能源互联网与能源大数据战略

清华大学 胡军

1 能源大数据战略目标

2016年4月国家发改委印发了《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》，明确提出“发展能源大数据服务应用”，从能源大数据的集成和安全共享、能源大数据的业务服务体系、基于能源大数据的行业管理与监管体系三个层面实施能源互联网框架下的能源大数据战略。

1.1 实现能源大数据的集成和安全共享

（1）实施能源领域的国家大数据战略，积极拓展能源大数据的采集范围，逐步覆盖电、煤、油、气等能源领域及气象、经济、交通等其他领域，实现多领域能源大数据的集成融合。

（2）建设国家能源大数据中心，逐渐实现与相关市场主体的数据集成和共享。在安全、公平的基础上，以有效监管为前提，打通政府部门、企事业单位之间的数据壁垒，促进各类数据资源整合，提升能源统计、分析、预测等业务的时效性和准确度。

1.2 创新能源大数据的业务服务体系

促进基于能源大数据的创新创业，开展面向能源生产、流通、消费等环节的新业务应用与增值服务。

（1）鼓励能源生产、服务企业和第三方企业投资建设面向风电、光伏等能源大数据运营平台，为能源资源评估、选址优化等业务提供专业化服务。

（2）鼓励发展基于能源大数据的信息挖掘与智能预测业务，对能源设备的运行管理进行精准调度、故障诊断和状态检修。

（3）鼓励发展基于能源大数据的温室气体排放相关专业化服务。

（4）鼓励开展面向能源终端用户的用能大数据信息服务，对用能行为进行实时感知与动态分析，实现远程、友好、互动的智能用能控制。

1.3 建立基于能源大数据的行业管理与监管体系

（1）探索建立基于能源大数据技术，精确需求导向的能源规划新模式，推动多能协同的综合规划模式，提升政府对能源重大基础设施规划的科学决策水平，推进简政放权和能源体制机制持续创新。

（2）推动基于能源互联网的能源监管模式创新，发挥能源大数据技术在能源监管中的基础性作用，建立覆盖能源生产、流通、消费全链条、透明高效的现代能源监督管理网络体系，提升能源监管的效率和效益。

（3）建设基于互联网、分级分层的能源统计、分析与预测预警平台，指导监督能源消费总量控制。

2 能源大数据战略实施方案

2.1 多领域能源大数据的采集与集成融合

多领域的能源大数据采集与集成融合，涉及能源资源、生产、消费、运输、输送管道、加工转换、库存、排放、效率、金融等全生命周期及其他相关领域的海量数据。由于数据源主体众多，数据类型各异，数据内容繁杂，因此能源大数据集成和共享将是一项长期而艰巨的工作，宜结合行业现状，采取分行业、分区域、分阶段的策略逐步实施；在推进初期，将信息化及数据管理水平相对较高的能源供给侧和消费侧的数据集成及共享作为实施重点。

能源供给侧大数据主要涉及：煤、油、气等化石能源绿色、清洁和高效生产；集中式智能风电场、智能光伏电站的智慧运行；水电、火电、核电等发电企业的生产运行；电网的生产运行及电力的市场化交易、结算等。能源消费侧大数据主要涉及：用户侧冷热电三联供、热泵、工业余热余压利用等综合能源利用；分布式可再生能源接入计量及其与天然气、氢气等分布式能源的协同；储电（包括各种分散、冗余、性能受限的储能电池、不间断电源、电动汽车等）、储热、储冷等多类型的集中式或分布式储能接入；智能家居、智能楼宇、智能小区和智能工厂的用能（含电、冷、热、气等）计量；充电桩、充电站、加油站等各类型交通工具耗能；钢铁、有色、石化、化工、房地产、住建等国民经济重点行业的耗能等。

多领域的能源大数据采集与集成融合，首先需要充分扩展能源基础数据源的覆盖范围，通过提高数据采集的自动化、智能化程度，提升数据可靠性和时效性，实现能源大数据的实时感知和信息反馈。为此，要进一步发展能源互联网的智能终端高级量测系统及其配套设备，加强以多能融合、开放共享、双向通信和智能调控为特征的各类能源互联网智能信息采集终端，尤其是智慧用能终端的建设。在能源消费侧，重点实现电能、热力、制冷等能源消费的实时计量与信息交互；丰富智能终端高级量测系统的实施功能，促进水、气、热、电的远程自动集采集抄，实现多表合一。

