終端能源互聯網平臺典型應用場景及商業模式研究

李鵬，楊莘博，譚忠富，王世謙，張藝涵，謝安邦，薛帆

(1.國網河南省電力公司經濟技術研究院，鄭州市 450000；2.華北電力大學經濟與管理學院，北京市 102206)

0 引 言

2014年6月，習近平總書記提出“四個革命、一個合作”的能源轉型行動綱領[1]，國家電網有限公司將“具有中國特色國際領先的能源互聯網企業”確立為引領公司長遠發展的戰略目標，此外，隨著3060碳達峰、碳中和及構建新型電力系統等戰略目標的提出[2-3]，對能源電力企業清潔低碳能源互聯網轉型提出了更加明確和迫切的要求。能源互聯網具有清潔低碳、安全高效、泛在互聯、高效互動、智能開放5個典型特征[4]，構建能源互聯網是能源領域未來重要的戰略方向，是推動能源生產和能源消費革命的重要推動力量，而能源互聯網平臺作為能源互聯網的關鍵信息匯集支撐和市場化應用的集中體現，科學研究能源互聯網平臺典型應用場景及市場化商業模式，是直接提高能源利用效率、增加清潔能源消納水平的關鍵一環，也是助力能源互聯網的落地支撐之一。

當前國內外研究主要集中在能源平臺架構和支撐技術的研究方面，文獻[5]基于區塊鏈的智能合約，圍繞市場交易類型、調度補貼價格以及服務機構等方面，設計了綜合能源市場的云服務平臺。文獻[6]圍繞微電網集成儲能，構建了用于可再生分布式發電智能家居應用的能源共享服務平臺。文獻[7]分析了區塊鏈與電力市場的耦合價值，設計了多主體合作下平臺交易框架。文獻[8]基于分布式能源資源管理系統，構建了考慮專業消費者、聚集者和分布式能源運營者作為交易能源參與者的能源互聯網架構。文獻[9]結合云平臺前沿技術，歸納了現有數據中心對能源互聯網海量信息存儲和處理方法等。文獻[10]從組織構建和關鍵技術兩個角度設計了能源互聯網共享運營平臺。文獻[11]圍繞電力交易平臺，聚焦平臺核心支撐技術，提出了新一代平臺設計的目標和總體架構體系。上述研究為本文研究能源互聯網平臺奠定了一定的研究基礎，但上述研究通常主要聚焦于平臺框架及支撐技術領域，未從平臺市場化、商業化運行角度開展研究，而平臺市場化商業化運營是其獲取盈利、實現可持續發展的關鍵，因此，在平臺建設日益完善的背景下，研究平臺市場化運營的盈利模式和商業模式勢在必行。

在上述背景下，立足能源互聯網平臺總體架構，聚焦能源互聯網平臺市場化商業運營，設計能源互聯網平臺市場化運營模式，圍繞數據、供能及新業態，耦合建設方式、關鍵業務、合作主體和盈利途徑，設計能源互聯網平臺市場化商業模式，為新形勢下能源互聯網平臺市場化運行提出一套可參考可復制的行動方案，助力能源互聯網落地。

1 終端能源互聯網平臺總體架構及典型應用場景劃分

1.1 平臺總體架構

能源互聯網平臺是以電為中心，以智能電網為物質基礎，以促進高比例清潔能源開發利用、滿足清潔、品質、經濟用能需求為核心的能源服務平臺[12]，如圖1所示。

基于圖1，本文按照“系統化”的理念，從物理、信息和應用3層結構構建能源互聯網平臺。物理層為平臺提供系統支撐，應用層為平臺商業化運行的集中體現，信息層為物理層和應用層的中間層，為能源互聯網平臺建設提供信息數據支撐。具體如下：

圖1 能源互聯網平臺架構Fig.1 Architecture of the Energy Internet Platform

物理層：通過搭建電力網、熱力網以及燃氣管道等能源系統，開發太陽能、風能、生物質能等清潔能源資源，實現能源生產、傳輸、消費的貫通。

信息層：以實現能源生產、傳輸、消費全鏈條信息互聯互通與數據共享為目標，構建覆蓋能源互聯網所在區域或領域的能源通信網。

應用層：以“用戶為中心”，以多維數據應用為基礎，以協調優化供能為延伸，以能源金融服務為拓展，為用戶提供數據服務、供能服務以及金融服務。

1.2 平臺典型應用場景劃分

通過能源互聯網平臺總體架構的分析，應用層集中體現了平臺典型應用場景，具體分為數據化服務中心、能源供應中心以及未來新業態中心。

2 終端能源互聯網平臺典型應用場景差異化商業模式

2.1 數據化服務中心商業模式

數據化服務中心商業模式重點通過能源互聯網平臺在線填報、信息共享交換、物聯網接入、數據批量入庫4種方式，對電力、燃氣、地熱、成品油等全品類能源供應數據以及冷、熱、電、氣等全品類能源消費數據進行分類歸集，為包括政府、企業、居民等不同類型用戶提供數據分析及信息服務，實現數據價值化，其商業模式邏輯框架如圖2所示。

