基于互联网的电力商业模式创新研究 .doc
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1、基于“互联网+”的电力工业商业模式创新研究摘要在一个供大于求的需求经济时代,企业成功的关键就在于,是否能够在需求尚未形成之时就牢牢的锁定并捕捉到它。那些成功的公司往往都会倾尽毕生的精力及资源搜寻产业的当前需求、潜在需求以及新的需求!目前,互联网+电力行业的竞争,已经进入商业模式竞争阶段。无论是互联网巨头在互联网+电力领域的投资布局,上市电力企业的互联网转型,还是创业公司在互联网+电力领域的创业,无不着眼于投资项目的商业模式创新。而在商业模式创新上作出成就的企业,均得以迅速崛起,成为互联网+电力行业领域的翘楚。本文中作者对互联网+电力行业市场跟踪搜集的市场数据,采用科学的商业模式分析模型,全面而
2、准确的为您从行业的整体高度来架构分析体系。文章主要分析了互联网+电力行业发展环境及发展现状;国外电力行业互联网商业模式及对中国的启示;中国互联网+电力行业的商业模式创新策略;互联网+电力行业商业模式优秀案例。同时,佐之以全行业近年来全面详实的连续性市场数据,让您全面、准确地把握整个互联网+电力行业商业模式创新走向及发展趋势以及投资机会。本文最大的特点就是前瞻性和适时性。文章根据互联网+电力行业的发展轨迹及多年的实践经验,对互联网+电力行业未来的发展趋势做出审慎分析与预测,是电力行业企业及投资企业准确了解互联网+电力行业商业模式最新发展动态,把握市场机会,做出正确经营决策和明确企业发展方向不可多
3、得的精品,也是业内第一份对互联网+电力行业商业模式及重点企业进行全面系统分析的重量级报告。1 绪论1.1研究背景及意义2015 年3 月,政府工作报告中首次提出要制定“互联网+”行动计划,7 月初,在国务院印发关于积极推进“互联网+”行动的指导意见中提出了包含“互联网+”智慧能源等11 项行动,该指导意见是经济新常态下推动互联网与各行业各领域深度融合的行动纲领,也是引导未来10 年经济社会发展的战略蓝图1。互联网是利用基础设施通过信息通信技术将众多节点连接起来,进而衍生出层出不穷的互联网应用2。随着IT技术和CT技术的融合,互联网逐渐深入到人们的生活中,对生产、生活方式产生了巨大的影响,尤其是
4、在包括零售业、酒店、旅游业和餐饮业等第三产业中3-4。互联网在颠覆传统商业模式的同时,也产生了新业态、新模式。面对中国经济得到转型升级和信息化进程的推进,传统工业面临着巨大困难,传统工业企业的转型升级迫在眉睫,而“互联网+”的提出正是在对互联网与各行业各领域深度融合趋势洞察的基础上得出的结论5。电力工业是支撑国民经济和社会发展的基础性产业和公用事业,随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高,对电力的依赖程度也越来越高。电力需求与国民经济密切相关,电力弹性系数反映了用电增长速度与国民经济增长速度的相对关系。受宏观经济形势影响,近两三年来,电力产业进入了一个相对缓慢的调整期,尽管如此,目
5、前电力产业正在向摆脱颓势的方向发展。电力行业仍面临许多问题,但基本上都是由历史原因和体制问题造成的,虽然目前中国电力需求增速减缓,但是长期发展态势看好,未来中国电力市场的发展潜力仍然巨大。电力系统发展已历经百年,其功能是是电能的产生、输送、分配与应用,传统观念认为其方向是建造更大的电站、更强壮的电网,以及更高的发电效率和更低的输电损耗,目前这些技术的应用已经日渐成熟。随着新能源技术的深度发展,社会需求也在不断演变,由于规划不合理、输配电设施建设滞后等历史原因,并网难、设备利用率低、能源浪费、安全事故频发等问题频发,在新能源发展的过程中,传统电力系统已经无法跟上时代的步伐6-8。目前,中国新一轮
6、的电力体制改革已经推出,这将给电力系统的安全性带来新的挑战。从传统电网体系向基于“互联网+”的能源互联网体系转换的过程中,将涌现出一批新的商业模式。互联网式的新一代能源系统是以电力为中心,以电网为主干,涵盖源端、受端和传输系统的智能能源网络9-10。推进“互联网+”与电力工业的深度融合,可以实现电力工业的跨越式发展。乔小杰11提出“互联网+”与生产工艺、节能降耗、电力经济建设和电力废料等电力工业问题的关系,并以屯兰瓦斯发电厂的工业创新为实例,指出“互联网+”为电力企业的转型升级提供了捷径,为企业的生存改造提供了便利条件。通过“互联网+”这个生产力,为企业的深化改革提供了动力,降低了成本,有效的
