CN109190814A - 一种能源互联网运营商的商业模式计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于能源互联网技术领域的一种能源互联网运营商的商业模式计算方法。该方法包括计算综合能源系统年总成本、传统能源系统年总成本、综合能源系统年总创造价值，以及通过制定价值分配调节系数，结合年光伏上网总量、年电动汽车充放电总量、年负荷总量以及当前的能源零售价格数据，对综合能源系统年总创造价值进行再分配，计算价值再分配后的能源零售价格。本发明能够实现能源互联网创造出的价值在多投资主体和用户之间进行合理的分配，根据设定的若干分配因子得到适应不同分配方案以适应多种分配需求。通过赋予各方参与能源互联网的投资与运营的动力，有利于能源互联网建设的顺利实施和推进，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于能源互联网技术领域，尤其涉及一种能源互联网运营商的商业模式计算方法。
背景技术
能源互联网示范工程的建设涵盖电、热、冷、气等多种能源形式，相比传统的售电的商业模式而言，能源互联网将改变原有能源系统“条块分割”的状况，把电、热、冷、气等多种能源形式在生产、输送、存储、消费等各个环节耦合起来，即：在各种新型的能量转换、储存与分配设备的支撑下，用户能够获取灵活、高效、即插即用的能量服务。此时，在能源消费侧，用户关于不同形式能源的需求是可调整、可转化的；在能源供应侧，将出现多家竞争性的能源服务供应商，甚至用户本身也可以成为能量供应者。另一方面，则是以互联网为载体，能够将能源系统中分散化的用户、差异化的能源、多元化的商业主体紧密联系起来。
能源互联网示范工程的建设需要合理的商业模式支撑。能源互联网横跨多个能源领域，除了能源基础设施的投资外，还包括信息平台以及能源服务商等横跨多个行业要素，因此能源互联网建设必然呈现多元投资、多主体参与运营的形态。
互联网思维强调以用户为中心、极致的用户体验、注重入口与流量、免费营销、众筹模式、数据为王、平台生态、跨界颠覆等等。这些基于互联网开放、平等、分享等理念衍生出来的思维模式，将颠覆能源产业等传统产业的经营模式。互联网思维下的商业模式将利用平等、开放、协作、分享的互联网精神，以获取用户价值为导向，提供创新服务，从而颠覆和重构整个商业价值链。目前最主要的有六种商业模式：(1)工具+社群+商业模式。其凭借社交工具的工具属性/社交属性/价值内容等核心功能过滤到海量的目标用户，继而添加商业功能；(2)长尾型商业模式。其通过实现大规模个性化定制，使得利基产品销售总额可以与传统面向大量用户销售少数拳头产品的销售模式媲美；(3)跨界商业模式。其通过减少中间环节，减少所有渠道不必要的损耗，减少产品从生产到进入用户手中所需要经历的环节来提高效率，降低成本；(4)免费商业模式。其以免费、好的产品吸引到很多的用户，然后通过新的产品或服务给不同的用户，在此基础上再构建商业模式；(5)O2O商业模式。其实现线上线下、虚实之间的深度融合，利用高效率、低成本的互联网信息技术，改造传统产业链中的低效率环节；(6)平台商业模式。其重点打造足够大的平台，产品更为多元化和多样化，更加重视用户体验和产品的闭环设计。然而以上列举的商业模式均没有着重关注将创造出的价值在多投资主体和用户之间进行合理的分配的问题。
能源互联网需要创新的商业模式实现其创造出的价值在多投资主体和用户之间进行合理的分配。只有多参与方与用户均能够分享能源互联网的价值，各方才能有动力参与能源互联网的投资与运营，能源互联网的建设才能够顺利实施和推进。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种能源互联网运营商的商业模式计算方法，其特征在于，包括：
步骤1：计算综合能源系统年总成本，包括综合能源系统建设投资成本和综合能源系统运营维护成本，其中综合能源系统运营维护成本还包括综合能源系统运行成本、综合能源系统维护成本和综合能源系统其他成本，所述综合能源系统年总成本的计算公式为：