基于圖2，從目標用戶、關鍵業務、合作主體以及盈利模式4個角度分析數據化服務中心市場化發展商業模式[6]。

圖2 數據化服務中心商業模式邏輯框架Fig.2 Logical framework of the business model of the data service center

1)目標用戶。政府、居民用戶、能源消費企業、能源生產企業以及新能源建設運營商等。

2)關鍵業務。其市場化運營關鍵業務，如圖3所示。

圖3 數據化服務中心下能源互聯網平臺關鍵業務Fig.3 Key business of the energy Internet platform under the data service center

基于圖3，可以看出針對不同的目標用戶數據化服務中心商業化運行關鍵業務具體如下所示。

(1)政府。平臺通過分析工商業用戶和居民用戶的相關數據，為政府提供服務戰略制定、服務項目審批、服務用能補貼和農村空心化分析服務。

(2)居民用戶。平臺通過分析居民用戶的相關數據，為居民用戶提供智慧搶修和家庭用能報告服務。

(3)能源消費型企業。能源消費型企業主要指企業用戶，通常為工商業大用戶，通過多維信息化數據，以降低企業用能成本、提高企業用能效率為目標，為用戶提供能效診斷與檢測、多層級畫像[13]、碳排放檢測和智慧用能解決方案服務。

(4)能源生產型企業。能源生產型企業主要指以風電、光伏為代表的新能源發電企業，面向能源生產型企業，在提供諸如多層級用戶畫像、智慧用能報告、能效診斷、碳減排綜合能源服務的基礎上，還提供選址定容、處理預測和精準運維等生產設備服務。

(5)新能源建設運營商。隨著分布式光伏工作的開展，重點體現在分布式光伏機組建設，通過多維信息化數據分析，提供投資決策、托管管理等一體化服務。

3)合作主體。

基于關鍵業務，數據化服務中心合作主體主要為互聯網公司。

一方面，在防止平臺數據流出的前提下，與互聯網公司達成有限合作，開發能源信息平臺；另一方面，在以電網為業務主導者，嚴控數據保密性的前提下，與互聯網公司達成有限合作，對數據進行深度挖掘，豐富、延伸服務產業鏈。

4)盈利模式。

在當前發展階段，采用直接合同交易盈利模式或會員收費模式，未來隨著用戶數量的增加和運營模式的成熟，可考慮實施合同能源管理盈利模式，具體如下：

(1)直接合同交易盈利模式。平臺通過與用戶直接簽訂數據化服務合同的方式，獲取收益。

(2)會員收費制。各用戶在平臺注冊數據化服務會員，面向不同的業務，向平臺繳納會員費，平臺通過收取年度會員費、月度會員費或單次會員服務費的方式，獲取收益。

(3)合同能源管理盈利模式。合同能源管理盈利模式是指平臺依托數據化增值服務手段，與用戶簽訂節能項目的節能目標，平臺通過收取用戶減少的能源費用的形式獲取盈利[8]。

2.2 能源供應中心商業模式

能源供應中心基于供需雙側海量數據，與政府、科研單位、設備廠商等多主體合作，構建多能源耦合的清潔能源系統，為用戶提供綜合能源服務，實現能源價值化。本節分別從建設期和運營期，分階段設計商業模式，其商業模式邏輯框架如圖4所示。

基于圖4，從目標用戶、關鍵業務、合作主體以及盈利模式4個角度分析能源供應中心市場化發展商業模式。

圖4 能源供應中心商業模式邏輯框架Fig.4 Logical framework of the business model of the energy supply center

1)建設期。

(1)關鍵業務。對于能源供應中心，建設期的主要任務在于搭建用能服務系統。

(2)建設模式。常見的建設模式有公私合營、建設-移交、建設-運營-移交、建設-擁有-運營、設備租賃[14-18]等多種模式。

(3)建設期合作主體。基于建設期關鍵業務，在能源供應中心建設階段，主要為系統的搭建，其合作主體主要為政府、清潔能源分布式機組選址科研單位、地熱公司、燃氣公司、設備公司、新型綜合能源建設公司以及終端消費用戶等。