7、帮助企业实现节能降耗的目标。基于“互联网+”电力工业创新的理论基础是信息物理系统,主要支撑技术包括传感技术、信息通信技术、大数据技术、储能技术。在“互联网+电力工业”的入口处,能源路由器、互联网交易平台、大数据平台、主动配电网技术等是首要的支撑技术。因此,未来需对以下方面进行重点研究5:1)未来的“互联网+电力工业”将大量的微电网进行互联,实现能量和信息的流动和互通的能量对等交换与共享网络。因此,须集中研发分布式发电和分布式储能技术,为各种分布式电源的接入提供支撑。2)以互联网思维的“以用户为中心”理念,研究“互联网+电力工业”中电力市场交易的体系架构,设计市场运营模式、交易类型及运作流程。3
8、)店里传输信息物理融合技术在“互联网+电力工业”构建中起着举足轻重的作用,因此研发能源路由器、智能电表、充电桩、智能逆变器,并研究相关的能源传输信息融合关键技术。4)重点研究需求侧管理技术,电力消费者通过需求侧管理机制参与供需平衡,有效平缓负荷曲线,增加可再生能源消纳空间。5)以大数据和人工智能、机器学习为技术支撑,大力推动新能源微电网的建设,并形成多元化电力能源互补的非化石电力互联网络。为实现中国的电力企业战略开发伟大愿景,随着电网的规模迅速的扩大,用户的用电行为也将发生变化。作为智能电网构筑的出发点,借助“互联网+”的机会,能满足智能电网的将来的需要,占领智能电网技术的最高点。电力企业也面
9、临一些特殊问题,如国家电网尚未建成一个强大的骨干电网,电网抵御多重故障的能力薄弱;区域电网主干网架薄弱,电力系统稳定水平低,电网运行灵活性不强;高电压和低电流超高压输电线路能力较差,能源利用率不高;信息化建设滞后,没有形成生产和综合管理系统的运行,普遍存在的信息孤岛,信息技术在重大决策和现代化管理的作用没有得到充分发挥等问题。针对上述问题,构建智能电网无疑是一个理想的解决方案。1.2国内外研究现状“互联网+”在电力企业中早有应用,例如变电站无人值守、设备状态在线监测、电能信息采集、企业微信、外网门户等都可看做是“互联网+”的具体应用,只是此类应用仅是基于内部管理或应用的简单延伸,且多数仅局限于
10、电力企业信息内网。目前,国内外“互联网+电力工业”的发展方向主要集中于对智能电网研究和应用。随着经济全球化、社会主义市场化改革的推进及全球气候变化加剧,要求各国对能源政策进行调整以满足更严格的监管,电网与电力市场、客户之间的关系越来越紧密。为满足客户对逐步提高的电能质量的要求及可再生能源等分散式发电资源数量不断增加等情况,传统的电力网络已经难以满足这些发展要求。智能电网的提出,正是为实现传统电网的升级换代做准备。智能电网就是把最新的信息化、通信、计算机控制技术和原有的输、配电基础设施高度结合,形成一个新型电网,实现电力系统的智能化。智能电网可以提高能源效率,减少对环境的影响,提高供电的安全性和
11、可靠性,减少输电网的电能损耗11-12。电网未来发展的方向智能电网,应用自动控制技术和数字信息技术,以包括发电、输电、配电、储能和用电的电力系统作为工作对象,实现从发电到用电所有环节信息的双向交流,优化了电力系统的生产、输送和使用13。能源替代和兼容利用是智能电网的本质,其基础是创建开放的系统和建立共享的信息模式,整合系统中的数据,优化电网的运行和管理。智能电网将用户之间、用户和电网公司之间通过终端传感器形成即时连接的网络互动,从而使数据读取实现实时(real time)、高速(high speed)、双向(two way)的效果,电网的综合效率得到整体性的提高。另外,智能电网可以对发电、输电
12、、配电、供电等关键设备的运行状况利用传感器进行实时监控和数据整合,在用电高峰期时,于不同区域间进行及时调度,平衡电力供应缺口,从而对整个电力系统运行进行优化管理;同时,以智能电表为互联网路由器,可以推动电力部门以其终端用户为基础,进行通信、运行宽带业务或传播电视信号,IT产业的深度革命和能源革命将成为孪生兄弟,智能电网改革将推动世界能源革命的深度裂变14-15。1.2.1我国智能电网的研究和发展与欧美国家相比,我国的电力工业面临着更严峻的问题:在宏观政策层面,电力行业需要满足建设资源节约型和环境友好型社会的要求,适应气候变化;在市场化改革层面,交易手段与定价方式正在改变,市场供需双方的互动将会