式中，CMES为综合能源系统年总成本；为综合能源系统冷热电三联供设备建设成本等年值；为综合能源系统供电设施建设成本等年值；为综合能源系统供暖设施建设成本等年值；为综合能源系统供冷设施建设成本等年值；为综合能源系统生活热水供应设施建设成本等年值；为综合能源系统供气设施建设成本等年值；为综合能源系统二级系统建设成本等年值；CO为综合能源系统年运行成本；Cm为综合能源系统年维护成本；Celse为综合能源系统其他成本；
步骤2：计算传统能源系统年总成本，包括传统能源系统建设投资成本和传统能源系统运营成本，其中传统能源系统运营成本还包括传统能源系统运行成本、传统能源系统维护成本和传统能源系统其他成本，所述传统能源系统年总成本的计算公式为：
式中，CTES为传统能源系统年总成本，为传统能源系统供电设施建设成本等年值；为传统能源系统供暖设施建设成本等年值；为传统能源系统供冷设施建设成本等年值；为传统能源系统生活热水供应设施建设成本等年值；为传统能源系统供气设施建设成本等年值；为传统能源系统年运行成本；为传统能源系统年维护成本；为传统能源系统其他成本；
步骤3：计算综合能源系统年总创造价值，所述综合能源系统年总创造价值即传统能源系统年总成本与综合能源系统年总成本的差值，其计算公式为：
式中，Csum为综合能源系统年总创造价值，为传统能源系统与综合能源系统的供电设施建设成本差值，为传统能源系统与综合能源系统的供暖设施建设成本差值，为传统能源系统与综合能源系统的供冷设施建设成本差值，为传统能源系统与综合能源系统的生活热水供应设施建设成本差值，为传统能源系统与综合能源系统的供气设施建设成本差值，CO为传统能源系统与综合能源系统的年运行成本差值，ΔCm为传统能源系统与综合能源系统的年维护成本差值，ΔCelse为传统能源系统与综合能源系统的其他成本差值；
步骤4：通过制定价值分配调节系数，结合年光伏上网总量、年电动汽车充放电总量、年负荷总量以及当前的能源零售价格数据，对步骤3计算得到的综合能源系统年总创造价值进行再分配，计算价值再分配后的能源零售价格；所述对综合能源系统年总创造价值进行再分配是通过不同的商业模式在综合能源服务商和用户之间进行分配，即：
Csum＝CS+CD
式中，CS、CD分别为分配给综合能源服务商和用户的能源互联网综合能源系统价值。
由设备单位投资成本、设备建设容量/数量/长度、设备平均运行寿命、折现率数据计算综合能源系统建设投资成本，所述综合能源系统建设投资成本由冷热电三联供、供电、供暖、供冷、供生活热水、供气、二次系统七部分组成，具体计算方法为：
(I)冷热电三联供
1)计算冷热电三联供设备建设成本为：
式中，cCCHP为冷热电三联供机组单位容量的成本，PCCHP为冷热电三联供机组的建设容量；
2)将计算得到的建设投资成本在设备的运行寿命周期上进行等年分摊，得到建设成本等年值为：
式中，r为折现率，τ为设备平均运行寿命；
(II)供电
1)计算配电网设施的投资建设成本，包括：
光伏建设成本：
电动汽车充电桩成本：
输配电线路建设成本：
配电变压器建设成本：
储能成本：
式中，cPV、cEV、cTF、cES分别为单位容量光伏系统、单个电动汽车充电桩、单位长度输电线路、单位长度配电线路、单位容量配电变压器、单位储量蓄电池的成本；PPV、NEV、PTF、EES分别为光伏系统建设容量、电动汽车充电桩建设数量、输电线路建设长度、配电线路建设长度、配电变压器建设容量、蓄电池建设储量；
2)将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，求和得到供电设施建设总成本为：
式中，分别为光伏、电动汽车充电桩、输配电线路、配电变压器、电储能的建设成本等年值；
(III)供暖
1)计算供暖相关设施的投资建设成本，包括：
区域热网建设成本：
换热站建设成本：
地源热泵成本：
电采暖成本：
储热设备成本：
式中，cHL、cEX、cHP、cEHP、cHS分别为单位长度供热管网、单座换热站、单位容量地源热泵、单位容量电采暖设备、单位储量储热装置的成本，LHL、NEX、PHP、PEHP、EHS分别为区域供热管道的建设长度、换热站的建设数量、地源热泵的建设容量、电采暖设备的建设容量、储热装置的建设储量；
2)将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，得到供暖设施建设总成本为：
式中，分别是区域热网、换热站、地源热泵、电采暖、储热的建设成本等年值；
(IV)供冷
1)计算供冷相关设施的投资建设成本，包括：
