狄廣義

（國能信息技術有限公司 北京市 100011）

隨著時代的發(fā)展，科技的進步，科技能改變很多事情，推動經濟的發(fā)展，推動國家的實力進步，科技強國，但是有關于能源的消耗始終是一個難題，為了適應社會的發(fā)展狀態(tài)，在引領經濟的發(fā)展的同時兼顧能源的可持續(xù)發(fā)展，現(xiàn)在實行以改革創(chuàng)新為核心，以“互聯(lián)網+”為主要的輔助手段，發(fā)展智能化的、低碳環(huán)保的新能源系統(tǒng)，即現(xiàn)在的“互聯(lián)網+”與分布式能源的結合，此體系有助于推動能源市場的開放，同時促進能源與互聯(lián)網技術相結合，推進能源革命，實現(xiàn)能源的轉變。

1 研究背景

1.1 分布式能源

現(xiàn)在大多數能源系統(tǒng)的主要目的是把一次性能源（例如煤、天然氣、可再生能源等）轉換成用戶需要的能源服務（供熱、供冷、供電）等等。所以其系統(tǒng)需要解決的問題有兩個，即為怎樣把能源運到需要的地方，以及怎樣完成高效的能源轉化。

比如用煤發(fā)電，現(xiàn)在發(fā)電的效率可以高達42%，但用火車或船運煤，費用就很高，發(fā)出電來之后的電網線損，也是不可忽略的損耗。發(fā)電的損耗，和能量傳輸的損耗，有的時候是一個此消彼長的關系，發(fā)電規(guī)模越大，轉化效率越高，但距離負荷中心越遠，傳輸損耗越大。所以發(fā)電廠建在哪里，是一個經濟問題。用煤發(fā)電的時候，對規(guī)模的要求很嚴格，所以現(xiàn)代的燃煤電站越來越大，越來越集中，越來越靠近煤產地。在上個世紀的能源系統(tǒng)，基本趨勢是越來越集中。

雖然在可預見的未來里，集中式的能源系統(tǒng)仍將是主要的電力來源，但分布式能源系統(tǒng)將會極快地增長。一方面由于不同企業(yè)或用戶的能源需求越來越個性化，另一方面，能源安全供應的問題將會上升到一個前所未有的地位。而相對于其他的能源解決辦法來說，分布式能源系統(tǒng)的可操作性更強，也更符合當今企業(yè)的能源需求。

當然，科技的發(fā)展從未停止，全世界的科學家仍然在尋找一種更理想的未來能源。發(fā)展未來能源，會改變我們現(xiàn)在的生活方式，甚至改變我們對于能源和這個世界的觀念。

促進分布式能源發(fā)展的原因主要有兩個：

（1）天然氣的大規(guī)模應用，與煤相比，天然氣是個異類，它可以用管道低成本低輸送，可以用不算太低的效率（33%-38%）進行能量轉化，所以可以緊貼負荷使用地進行轉化。

（2）可再生能源的廣泛應用，隨著低碳環(huán)保的盛行，能源的利用率得到了有效的提升，可再生能源，包括太陽能、水能、風能等，是天然分布在地球表面各個地方的，低密度的。例如太陽能光伏板，效率跟規(guī)模沒有很大關系，所以也是以分布式的為主。

但可再生能源發(fā)電，主要的問題是它是不可控的，風是忽大忽小的，太陽光也不是穩(wěn)定的，一片云飄過，發(fā)電量就會有一個大的波動。所以，對于電網來說，這樣的能源就是一種“劣質的”能源。會對原有的電網系統(tǒng)帶來擾動和沖擊。所以原有的電力系統(tǒng)就必須加以改造，才能適應新形式。基本思想是分片管理，把原有的大網，拆成主干網和一個一個的小網，把波動約束在小網里，加上一些智能化的裝備，對波動進行管理，利用"多能互補"、"削峰填谷"等措施，確保小網的穩(wěn)定運行。這就是現(xiàn)在分布式能源系統(tǒng)的雛形了。

1.2 智慧能源云平臺的發(fā)展

智慧能源是相對原始、粗放的能源管理來說的。其主要特點就是運用高新軟件技術對水、電、氣、熱、油等能源進行數據的實時采集及監(jiān)測、用能質量的實時監(jiān)測、能耗分類分項分戶計量。智慧能源管理系統(tǒng)技術廣泛應用于建筑、交通、城鄉(xiāng)配電網及工業(yè)企業(yè)，實現(xiàn)能源分布式監(jiān)控與集中管理，為提高能源自動化管理水平、降低能源消耗、提高能源使用效率提供了先進的技術手段。