2)運營期。

運營階段重點在于通過市場化運營能源系統，獲取直接經濟價值，具體商業模式如下。

(1)目標用戶。在市場化運作階段，其目標用戶主要包含政府、終端用戶和電網公司。根據不同的服務對象，終端用戶由農業園區、工業產業用戶以及居民社區等大用戶組成。

(2)關鍵業務。市場化運營關鍵業務如圖5所示。

基于圖5，可以看出能源服務中心商業化運行關鍵業務具體如下所示：

圖5 能源服務中心下能源互聯網平臺關鍵業務Fig.5 Key business of the energy internet platform under the energy service center

(a)面向居民社區、工商業園區、農業園區等終端用能主體?；诙嗄芑パa能源服務系統，為終端消費用戶提供“電、熱、冷、氣”等多種形式的能源產品或多種能源組合類型的“能量套餐”[19]。

(b)面向電網?；诙嗄芑パa能源服務系統，為大電網提供調頻、調壓、備用等輔助服務。

3)合作主體。

參考建設期合作主體，若該主體參與投建，即也為運維期的合作主體。

4)盈利模式。

基于關鍵業務，在能源供應市場化運行階段，能源服務的盈利模式主要為供能收益和輔助服務收益。

2.3 未來新業態中心商業模式

未來新業態中心商業模式重點在于促使能源互聯網平臺轉變為市場化交易平臺，為供需雙方提供交易平臺，或以“聚合代理商”的身份，與第三方達成合作，平臺從中收取交易提成和代理服務費，實現平臺價值化，其商業模式邏輯框架如圖6所示。

基于圖6，從目標用戶、關鍵業務、合作主體以及盈利模式4個角度分析未來新業態中心市場化發展商業模式。

圖6 未來新業態中心商業模式邏輯框架Fig.6 The logical framework of the business model of the new business center in the future

1)目標用戶：各類終端用戶。

2)關鍵業務：其市場化運營關鍵業務，如圖7所示。

圖7 未來新業態中心下能源互聯網平臺關鍵業務Fig.7 Key business of the energy Internet platform under the new business center in the future

未來新業態中心商業化運營的關鍵業務主要包括產品自營、撮合交易服務和能源金融服務。其中，能源金融服務主要包括：能源金融保險、能源項目融資、富余資產交易和碳交易。

3)合作主體。基于關鍵業務，在未來新業態中心，其合作主體主要為金融機構、第三方商品廠商、能源企業、互聯網企業等。

4)盈利模式。對于自營產品銷售服務，平臺直接收取產品收益，對于撮合交易服務，平臺通過撮合交易從中抽取平臺中介費或平臺撮合交易費。

3 終端能源互聯網平臺綜合效益評估模型

3.1 評價指標體系

在構建能源互聯網平臺市場化商業模式的基礎上，本節結合現有的效益評估研究成果以及一般性原則，設計差異化評估指標體系，以量化市場化商業模式的綜合效益，指標體系如表1所示。

表1 能源互聯網平臺綜合評價指標體系Table 1 Comprehensive evaluation index system of energy internet platform

3.2 綜合評價模型

本文選取層次分析法和熵權法相結合的主客觀權重設計法對指標體系進行權重設計，具體步驟參考文獻[20-21]，最后采用云模型對綜合效益進行評估，具體步驟參考文獻[22-26]。

3.3 綜合評價結果

3.3.1 基礎數據

本節選取能源供應中心為研究背景，其成本效益的測算結果參考文獻[13]，選取該文獻情景4，作為基礎研究數據，如表2所示，評估能源互聯網供能服務中心商業模式的綜合效益。

表2 評價基礎數據Table 2 Basic data for evaluation

3.3.2 權重系數

運用主客觀相結合的權重設計法，分別計算指標的主客觀權重，其中主觀權重的計算采用問卷調查的方法收集專家對指標重要性的判斷，并設定主客觀權重的重要性程度均為0.5，得到最終的綜合權重，如表3所示。