电空调建设成本：
冰蓄冷设施建设成本：
式中，cCER、cCS分别为单位容量电空调和单位储量冰蓄冷设施的成本，PCER、ECS分别为电空调的建设容量、冰蓄冷设施的建设储量；
2)将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，得到供冷设施建设总成本为：
式中，分别为电空调、冰蓄冷的建设成本等年值；
(V)生活热水供应
1)计算生活热水供应相关设施的投资建设成本，包括：
光热设施建设成本：
楼宇燃气热水：
楼宇电热水：
式中，cPT、cGB、cEB分别为单位容量光热设施、单位容量燃气热水器、单位容量电热水器的成本，PPT、PGB、PEB分别为光热设施的建设容量、燃气锅炉的建设容量以及电锅炉的建设容量；
2)将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，求和得到生活热水设施建设总成本为：
式中，分别为光热、楼宇燃气热水、楼宇电热水的建设成本等年值；
(VI)供气
1)计算供气相关设施的投资建设成本，包括：
燃气调压柜建设成本：
输气管线建设成本：
式中，cST、cGL分别为单座燃气调压柜以及单位长度输气管线的成本，NST、LGL分别为燃气调压柜的建设数量以及输气管线的建设长度；
2)将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，求和得到供气设施建设总成本为：
式中，分别为燃气调压柜、输气管线的建设成本等年值；
(VII)二次系统
1)计算包括信息采集、传输、控制系统的二次系统投资建设成本，包括：
四表合一数据采集装置建设成本：
无线基站建设成本：
综合能量管理控制系统建设成本：
式中，cSM、cRBS分别为单台四表合一数据采集装置以及单座无线基站的成本，NSM、NRBS分别为四表合一数据采集装置以及单座无线基站的建设数量；
2)将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，得到二级系统建设总成本为：
式中，分别为四表合一数据采集装置、无线基站、综合能量管理控制系统的建设成本等年值。
由当前能源批发价格、用户负荷曲线、光伏出力预测曲线、设备运行效率、设备出力限额、线路/管道功率限额数据计算综合能源系统运行成本，以及年光伏上网总量、年电动汽车充放电总量、年负荷总量；所述综合能源系统运行成本包括购买电力成本、向区域外热网购买热能成本以及购买天然气成本，其计算模型为：
目标函数：
式中，cE(t)、cH、cG、cPV分别代表实时电价、购热价格、购气价格、光伏上网电价，PE(t)、PH(t)、PG(t)、PPV(t)分表代表t时刻系统输入的电功率、热功率、天然气流量以及光伏的上网功率；
约束条件：
(1)功率守恒约束(以电能为例)
式中，分为为所有用电设备的电功率输入和发电设备的电功率输出，为用户的实时用电负荷；
(2)能量转换设备输入输出约束：
Pout(t)＝η·Pin(t)式中，η为能量转换设备的能量转换效率；
(3)设备输出功率限制：
式中，Pout 、分别为设备输出功率的下限和上限；
(4)线路功率约束：
式中，Pline(t)、分别为线路上的传输功率及线路功率极限。
由设备单位维护成本、设备建设容量/数量/长度数据计算综合能源系统维护成本；所述综合能源系统维护成本的计算公式为：
式中，Cm为所有系统设备的年维护成本，是设备j在一年里的单位维护成本，Pj代表设备j的容量、储量、数量、长度中的任一种；
若无法得到单位维护成本的实际数值，则按照总建设投资的1％～2％来估算维护成本。
由贷款率、利率、税率、光伏补贴政策数据计算综合能源系统其他成本，所述综合能源系统其他成本包括贷款利息、政府税金和光伏补贴，其计算模型为：
Celse＝Cint+Ctax-CFIT
式中，Celse为综合能源系统其他成本，Cint为贷款利息，Ctax为政府税金，CFIT为光伏补贴；
其中光伏补贴CFIT等于光伏年发电量乘以度电补贴，度电补贴包括国家补贴和地方补贴。
根据用户负荷曲线得到的传统能源系统设备建设需求，计算传统能源系统建设投资成本；所述传统能源系统建设投资成本由供电、供暖、供冷、供生活热水、供气五部分组成，具体计算方法为：
(I)供电
