2.3.2　信息系統

綜合能源系統的信息系統是綜合能源物理系統的信息支撐層，通過搭建以信息通信技術為技術手段的全覆蓋信息系統，實現能量流與信息流的融合統一。信息系統主要由信息采集終端、數據管理中臺和業務應用平臺三層架構組成。

2.3.2.1　信息采集終端

信息采集終端位于綜合能源系統信息系統的最底層，通過傳感器獲取信息源原始信息，通過合理的通信方式進行通信傳輸，以實現原始數據的采集和上傳。信息采集的功能主要由信息源、傳感器和通信方式三類元素完成。

1. 信息源

綜合能源系統的信息包括能源信息、環境氣象信息、能源生產實時信息、能源輸配實時信息，負荷及需求實時信息、業務交易實時信息、相關方行為實時信息等。

在電力子系統中，從能源生產端到能源輸配端、能源消費端、能源交易端，需要實時采集交直流電壓、電流、功率、頻率、電能質量、用電總量用電時間、環境溫度、濕度、風速、風向、輻照度等參數，以及供需方要求、個體交易行為、組織交易行為、交易互動、交易評價等信息。

在天然氣子系統中，設立天然氣管道采集點，設置采集壓力、流量、溫度等。此外由于天然氣系統安全的特殊性，還需要加裝安全報警和檢測系統，如天然氣泄漏、儲存設施越界闖入等報警裝置，全面監測天然氣儲存區的周邊環境參數。

在熱力子系統中，需要采集熱源和管網的供水和回水的壓力、溫度、流量、熱功率、補水瞬時流量、累積流量等參數。中繼泵站需要采集進出口母管壓力、除污器前后壓力、水泵吸入和泵出壓力、設備運行狀態等參數狀態。為蒸汽供熱時，還要采集凝結水系統的凝結水溫度、凝結水回收量二次蒸發器和汽水換熱器的壓力、溫度、流量等信息。

2. 傳感器

傳感器是現代化信息系統和各種設備中不可缺少的信息采集手段，微型化、智能化、集成化是傳感器發展的必然趨勢。隨著系統的自動化和復雜化，所需要的信息量越來越大，對傳感器的精度、分析可靠性數據能力和響應要求越來越高，還要求傳感器有標準輸出形式，以便與系統掛接。綜合能源系統中很多傳感器都處于自然環境中，對傳感器的穩定性、防干擾提出了更高的要求。一些新型互感器不斷涌現，如分布式光纖傳感器、熱紅外成像傳感器等，其體積小、靈敏度高、集成程度高、性能穩定，為能源綜合利用的信息層建設提供了更好的選擇。

3. 通信方式

綜合能源系統的諸多環節都面臨著環境條件復雜信息采集量眾多且信息位置不穩定等特點，通信方式必須具有自適應性、易擴展性、抗干擾性等特點，針對不同的能源主體，選擇合適的通信方式至關重要。主要通信方式有：

1）光纖通信

光纖通信有著傳輸頻帶寬、抗干擾性高和信號衰減小的優勢。這種通信方式容量大、距離遠、抗電磁干擾性強、保密性能好、傳輸質量佳、尺寸小、重量輕、無輻射、材料來源豐富、環境保護好、適應性強、壽命長等優點，適用于城市范圍內的能源骨干通信網。

2）無線通信

無線通信是利用人工設置的中繼站轉發無線信息，從而實現終端與終端、終端與主站的之間的通信。這種通信方式受地表環境限制少、通信距離遠、通信質量好、可靠性高，適用于電力輸電網、天然氣管網等城市能源骨干網絡。

3）微波通信

微波通信具有可用頻帶寬、容量大、通信質量高、傳輸距離遠、抗干擾性強等優點，且具有扁平化、自組網、動態變化強、區域性應用等特點，非常適用于綜合能源系統的終端感知通信，將成為分布式綜合能源網通信系統的基礎形式。

4）電力線載波通信

電力線載波通信是電力系統特有的通信方式，利用現有電力線通過載波方式將模擬或數字信號進行高速傳輸，不需要重新架設通信網絡。隨著智能樓宇、智能家居的興起，電力載波為智能樓宇和智能家居的通信提供了良好的用戶體驗，有效解決了室內無線信號傳輸受墻體阻擋的問題。

2.3.2.2　數據管理中臺

為了實現底層感知系統對綜合能源系統的支撐作用，掌握大量而準確的數據十分必要。綜合能源系統數據中臺用于實現數據存儲和數據服務，大數據模式是未來的發展方向，以此為基礎，通過能源數據分析和數據挖掘，實現對綜合能源系統價值的分析。

1. 數據存儲和大數據

1）綜合能源系統大數據架構

綜合能源系統是一個完整的系統，其數據的產生、傳輸、存儲、訪問，既有分布式的特點，又有層級式的要求。綜合能源系統的建設，將逐步形成以城市級為體量的完整能源數據系統。另外，新能源電站、能源微電網系統等，基于所有者、運營商、監管部門等的遠程訪問需要，在一定類別內建立各具特色的能源數據存儲系統，這些數據系統和控制中心具有分布式、扁平化的特點。