13、越来越频繁。从以上两点可以说明,智能电网的建设是我国电网发展的一个新方向。从目前来看,我国已经具备发展智能电网的条件,通过建设智能电网,与电力相关的各个领域都将发生飞跃和提升,电网的发展也将随国家智能电网的推进发生翻天覆地的变化。需要注意的是,与其他国家相比,我国智能电网的发展是有所差别的。外国智能电网更多地关注配电领域。目前,我国需要更多地关注智能输电网领域,把特高压电网的发展融入其中,保证电网的安全可靠和稳定,提升驾驭大电网安全运行的能力16。另外,随着用户的用电行为发生变化,我国电网企业电网发展方式也正在转变。以建设智能电网为着手,建成满足未来需要的下一代电力网络,实现电网智能化的目标,
14、还有许多技术需要进行研究。,在智能电网概念提出前,某些技术如输电网中基于相量测量单元的广域测量系统、柔性交流输电和配电网中分布式发电、自动抄表、需求侧管理等已经开始研究,并且取得了不错的成绩。随着智能电网的发展,上述中的技术会提高到新的层次,并使以前的研发工作更有用武之地。此外,对于储能技术、先进的双向式自动计量表计设施、风能和太阳能等可再生能源的接入技术、微电网等一系列新的技术,我国依然要加大研究力度。通过不断整合和集成企业资产管理和电网生产运行管理平台,可以实现电网规划、建设、运行管理等全方位的信息服务。例如,国家电网公司建设的SG186工程,就为构建智能电网打下了基础。智能电网从设想到成
15、为现实,是一个艰巨的任务,也是一个诱人的挑战。中国的智能电网基础设施与美国相比,中国的电力工业更先进,而美国一直使用40年的一些变压器。中国不仅已成为电气和新的高起点,电网智能化更容易,电力工业电力基础设施和设备的制造能力比美国更先进或相当的实力。在智能材料的基础上,智能电网改造仅需3000亿元到5000亿元人民币的初始投资就可以在中国的实现,但变压器、智能终端、网络管理技术产业拉动大,至少到两个百分点。十一五期间,每年大约有超过100亿元人民币用在中国的电力信息化建设。如果从现在开始,专注于电力系统的相互作用,它的效率是非常巨大的,如果扩大投资规模,中国将可能成为全球领先的交互式网格变革领先
16、国家17。中国首个特高压交流试验示范线已建成并进行试运行,淮南-上海、西盟-上海、陕西-长沙等特高压输电线路已建成。毫无疑问,中国电网作为国家电网建设的主要驱动力,是以最快的速度建设成“特高压电网”。然而,我国对智能电网的研究进展缓慢,甚至是刚刚起步。2007年十月开始,中国电网公司推出的智能电网项目的可行性研究,目前在进行一项前瞻性研究。中国北方电网公司计划今年开展智能电网发展规划和实施研究。此外一批本土企业研究电网的安全与稳定、实时预警及协调防御系统。对于智能电网的研究和发展,与美国IBM公司和通用电器公司仍有很大差距。业内人士认为,中国智能电网的研究将会在输电部分遇到困难,但可以从配电系
17、统开始做起,这样投资小、见效快。IBM公司建议,考虑到智能电网的建设和改造,必须首先解决对电网企业的业务流程完善,推进业务转型和管理创新,从比较熟悉的商业模式和地域入手。对于智能传输网络,应该有选择的选择试点,将新建和对传统电网的改造并举。智能电网不是一个固定的、紧密集成的、一成不变的方案,电网企业应该根据自己的经营目标和将要解决的关键问题,针对自己的情况调整智能电网的发展方案。最近,国家电网公司组织编写了关于做好分布式光伏发电并网服务工作的意见(暂行)、关于促进分布式光伏发电并网管理工作的意见(暂行)和关于促进分布式光伏发电接入配电网相关技术规定(暂行)。10 月26 日,发布支持分布式光伏
18、发电站建设及光伏发电并网的有关意见,并公布分布式光伏电站接入电网的相关标准。要点如下18:1)总装机容量300 千瓦以下的分布式光伏发电项目,不要求项目业主开展接入系统设计,由地(市)公司客户服务中心根据项目业主提交的项目资料,研究制定接入系统方案。总装机容量300 千瓦及以上的分布式光伏发电项目,由地(市)公司展接入系统设计。2)针对单个并网点装机容量在6 兆瓦以下(6兆瓦以上的按照常规电源对待),且接入电压在10千伏以下的光伏项目,将减免包括调试、检测等在内的服务费用。同时,满足上述条件的光伏电站接入电网的投资将由国家电网负责,即免去接入费。分布式光伏发电不要求具备低电压穿越能力。3)分布