1)假设传统能源系统中电负荷需求由购买的市电满足，计算供电相关设施的投资建设成本，包括：
输配电线路建设成本：
配电变压器建设成本：
2)将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，求和得到供电设施建设总成本为：
(II)供暖
1)假设传统能源系统中供暖负荷由向区域外热网购买的热量满足，计算供暖相关设施的投资建设成本，包括：
区域热网建设成本：
换热站建设成本：
2)将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，求和得到供暖设施建设总成本为：
(III)供冷
1)假设传统能源系统中供冷负荷由电空调满足，计算供冷相关设施的投资建设成本，包括：
电空调建设成本：
2)将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，得到供冷设施建设总成本为：
(IV)生活热水供应
1)假设传统能源系统中热水负荷一半由电热水满足，一半由燃气热水满足，计算生活热水供应相关设施的投资建设成本，包括：
楼宇电热水：
楼宇燃气热水：
2)将所有的设备建设成本折合成等年值，求和得到生活热水设施建设总成本为：
(V)供气
1)计算供气相关设施的投资建设成本，包括：
燃气调压柜建设成本：
输气管线建设成本:
2)将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，求和得到供气设施建设总成本为：
根据用户负荷曲线、设备运行效率数据计算传统能源系统运行成本；所述传统能源系统运行成本还包括购电成本、购热成本和购气成本，其计算公式为：
购电成本：
式中，分别为冷、热水负荷需求，ηCER、ηEB分别为电空调、电热水器的效率；
购热成本：
购气成本：
式中，ηGB为燃气热水的效率；为热负荷需求；为气负荷需求。
根据设备单位维护成本、传统能源系统设备建设需数据计算传统能源系统维护成本；所述传统能源系统维护成本的计算公式为：
由贷款率、利率、税率数据计算传统能源系统其他成本，所述传统能源系统其他成本还包括贷款利息和政府税金，其计算公式为：
式中，Celse为传统能源系统其他成本，Cint为贷款利息，Ctax为政府税金。
所述步骤4)计算价值再分配后的能源零售价格的具体方法为：
记αS、αD分别为综合能源服务商和用户的价值分配调节系数，则：
CS＝αSCsum
CD＝αDCsum
αS+αD＝1
式中，CD为用户分得的价值；CS为综合能源服务商分得的价值；
记βE、βG、βH、βC、βHW分别为电价、气价、供暖价格、供冷价格和热水供应价格的价值分配调节系数，其中电价包括光伏上网电价和电动汽车充放电价，则：
式中，Prk、分别为降价后和降价前用户购买能源的单位价格；
记γE、γPV、γEV分别为供电价格、光伏上网电价和电动汽车充放电价的价值分配调节系数，则各类型电价计算公式为：
(1)电价计算公式：
(2)光伏上网电价计算公式：
(3)电动汽车充电价计算公式：
(4)电动汽车放电价计算公式：
其中，
在热价、气价不变的情况下，电价的设定范围是：
在热价、电价不变的情况下，气价的设定范围是：
式中，分别为一年里光伏上网总功率、电动汽车充电、放电上网总功率；PrPV(t)、分别为光伏降价后和降价前的价格； 分别为电动汽车充电降价后和降价前的价格；分别为电动汽车放电降价后和降价前的价格。
本发明的有益效果在于：
本发明在分别计算综合能源系统和传统能源系统总成本的基础上得出能源互联网创造的价值，并设计一套商业模式实现其创造出的价值在多投资主体和用户之间进行合理的分配，根据设定的若干分配因子大小的不同可以得到适应不同的分配方案以适应多种分配目标和需求。本方法能够实现能源互联网创造出的价值在多投资主体和用户之间进行合理的分配，赋予各方参与能源互联网的投资与运营的动力，有利于能源互联网建设的顺利实施和推进，因而具有重要的现实意义和良好的应用前景。
附图说明
附图1为本发明提出的能源互联网运营商的商业模式计算方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
本方法中定义“时段”为一段固定的时间，且在同一个“时段”内所有变量的值保持不变，如图1所示的能源互联网运营商的商业模式计算方法流程图，所述方法包括以下步骤：