多领域的能源大数据采集与集成融合的关键问题还在于跨系统、多维度海量数据的互联互通。为此，需要重点推动不同能源信息系统在数据模型、数据存储、数据接口、信息通信等环节的规范化、标准化，研究建立能源互联网框架下的能源大数据通用标准体系，具体包括能源大数据计量采集、统一数据模型、信息交换、信息安全防护等各类标准。在制定能源大数据行业和国家标准的同时，致力于推动建立能源大数据相关的国际标准化技术委员会，努力争取核心标准成为国际标准，为将来实现与周边国家乃至全球范围能源大数据的互联互通奠定基础，为推进国家“一带一路”建设，建立健全开放共享的能源互联网国际合作机制，推动国内能源互联网面向全球“走出去”，提供大数据层面的技术和信息支撑。

2.2 实现能源大数据安全共享的综合生态体系

以国家及省地市各级能源大数据平台为核心，构建多元主体、多层次的能源大数据综合生态体系，实现能源大数据的安全共享，如图1所示。国家及省地市各级能源大数据平台在建设初期，首先实现能源供给侧和消费侧大型国有企业大数据平台的对接，以及国务院各部委和地方政府各部门的社会、经济、金融、能源消费等数据信息平台的对接。能源供给侧大数据优先接入重点包括煤、电、油、气、新能源（风电、光伏）等能源供给企业的生产运行数据；能源消费侧大数据优先接入重点包括钢铁、有色、石化、化工、房地产、交通、住建等国民经济支柱企业的耗能数据。通过国家及省地市各级能源大数据平台的建设，初步实现拓展数据汇集渠道和数据覆盖范围、细化数据时空颗粒度，打破数据信息壁垒、构建数据共享机制的小范围示范目标。国家及省地市各级能源大数据平台重点服务于国家及地方政府各级发改委简政放权、从行政审批向制定法规标准、加强监管的职能转变需求，从海量能源大数据价值深度挖掘层面支撑国内能源行业的健康可持续发展，形成能源战略规划科学决策支撑体系，提升能源行业发展态势评估及预测分析的准确性和实效性，推进基于能源互联网的能源监管模式转变，引领能源行业科学技术突破和产业生态创新。

能源大数据综合生态体系的最终建设目标，是秉承“基础开放，大众参与”、“市场驱动，科学监管”的原则，发挥互联网在产业中的基础支撑作用，实现各类型供能、用能主体的广泛参与，实现各级大数据系统平台的高度开放和灵活接入，实现以开放、共享为主要特征的能源大数据产业发展新形态，实现以商业价值最大化为目标的能源大数据商业模式的全面创新和可持续发展。对于多方广泛参与、高度平等开放、完全充分竞争、价值深度挖掘的能源大数据综合生态体系的建设，两大关键问题分别在于数据共享和数据安全。

构建能源大数据综合生态体系，首先需要解决数据共享的驱动力来源。当前我国正在开展的能源革命致力于还原能源的商品属性，对于能源大数据同样需要赋予其商品属性，通过市场驱动，实现大众参与。类似于多层级的能源交易平台，构建基于互联网的多层级能源大数据开放共享和灵活交易平台，支持各类型供能、用能主体（尤其是能源消费侧各类创新商业主体）的广泛参与，支持随时随地、灵活对等的能源大数据共享与交易，鼓励交易平台间的开放与竞争，是面向能源互联网未来的能源大数据综合生态体系建设的核心所在。基于互联网的能源大数据共享和交易平台，是一个几乎没有任何参照对象的全新事物，因此无论是平台的物理信息架构、数据共享和交易的技术方案、相关的商业模式和市场机制等诸多环节，都亟需进一步深入探讨和设计研究。