19、式光伏应具备防孤岛保护功能, 并网不上网的分布式光伏应装设防逆流保护装置。4)分布式光伏应按照相关技术标准和电力二次系统安全防护规定要求,实时采集并网运行信息,主要包括并网点开关状态、并网点电压和电流、光伏发电系统有功功率和无功功率、光伏发电量等,并上传至相关电网调度部门;配置远程遥控装置的分布式光伏,应能接收、执行调度端远方控制解并列、启停和发电功率的指令。5)分布式光伏并网点应安装易操作、可闭锁、具有明显开断点、带接地功能、可开断故障电流的开断设备。6)分布式光伏接入装置应具备失压跳闸及检有压闭锁合闸功能,失压跳闸定值宜整定为 20%U N 、0.5 S,检有压定值宜整定为 85% U N
20、 。今后推广分布式发电与微网,还有以下问题需要解决:一是技术还不成熟,二是成本过高,三是电网协调控制能力有限。自智能电网开始建设以来,国家电网公司制定了战略发展框架,这个框架可以概括为:一个目标,两条主线,三个阶段,四个体系,五个内容,六个环节,如图1所示,并且发布了一二批智能电网试点项目,全面启动试点建设工作,试点共两批包括21大类228个项目,覆盖26个省份的试点业务范围(自治区、直辖市),包括发电、输电、变电、配电和电力调度、联系和信息沟通平台。组织制定“智能电网技术标准体系规划”和“智能电网重点设备(系统)发展规划”,向社会公布后,取得良好的社会反响。图1.1坚强智能电网建设的发展战略
21、框架图1.2.2国外智能电网的研究和发展美国在智能电网关键技术发展中,更注重关键技术的研究和分析评估工具的开发19。主要体现在以下几方面:1)进一步加大储能技术投入力度。近几年,能源部高级研究项目署(ARPAE)对电池和储能技术的投入不断加大,美国电池技术取得了重要进展。2012 年初,美国加州Envia 电池科技公司的研究人员研制出能量密度超过当前电池水平两倍以上,达到400 瓦时/千克的新型锂电池。2)云计算技术成为美国标准制定的新重点2011 年11 月,NIST 发布了名为云计算技术路线图(草案)的报告。NIST 认为,美国政府应该制定统一的云计算产品和服务标准,以便各机构在现有提供商
22、不能满足其需要时,可以很容易地将其业务转向新的提供商。否则,一旦缺乏标准,多个机构投资的大型云计算项目可能会因为出现更强的竞争对手而很快遭到淘汰。美国政府也非常重视应对云计算面临的特殊风险,如云存储的庞大规模以及联邦政府机构使用云存储可能带来数据风险。3)智能用电技术应用规模迅速扩大以基于智能电表的需求响应系统为代表的智能用电技术应用规模迅速扩大。2009 年美国联邦政府对720 万只智能电表进行补贴,2011 年对970 万只智能电表进行补贴。根据美国用电效率研究所预测,到2015 年,美国部署的智能电表将达到6500万只。值得关注的是,美国太平洋西北国家实验室(以下简称PNNL)比较重视智
23、能电网分析及评估工具的开发20。主要有以下5 个方面:1)在软件平台建设方面,开发了GridOPTICS软件平台,为智能电网运行和规划提供数据网络和管理、建模和分析、可视化与决策方面的支持。2)在大规模应急分析方面,PNNL 正利用实验室的高性能计算资源进行平行应急分析,应急计算速度已达9 600 次。随着速度的进一步加快,标准应急分析正从规划工具向操作工具转变。目前,大规模应急分析(N-x)作为一种实现可靠性和弹性的手段,具有无可比拟的优越性。3)在快速动态仿真方面,PNNL 的快速动态仿真系统也利用了高性能计算技术,预测未来电网动态,预测潜在问题,从而最大限度的发挥智能电网的协调控制能力。
24、此外,还可以模拟完整的拓扑结构,实时评估资产性能,进行可视化展示,从而提高资产利用率。4)在监测工具开发方面,PNNL 与蒙大拿技术学院以及怀俄明大学联合研发了一种新型的实时电网振荡检测工具,该工具可采用高级信号分析算法处理同步向量测量单元(PMU)的数据。在检测到振荡后,这种仪表会通过一种易读的可视化工具报告给操作员。美国的西部电力协调委员会控制中心将对其进行评估,评估活动已被纳入西部互联同步向量计划。5)在安全评估工开发方面,PNNL 开发了一种新型的自我评估工具电力行业网络安全性能成熟度模型,或称ES-C2M2。这种工具除了允许公用事业公司对自身的网络安全情况进行基准测试以外,还为他们提
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