步骤1：计算综合能源系统年总成本，包括综合能源系统建设投资成本和综合能源系统运营维护成本，其中综合能源系统运营维护成本还包括综合能源系统运行成本、综合能源系统维护成本和综合能源系统其他成本，所述综合能源系统年总成本的计算公式为：
式中，CMES为综合能源系统年总成本；为综合能源系统冷热电三联供设备建设成本等年值；为综合能源系统供电设施建设成本等年值；为综合能源系统供暖设施建设成本等年值；为综合能源系统供冷设施建设成本等年值；为综合能源系统生活热水供应设施建设成本等年值；为综合能源系统供气设施建设成本等年值；为综合能源系统二级系统建设成本等年值；CO为综合能源系统年运行成本；Cm为综合能源系统年维护成本；Celse为综合能源系统其他成本。
步骤2：计算传统能源系统年总成本，包括传统能源系统建设投资成本和传统能源系统运营成本，其中传统能源系统运营成本还包括传统能源系统运行成本、传统能源系统维护成本和传统能源系统其他成本，所述传统能源系统年总成本的计算公式为：
式中，CTES为传统能源系统年总成本，为传统能源系统供电设施建设成本等年值；为传统能源系统供暖设施建设成本等年值；为传统能源系统供冷设施建设成本等年值；为传统能源系统生活热水供应设施建设成本等年值；为传统能源系统供气设施建设成本等年值；为传统能源系统年运行成本；为传统能源系统年维护成本；为传统能源系统其他成本。
步骤3：计算综合能源系统年总创造价值，所述综合能源系统年总创造价值即传统能源系统年总成本与综合能源系统年总成本的差值，其计算公式为：
式中，Csum为综合能源系统年总创造价值，为传统能源系统与综合能源系统的供电设施建设成本差值，为传统能源系统与综合能源系统的供暖设施建设成本差值，为传统能源系统与综合能源系统的供冷设施建设成本差值，为传统能源系统与综合能源系统的生活热水供应设施建设成本差值，为传统能源系统与综合能源系统的供气设施建设成本差值，ΔCO为传统能源系统与综合能源系统的年运行成本差值，ΔCm为传统能源系统与综合能源系统的年维护成本差值，ΔCelse为传统能源系统与综合能源系统的其他成本差值；
步骤4：通过制定价值分配调节系数，结合年光伏上网总量、年电动汽车充放电总量、年负荷总量以及当前的能源零售价格数据，对步骤3计算得到的综合能源系统年总创造价值进行再分配，计算价值再分配后的能源零售价格；所述对综合能源系统年总创造价值进行再分配是通过不同的商业模式在综合能源服务商和用户之间进行分配，即：
Csum＝CS+CD
式中，CS、CD分别为分配给综合能源服务商和用户的能源互联网综合能源系统价值。
具体地，所述步骤1中计算的综合能源系统年总成本包括综合能源系统建设投资成本和运营维护成本两部分，其中，综合能源系统建设投资成本分成冷热电三联供、供电、供暖、供冷、供气、供生活热水、二次系统这几个相关部分，运营维护成本包括运行成本、维护成本以及其他成本三部分。各项成本的计算方法如下所述：
(1)综合能源系统建设投资成本
由设备单位投资成本、设备建设容量/数量/长度、设备平均运行寿命、折现率数据计算综合能源系统建设投资成本，所述综合能源系统建设投资成本由冷热电三联供、供电、供暖、供冷、供生活热水、供气、二次系统七部分组成，具体计算方法为：
(I)冷热电三联供设备
1)计算冷热电三联供设备建设成本为：
式中，cCCHP为冷热电三联供机组单位容量的成本，PCCHP为冷热电三联供机组的建设容量；
2)将计算得到的建设投资成本在设备的运行寿命周期上进行等年分摊，得到建设成本等年值为：
式中，r为折现率，τ为设备平均运行寿命；
(II)配电网
配电网设施的投资建设成本包括：
1)光伏建设成本：
2)电动汽车充电桩成本：
3)输配电线路建设成本：
4)配电变压器建设成本：
5)储能成本：
式中，cPV、cEV、cTF、cES分别为单位容量光伏系统、单个电动汽车充电桩、单位长度输电线路、单位长度配电线路、单位容量配电变压器、单位储量蓄电池的成本；PPV、NEV、PTF、EES分别为光伏系统建设容量、电动汽车充电桩建设数量、输电线路建设长度、配电线路建设长度、配电变压器建设容量、蓄电池建设储量；
将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，求和得到供电设施建设总成本为：