通过可靠的信息平台、合理的商业模式和完善的市场机制，能源大数据共享和交易平台可以实现各种类型、不同规模的用户主体以直接、间接等多种方式自主参与高度灵活的能源大数据资源共享和交易，并基于合理有效监管之下由市场驱动的灵活定价机制，包括自主协商或通过交易平台集中竞价、撮合等多种方式，保障能源大数据共享和交易拥有合理的收益回报。通过相关政策引导，最大限度地激发市场活力，鼓励类似于OPower等国外先进技术企业的第三方能源大数据服务商的涌现，打造各类基于先进理念和技术的能源大数据衍生产品和创新业态，通过深度挖掘能源大数据商业价值，促进能源互联网应用创新，反哺能源大数据综合生态体系，促进能源大数据商业生态良性可持续发展。

通过多层级能源大数据开放共享和灵活交易平台的广泛参与主体，以及基于互联网的信息化服务平台，可以实现跨越家庭、园区、区域不同层次、涵盖最广阔空间时间范围内、最细致时间空间颗粒度的能源大数据的集成、共享与商业价值挖掘。在家庭、园区层面，基于智慧用能终端的信息数据采集，打造基于互联网平台的面向智能家居、智能楼宇、智能小区、智能工厂的用户能效监测、能源管理和综合服务商，通过提供个性化的能效管理与节能服务，多种能源的智能定制，与各种分布式资源、电力负荷资源、储能资源之间的微平衡，以及与输配电网络及其供电侧的市场交易和需求响应，实现用户侧能源大数据的商业价值。在最基层的分散用能主体基础上，可以逐步培育虚拟电厂、负荷集成商等新型市场主体，作为灵活性资源供应商，自主提供能量响应、调频、调峰等灵活的能源服务，以及基于互联网能量交易平台的动态、实时交易，实现更高层级的能源大数据的商业价值。虚拟电厂的集成对象除了用能用户，还可以是光伏、天然气、氢气等各种分布式能源发电对象，以及各种储电（包括各种分散、冗余、性能受限的储能电池、不间断电源、电动汽车等）、储热、储冷等多类型的分布式储能对象，通过私有或者公有化的光伏、储能等分布式能源管控和运营云平台，进一步对接能源大数据开放共享和灵活交易平台，实现基于互联网的分布式能源大数据的分享、交易和应用。

除了用户侧能源大数据，多层级能源大数据开放共享和灵活交易平台也能进一步充分挖掘和释放能源供给侧大数据的价值，为传统及新能源生产、输运企业提供基于多维度能源大数据深度挖掘的个性化、专业化服务。基于风电、光伏等能源大数据运营平台，可以为能源资源评估、选址优化等业务提供专业化服务；基于能源大数据的信息挖掘与智能预测，可以对能源设备的运行管理进行精准调度、故障诊断和状态检修；基于气候、环境相关数据的关联与扩展，可以实现基于能源大数据的温室气体排放相关专业化服务。

构建能源大数据综合生态体系，还需要解决数据共享的安全防护问题。在能源信息物理平台层面上，加强能源信息通信系统的安全基础设施建设，研究面向量测、电价、控制、服务等多种信息类型、安全可靠的信息编码、加密、检验和通信技术，根据信息重要程度、通信方式和服务对象的不同，科学配置安全策略；依托先进密码、身份认证、加密通信等技术，建设能源互联网下的用户、数据、设备与网络之间信息传递、保存、分发的信息通信安全保障体系，确保能源大数据的安全传输和共享。在能源大数据信息内容层面上，从国家安全、系统安全和用户信息安全需求出发，推进能源信息的分级分类，开展能源公共数据分级利用。在能源大数据监管政策层面上，研究制定能源数据使用管理和交易共享规范，加强能源大数据采集、传输、存储、处理和共享全过程的安全监管，提升能源大数据信息安全事件监测、预警和应急处置能力；加强能源大数据交易的市场监管机制，保障市场参与者的合法权益。

总体而言，能源大数据综合生态体系在具体技术和管理层面的建设实施，需要加强能源互联网信息基础设施共建共享，建立贯穿能源全产业链的信息公共服务网络和数据库，加强上下游企业能源信息对接、共享共用和交易服务；从国家安全、系统安全和用户信息安全需求出发，推进能源信息的分级分类；开展能源公共数据分级利用改革试点，研究制定能源数据使用管理和交易共享规范；加强能源大数据采集、传输、存储、处理和共享全过程的安全监管；鼓励互联网企业与能源企业合作挖掘能源大数据商业价值，促进能源互联网的应用创新。