表3 指標權重Table 3 Index weights

3.3.3 綜合評價結果

將評價數據代入到云模型的逆向云發生器，可得到各個指標對應的云參數值，如表4所示。

對表4中各指標的云參數進行計算，得到能源互聯網平臺能源供應中心效益綜合評價結果的云參數為(7.510 4，0.893 2，0.194 3)。利用正向云發生器生成綜合評價結果的云圖，再放置于評語集標準云圖進行比較，得到綜合評價云圖，如圖8所示?；趫D8，從評價結果云圖可以看出，實際云模型的云圖主要分布在“中等”和“好”的標準云圖之間，說明平臺能源供應中心商業模式效益處于“中等”偏“好”的評價等級。為精準判斷并挖掘不同層級準則對能源互聯網平臺能源供應中心整體效益評價結果的影響程度，利用正向云發生器將準則層3個指標的數字特征生成云圖，如圖9所示。

圖8 綜合效益評價結果云圖Fig.8 Cloud diagram of comprehensive benefit evaluation results

圖9 準則層指標互相比較云圖Fig.9 Comparison of cloud figures of criteria layer indicators

基于圖9，可以看出，能源互聯網平臺能源供應中心的經濟效益和社會效益水平較高，說明能源互聯網能源供應中心能夠保證自身盈利，并提高用戶用能滿意度，但由于清潔能源消納量相對較低，導致環境效益水平較低，拉低了最終綜合效益，因此，在后續發展過程中，要重視提高利用平臺數據化服務中心清潔能源出力預測、需求響應分析等服務，提高供需比，促進清潔能源消納量，以提高綜合效益水平。

4 終端能源互聯網平臺發展展望

1)緊抓數字化發展契機，不斷深化拓展數據服務鏈條。

隨著信息技術的飛速發展，數字化已成為新的發展熱點。未來，能源互聯網平臺一方面要深化數據賦能作用，立足自身定位，深化細化各類能源數據的歸集，面向“政府、企業、公眾”三類服務對象，持續豐富數據產品體系。

2)領會新型電力系統內涵，促進平臺運營與能源轉型深度融合。

隨著雙碳目標的提出，構建新型電力系統成為未來發展方向。未來，要充分把握供需兩側發展變化，拓寬平臺能源服務范圍。

3)把握新時代發展脈搏，推動構建能源互聯網生態圈。

隨著業務量的增加，平臺直接提供的服務將難以滿足差異化的用戶需求，需逐步從自營型服務平臺過渡為市場化交易平臺，將分散化的用戶、差異化的能源、多元化的商業主體緊密聯系起來，共同拓展能源互聯網生態圈。

4)做好運營機制體制保障，確保平臺發展可持續。

目前能源互聯網服務體系尚未成熟，大部分目標用戶群體對該領域尚未充分了解，認知度存在偏差，因此必須從政策、市場、資源等方面給予支持，同時在發展路徑上進行科學規劃，確保平臺運營的持續。政策方面，要加強與政府有關部門溝通，力爭在碳市場建設、基礎設施共享等新興市場方面出臺相關支持政策，鼓勵能源互聯網+生態農業、綠色旅游等新模式發展，在財政和金融政策上予以傾斜，對于后期發展應科學測算平臺運營成本，合理劃分用戶承擔部分和政府補貼部分，促進平臺可持續運營。

5 總結

1)從能源互聯網平臺市場化商業運營模式角度：圍繞數據化服務、能源供應以及未來新業態3個層面開展。其中，數據化服務集中體現利用大數據為政府、居民、工商業等多用戶諸如戰略制定、智慧用能報告、選址定容等服務；能源供應集中體現在為家庭、工商業以及電網提供各類能源供應服務；未來新業態集中體現在為各類終端用戶提供直接自營服務，如自營實物產品銷售服務，以及提供撮合交易服務，如提供能源金融貸款、參與碳市場交易、富裕資產交易等。

2)從能源互聯網平臺市場化盈利途徑角度：以平臺數據為核心的數據化服務中心可通過收取直接合同交易費或合同能源管理的方式獲取收益；以能源供應為核心的能源服務中心可以收取能源供應以及輔助服務的方式獲取收益；以金融服務為核心的未來新業態中心可通過以自營產品銷售收益或撮合交易的方式獲取收益。

3)從能源互聯網平臺商業模式綜合效益角度，能源互聯網平臺能源供應中心的經濟效益和社會效益水平較高，說明能源互聯網能源供應中心商業模式在保證市場化盈利效果的基礎上，能提高用戶用能滿意度，但清潔能源消納量相對較低，導致環境效益水平較低，拉低了最終綜合效益。

4)當前本文僅考慮了能源互聯網平臺市場化運營的盈利模式，尚未考慮不同主體參與市場化運營下，多主體之間的效益分配問題，未來將進一步開展考慮不同主體在能源互聯網平臺市場化運行中的貢獻，研究考慮主體增量價值的效益分配方式。