2）數據篩選和服務

海量而雜亂的原始數據，必須經過合理的篩選融合之后才能被合理地使用和分析。在完成分層式信息篩選之后，根據得到的信息，每一個分層進行各自權限之內的信息處理并發送反饋調節響應，產生反饋調節響應的狀態信息及反饋調節的結果后向上一層傳輸。

數據分析服務是以大數據的價值分析為目的，數據挖掘是在分析后臺數據的基礎上應用特定的算法抽取模式的過程。傳統的決策樹、粗糙集模糊數學分析、人工神經網絡等方法，在大數據分析中起著非常重要的作用。但是因為大數據具有數據量大、查詢分析復雜的特點，使用單一的分析方法已經遠遠不能滿足需要，交叉融合多種智能數據分析技術的方法越來越受到人們的推崇，通過對數據進行挖掘和分析，發現有價值的規律和模式。而隨著大數據時代的到來，新型數據挖掘技術不斷涌現出來，其中分布式的數據挖掘技術廣為大家所接受，通過并行計算和網格計算，實現在多個節點上進行數據挖掘。

3）大數據應用

綜合能源系統中的大數據服務，主要應用于能源生產、變電站運維、網絡運行、能源交易、能源平臺服務等環節，以實現價值流與能源流的統一。

在能源生產方面，新能源開發利用涉及氣象、水文、地質等各個方面的歷史和實時數據作為決策支撐，分布式模式的效果和當地負荷規模、性質、習慣、發展規劃等相關，這些均需要大量的數據存儲和分析。

在變電站運維方面，新能源變電站的數據中心正向遠程監控、大數據分析、集成控制、圖形化展示的方向發展。監控中心通過強大的后臺數據庫服務器以提供海量的數據存儲，完備的災難恢復策略保障數據不丟失。

在政府能源服務層面，大數據有利于推動能源行業監管協調及能源運行安全預警體系的建立。按照行業類型分區域構建生產、運輸、銷售及貿易的基礎數據庫，建立能源數據采集、分析、處理和預警體系，及時準確地掌握能源行業的運行現狀，努力提高政府決策和規劃的科學性與時效性。

在企業服務層面，大數據有助于推進能源企業科學化運營管理，促進能源行業市場化發展。一是企業更好地規劃能源生產與資源分配，大大降低企業的運營成本和決策失誤所帶來的損失；二是更加清楚地了解市場運行動態，以此為依據簽訂市場交易合同，進行行業市場化改革；三是全面分析和掌握客戶消費行為，大力挖掘市場需求，科學管理能源用戶；四是進行信息化操作和智能化管理，提高企業的運行效率，確保企業運行安全與能源的穩定供應。

在能源消費者服務層面，家庭用戶通過了解每日能源消費用量與費用調整能源消費用量和消費結構，同時也使得收費過程更透明?？蛻艉头丈讨g的信息實時有效共享，實現交互評價和第三方應用。

2. 信息管控和云計算

綜合能源系統海量數據的信息分析，是根據數據信息對價值的分析。在未來，智能設備和網絡接口將遍布世界上各個地方，云計算將成為便利高效的數據分析模式。

對綜合能源系統來說，分析和挖掘海量的大數據，通過云計算平臺扁平化的管理模式，會提高整個系統的運行效率和靈活性。通過網絡共享，將集中、豐富、能力較強的計算設備資源對接綜合能源系統的大數據系統，從而構建綜合能源系統的云計算平臺，將云計算應用在分布式電站運維、智能電網規劃與運行、智能用電等方面。發揮其高效率、低成本、協同互助、便利快捷的數據分析優勢。

2.3.2.3　業務應用平臺

應用業務平臺是綜合能源服務管理平臺，其中包含供需方管理、負荷預測、綜合能源交易系統、能源運行控制系統、多元化服務系統五個部分。

1. 供需方管理

供方和需方是業務系統平等的客戶，在綜合能源系統的交易環節中某一個體或組織，在此交易中為需方，在另一交易中也可能是供方。

供需方業務管理的主要內容是供方和需方的服務管理、關系管理、交易進程管理。服務管理的目標是建立標準化的市場準入體系；關系管理的目標是建立分層級的客戶信息檔案；交易進程管理的目標是建立規范化的交易流程。

2. 負荷預測

能源不同于任何其他商品，其存儲成本高昂，在時間和空間上的靈活供給能力都很弱，這決定了負荷預測是業務系統的核心功能之一，海量的數據庫系統和強大的數據分析系統是負荷預測的基礎。新能源自身的間歇性、波動性、周期性，分布式模式的分散化、小型化、自由化，能源交易的市場化、自由化、多選擇性，使能源系統穩定運行的難度越來越大，因此，科學合理地進行負荷預測尤為重要。以電力的負荷預測為模型，按照預測時間跨度可分成超短期預測、短期預測、中期預測、長期預測。