2 “互聯(lián)網+”分布式能源智慧云平臺構建研究

2.1 總體方案設計

智慧能源云平臺主要是通過能源的各類數據的采集，對其進行精細化的管控，同時對能耗進行監(jiān)管，對各區(qū)域的能源進行分析，對異常情況進行預警，達到分布式能源管理的目的，從根本上保障能源的可持續(xù)發(fā)展以及區(qū)域的低碳環(huán)保性。智慧能源云平臺主要分為三層平臺架構：云端智慧能源平臺、網絡智慧管控中心還有現(xiàn)場自控系統(tǒng)。設計的主要目標是實現(xiàn)9個能力的建設：可以適應于不同物理網架的能力、全景感知能力、即插即用能力、協(xié)調控制能力、靈活部署能力、彈性擴展能力、低成本共識能力、跨區(qū)交易結算能力以及安全防護能力。

2.2 平臺架構

2.2.1 物理資源層

物理資源層包括服務器、存儲和網絡的物理資源，一般建議選擇適合于ServerSAN架構的設備，每個節(jié)點分別具備計算、存儲、網絡的能力，進行統(tǒng)一管理。

2.2.2 資源虛擬化層

虛擬化是云計算平臺的核心技術之一，即包含服務器虛擬化技術、存儲虛擬化技術和網絡虛擬化技術，這樣才能從底層更好地支持上層云服務。計算虛擬化采用業(yè)界廣泛使用的KVM技術；存儲虛擬化采用Ceph技術；網絡虛擬化支持多種標準化網絡隔離技術：FLAT、VLAN、GRE、VXLAN，使得租戶可在平臺界面上可視化快速組建彈性復雜異構網絡。

2.2.3 云服務管理層

三層架構里的主要核心是云服務管理層。云計算平臺可以自動管理和動態(tài)分配、部署、配置、重新配置以及回收資源，也可以自動安裝部署應用。平臺可以為用戶提供自助申請?zhí)摂M資源的服務，用戶可以定義虛擬環(huán)境的虛擬基礎架構的構成，如服務器配置、數量，存儲類型和大小，網絡配置等。云平臺使用者可通過自服務界面提交請求，每個請求的生命周期由平臺維護。

2.3 在物聯(lián)網的基礎上建立智能網絡，對接分布式能源

分布式能源作為世界能源發(fā)展的新方向，被引進國內已有十余年，其能源利用率高、耗能少，并且對環(huán)境影響少，能源安全可靠，是我國堅持可持續(xù)發(fā)展的必然選擇?，F(xiàn)在隨著大數據時代的到來，物聯(lián)網技術的飛升，使得網絡監(jiān)控各種數據、設施參數等成為可能。

借助物聯(lián)網技術，能量可以在任何時間訪問，無處不在，到處都是通過豐富的標準化的協(xié)議和接口，這是一個重要手段，促進大規(guī)模分布式能源的接入，督促微小型能源發(fā)電的方法，為用戶提供了更清潔的能源。結合標準化協(xié)議、信息安全接入、物聯(lián)網等普適能源接入的核心技術，構建智能普適能源網絡，支持分布式能源的靈活接入。

現(xiàn)在主要的研究及應用主要體現(xiàn)在三個方面：多源異構數據源的集成與管理、海量數據的分布式存儲與管理以及海量數據的分布式存儲與管理。

2.4 互聯(lián)網+分布式能源的創(chuàng)新發(fā)展模式

（1）首先是有關于分布式電站的建設，這是一個漫長的過程，設計好圖紙之后要進行選址，然后施工，整個工程包括整個工程中的監(jiān)控都需要借助互聯(lián)網工機具的幫助，才能得到最優(yōu)方案。

從整個過程來進行敘述分析，首先是在建設之前做大量的調查，對數據進行分析整合，之后再綜合評估出所選地址的陽光、氣候等自然條件。為將來得出最優(yōu)的方案提供理論依據。其次是有關于縮減開資的，通過互聯(lián)網的調配即可得到優(yōu)質的資源，同時在建設管理當中，可以通過能源互聯(lián)網數據、平臺、找到最優(yōu)質的機器，同時在網上找到相關數據進行比對，找到最合適的廠商。對資源的選取利用都是通過能源互聯(lián)網數據平臺進行的，可以最大限度地節(jié)省人力物力，同時有效利用了投資，節(jié)省成本。其另外一大優(yōu)勢是，可以省去投標和廠商比較等中間環(huán)節(jié)。正式使用的時候，后臺還能對天氣進行系統(tǒng)檢測，做好大數據的比較，提前拿出比較優(yōu)異的實施方案，極大地提升了其智能化的程度。

