基于合理有效監管之下由市場驅動的靈活定價機制，包括自主協商或通過交易平臺集中競價、撮合等多種方式，保障能源大數據共享和交易擁有合理的收益回報。通過相關政策引導，最大限度地激發市場活力，鼓勵類似于OPower等國外先進技術企業的第三方能源大數據服務商的涌現，打造各類基于先進理念和技術的能源大數據衍生產品和創新業態，通過深度挖掘能源大數據商業價值，促進能源互聯網應用創新，反哺能源大數據綜合生態體系，促進能源大數據商業生態良性可持續發展。

通過多層級能源大數據開放共享和靈活交易平臺的廣泛參與主體，以及基于互聯網的信息化服務平臺，可以實現跨越家庭、園區、區域不同層次、涵蓋最廣闊空間時間范圍內、最細致時間空間顆粒度的能源大數據的集成、共享與商業價值挖掘。在家庭、園區層面，基于智慧用能終端的信息數據采集，打造基于互聯網平臺的面向智能家居、智能樓宇、智能小區、智能工廠的用戶能效監測、能源管理和綜合服務商，通過提供個性化的能效管理與節能服務，多種能源的智能定制，與各種分布式資源、電力負荷資源、儲能資源之間的微平衡，以及與輸配電網絡及其供電側的市場交易和需求響應，實現用戶側能源大數據的商業價值。在最基層的分散用能主體基礎上，可以逐步培育虛擬電廠、負荷集成商等新型市場主體，作為靈活性資源供應商，自主提供能量響應、調頻、調峰等靈活的能源服務，以及基于互聯網能量交易平臺的動態、實時交易，實現更高層級的能源大數據的商業價值。虛擬電廠的集成對象除了用能用戶，還可以是光伏、天然氣、氫氣等各種分布式能源發電對象，以及各種儲電（包括各種分散、冗余、性能受限的儲能電池、不間斷電源、電動汽車等）、儲熱、儲冷等多類型的分布式儲能對象，通過私有或者公有化的光伏、儲能等分布式能源管控和運營云平臺，進一步對接能源大數據開放共享和靈活交易平臺，實現基于互聯網的分布式能源大數據的分享、交易和應用。

除了用戶側能源大數據，多層級能源大數據開放共享和靈活交易平臺也能進一步充分挖掘和釋放能源供給側大數據的價值，為傳統及新能源生產、輸運企業提供基于多維度能源大數據深度挖掘的個性化、專業化服務。基于風電、光伏等能源大數據運營平臺，可以為能源資源評估、選址優化等業務提供專業化服務；基于能源大數據的信息挖掘與智能預測，可以對能源設備的運行管理進行精準調度、故障診斷和狀態檢修；基于氣候、環境相關數據的關聯與擴展，可以實現基于能源大數據的溫室氣體排放相關專業化服務。

構建能源大數據綜合生態體系，還需要解決數據共享的安全防護問題。在能源信息物理平臺層面上，加強能源信息通信系統的安全基礎設施建設，研究面向量測、電價、控制、服務等多種信息類型、安全可靠的信息編碼、加密、檢驗和通信技術，根據信息重要程度、通信方式和服務對象的不同，科學配置安全策略；依托先進密碼、身份認證、加密通信等技術，建設能源互聯網下的用戶、數據、設備與網絡之間信息傳遞、保存、分發的信息通信安全保障體系，確保能源大數據的安全傳輸和共享。在能源大數據信息內容層面上，從國家安全、系統安全和用戶信息安全需求出發，推進能源信息的分級分類，開展能源公共數據分級利用。在能源大數據監管政策層面上，研究制定能源數據使用管理和交易共享規范，加強能源大數據采集、傳輸、存儲、處理和共享全過程的安全監管，提升能源大數據信息安全事件監測、預警和應急處置能力；加強能源大數據交易的市場監管機制，保障市場參與者的合法權益。

總體而言，能源大數據綜合生態體系在具體技術和管理層面的建設實施，需要加強能源互聯網信息基礎設施共建共享，建立貫穿能源全產業鏈的信息公共服務網絡和數據庫，加強上下游企業能源信息對接、共享共用和交易服務；從國家安全、系統安全和用戶信息安全需求出發，推進能源信息的分級分類；開展能源公共數據分級利用改革試點，研究制定能源數據使用管理和交易共享規范；加強能源大數據采集、傳輸、存儲、處理和共享全過程的安全監管；鼓勵互聯網企業與能源企業合作挖掘能源大數據商業價值，促進能源互聯網的應用創新。