超短期預測指的是全監視狀態下的分秒級預測和預防控制狀態下的小時級預測，是能源管理系統的最高級應用基礎。短期預測包括日負荷預測和周負荷預測。中期負荷預測包括月度預測、季度預測和年度預測，是電力日常調度的重要參考。長期負荷預測指的是三年以上的預測，是能源骨干網絡升級改造的重要參考，主要的預測指標有新能源發展規劃、新電源開發力度、設備研發制造、環保節能規劃、區域經濟水平、區域行業結構等。負荷預測是實現需求側響應的基礎，在多種能源綜合利用的復雜情況下，負荷預測的難度也提高到新的程度，在今后的研究和建設中需要更加重視基于負荷預測的需求側響應技術。

3. 綜合能源交易系統

能源供應方和需求方是完全平等的客戶，業務達成是按照商品交換價值規律雙方洽談的結果，平臺只承載這個交易過程，而不主導雙方的決定。綜合能源交易市場的準入是全開放的，過程是全透明的，只要符合一定的條件和約束，任何個人或組織都可以參與能源的買賣，也都有權利監督能源交易過程。綜合能源交易系統的運作是一種公共服務，能源輸送方綜合能源交易市場包括現貨市場和期貨市場。能源的現貨交易具有即時性、偶然性和沖擊性，如何通過供需匹配和備用調劑，實現能源傳輸的瞬時平衡，是能源現貨交易需要解決的核心問題。新能源開發的能源接入，使供應端的情況更加復雜，能源期貨市場對提前匹配、計劃平衡有著重要的作用。

4. 能源運行控制系統

能源運行控制系統的第一個任務是決定采用何種能源形式和輸運方式。基于對供需雙方的能源特點、規模、區域、價格等因素分析，結合區域能源供應情況，優選能源輸運方案和各能源配比。

能源運行控制系統的第二個任務是對輸運管網進行規模預測和平衡調節。無論電力電網運輸、天然氣管網運輸、煤炭石油鐵路公路運輸，都有其輸送容量，任何一個交易的調度都要協調其他交易并行或順序進行。對電網任何超限或供需不均的電力輸送都可能造成電網坍塌，對電網進行平衡預測，要綜合考慮基本負荷消納、最大負荷能力、用戶側分布式發電補充、分布式儲能和大規模儲能調峰能力、電網等級和輸送能力、各環節電力電子設備的穩控能力、各環節電能損耗、發電側最大輸出功率、發電側基本輸出功率、旋轉備用發電能力、非旋轉備用發電能力等，進行最大潮流和基本潮流分析，從而協調本次交易的輸運調度。

能源運行控制系統的第三個任務是對輸運管網進行指令下達。業務達成后，能源運行控制系統對輸電網運營公司發送此筆輸運要求詳情，即時開始能源輸送。多筆能源輸送并行并保持長時間的容量穩定，是輸運網絡平穩、經濟、高效運作的基礎。對供方、需方、輸送方等進行最優匹配和資源配置，體現了能源輸運中心的優勢，也是綜合能源系統的能源交易優于傳統能源交易的特征之一。

5. 多元化服務系統

多元化服務系統是直接面向用戶提供用能數據共享、節能監測評估、能效優化建議等服務，基于負荷特性可劃分出建筑能效服務、交通能效服務、工業能效服務、商業能效服務、居民能效服務等。

（1）用戶負荷監測、數據存儲、數據分析等系統可以由企業自身建設，由節能服務公司協助進行。在線監測的對象是影響能源消耗和能源效率的全因素，具體的指標數據和分析內容包括能源使用成本、能耗指標對比以及負荷運行狀態等。

（2）能源使用成本。對能耗情況進行記錄和分析，包括各項負載情況、運行效率、功率因數、電能質量、電能損耗等情況，實現能耗信息的分析，自動生成統計報表，并與歷史用能數據進行對比，找出用能缺陷，提供優化用能的依據。

（3）能耗指標對比。通過系統提供的評估模型，結合能耗標準數據、電力消耗數據、熱力消耗數據、設備消耗數據、系統損耗數據等指標進行分時段對比，對用能進行能效評估。

（4）負荷運行狀態管理。實時監控記錄各個用能單位、環節、設備的能耗及電能質量情況，實現狀態報警、超限報警，實現智能管理，簡化維護工作。根據生產狀態，合理計劃利用能源，使用戶掌握單位產品的環節用能比重和成本、發展趨勢。

（5）多元化服務系統可提供用電信息查詢、用氣信息查詢、用熱信息查詢、業務辦理等功能，同時為智能小區/樓宇、電動汽車充放電、用氣時段管理、能效監測等智能用電和用氣業務提供訪問入口。

（6）技術方案共享和咨詢。技術、方案、發展趨勢、政策法規等是面向全社會及節能服務公司的參考，這個平臺建設由能源服務機構聯合行業組織、中介咨詢機構等，實行專業化、專營化的建設和管理。主要的共享信息有技術知識服務、分布式能源建設及接入咨詢、用戶節能優化方案審核認證服務，以及咨詢培訓管理等。