（2）現(xiàn)在我國在能源互聯(lián)網的發(fā)展上主要突出電氣化，因為根據相關數據顯示，電氣化加速對于能源的需求總量較少，可以有效節(jié)約資源，并且方便有效地進行減排措施。在智能電網的建設中，電能消費模式如今趨向于智能化、網絡化。隨著分布式綠色能源與互聯(lián)網的結合，智能電網的發(fā)展，在電能生產方面，用戶兼顧消費者的同時扮演者供應者的角色，用戶端智能化用能、能源共享和能源在線交易需要形成新的能源消費生態(tài)和互聯(lián)網平臺運營模式。與此同時，隨著智能電網的發(fā)展，互聯(lián)網與分布式能源的深度融合以及新能源體系的誕生，電力服務也將在內容和形式有新的變化，構建推動電力經濟發(fā)展的新業(yè)態(tài)?；诨ヂ?lián)網和大數據的能源消費新模式與技術革新將對電網發(fā)展產生重大而深遠的影響。如何解決高污染高排放是業(yè)務發(fā)展的重點，同時還需要保證新能源的有效利用。

2.5 互聯(lián)網+分布式能源

2.5.1 云平臺架構系統(tǒng)設計

有關于云平臺架構系統(tǒng)設計主要分為兩部分，一個是云平臺系統(tǒng)構架，一個是云平臺數據構架設計。

云平臺系統(tǒng)設計主要是根據數據的流向進行架構設計，分為四層：數據采集層，數據傳輸層，數據處理存儲層及顯示還有數據展示層。

云平臺數據構架設計在數據庫的選擇上主要綜合開放性、安全性等性能進行考慮，同時結合項目中所需的數據處理分析預測等要求，保證數據存儲的安全性和完整性，有效對數據進行分析整理。

2.5.2 安全防護設計

（1）增加防護類的安全組件，例如設置白名單安全機制、工業(yè)防火墻等。

白名單機制即只能訪問特定網站或域名，不在白名單內的均無法訪問。此機制比黑名單簡單。網絡上有很多不法分子，有很多危險，就像世界上有很多壞人，把他們完全找不出幾乎不可能。但是反其道而行之，找出周圍幾個好人并信任他們，相對來說更容易，并且更加安全，如果有員工無法訪問某些業(yè)務，自然會進行申請，申請通過加入白名單列表即可。但潛伏的壞人卻無法提交申請進入“白名單”列表而被擋在門外。

工業(yè)防火墻則被認為是工業(yè)網絡安全中必不可少的部分，主要用于保護工業(yè)設備及系統(tǒng)。

（2）增加檢測類的安全組件，例如安裝漏洞掃描軟件，安裝安全檢測審計系統(tǒng)等。

漏洞掃描軟件可以識別工控設備的安全威脅，實施漏洞挖掘和預警等。

安全檢測審計系統(tǒng)就像是服務器的“哨兵”，可以對服務器進行信息收集、日志收集（一般是業(yè)務數據）、訪問控制調查等，然后根據收集到的監(jiān)控網絡數據進行分析，探索到網絡異常、黑客攻擊等安全威脅。

2.5.3 主要特點

智慧能源云平臺可以讓系統(tǒng)認清自己，通過對核心數據進行搜集、對比，全面掌握運營情況，同時對數據進行監(jiān)控，進行智能運營；可以對項目的利潤和成本進行分析，有效為企業(yè)服務，節(jié)約企業(yè)成本，同時對企業(yè)的各個項目進行管控；可以實現(xiàn)資源的調動，推動智慧城市的發(fā)展，實現(xiàn)綠色低碳能源信息社會化共享。

3 展望與小結

我國現(xiàn)在的能源發(fā)展模式是“高生產高消耗”，而且能源是為國民經濟服務，是生產的基本要素，能源經濟與國民經濟呈正相關關系。能源供應與終端需求之間的滯后性，又決定了能源是典型的周期性行業(yè)?，F(xiàn)階段，我國能源伴隨經濟升級換擋，也在向綠色、高效轉型?；诨ヂ?lián)網+的分布式能源智慧云平臺就是一個很好的例子，雖然現(xiàn)在此技術還存在一定的技術瓶頸，但是相信通過眾多研究人士的努力，能更好地推動智慧能源云平臺的發(fā)展。