式中，分别为光伏、电动汽车充电桩、输配电线路、配电变压器、电储能的建设成本等年值。
(III)供暖设施
供暖相关设施的投资建设成本包括：
1)区域热网建设成本：
2)换热站建设成本：
3)地源热泵成本：
4)电采暖成本：
5)储热设备成本：
式中，cHL、cEX、cHP、cEHP、cHS分别为单位长度供热管网、单座换热站、单位容量地源热泵、单位容量电采暖设备、单位储量储热装置的成本，LHL、NEX、PHP、PEHP、EHS分别为区域供热管道的建设长度、换热站的建设数量、地源热泵的建设容量、电采暖设备的建设容量、储热装置的建设储量；
同样的，将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，得到供暖设施建设总成本为：
式中，分别是区域热网、换热站、地源热泵、电采暖、储热的建设成本等年值。
(IV)供冷设施
供冷相关设施的投资建设成本包括：
1)电空调建设成本：
2)冰蓄冷设施建设成本：
式中，cCER、cCS分别为单位容量电空调和单位储量冰蓄冷设施的成本，PCER、ECS分别为电空调的建设容量、冰蓄冷设施的建设储量；
将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，得到供冷设施建设总成本为：
式中，分别为电空调、冰蓄冷的建设成本等年值。
(V)生活热水供应
生活热水供应相关设施的投资建设成本包括：
1)光热设施建设成本：
2)楼宇燃气热水：
3)楼宇电热水：
式中，cPT、cGB、cEB分别为单位容量光热设施、单位容量燃气热水器、单位容量电热水器的成本，PPT、PGB、PEB分别为光热设施的建设容量、燃气锅炉的建设容量以及电锅炉的建设容量；
将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，求和得到生活热水设施建设总成本为：
式中，分别为光热、楼宇燃气热水、楼宇电热水的建设成本等年值。
(VI)供气设施
供气相关设施的投资建设成本包括：
1)燃气调压柜建设成本：
2)输气管线建设成本：
式中，cST、cGL分别为单座燃气调压柜以及单位长度输气管线的成本，NST、LGL分别为燃气调压柜的建设数量以及输气管线的建设长度；
将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，求和得到供气设施建设总成本为：
式中，分别为燃气调压柜、输气管线的建设成本等年值。
(VII)二次系统
二次系统即信息采集、传输、控制系统，其投资建设成本包括：
1)四表合一数据采集装置建设成本：
2)无线基站建设成本：
3)综合能量管理控制系统建设成本：
式中，cSM、cRBS分别为单台四表合一数据采集装置以及单座无线基站的成本，NSM、NRBS分别为四表合一数据采集装置以及单座无线基站的建设数量；
将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，得到二级系统建设总成本为：
式中，分别为四表合一数据采集装置、无线基站、综合能量管理控制系统的建设成本等年值。
(2)综合能源系统运行成本
区域能源互联网综合能源系统的运行成本主要对应购买电力、向区域外热网购买热能、购买天然气的成本。由于综合能源系统内部各种能源存在紧密的耦合互补关系，所以各种能源的购买量与其对应的负荷需求没有一一对应关系。为求解运行成本需求解优化问题，得到系统总运行成本最小时的能源购买策略。本发明利用当前能源批发价格、用户负荷曲线、光伏出力预测曲线、设备运行效率、设备出力限额、线路/管道功率限额数据计算综合能源系统运行成本，以及年光伏上网总量、年电动汽车充放电总量、年负荷总量；所述综合能源系统运行成本包括购买电力成本、向区域外热网购买热能成本以及购买天然气成本，其计算模型为：
目标函数：
式中，cE(t)、cH、cG、cPV分别代表实时电价、购热价格、购气价格、光伏上网电价，PE(t)、PH(t)、PG(t)、PPV(t)分表代表t时刻系统输入的电功率、热功率、天然气流量以及光伏的上网功率；
约束条件：
功率守恒约束(以电能为例):
式中，分为为所有用电设备的电功率输入和发电设备的电功率输出，为用户的实时用电负荷；
能量转换设备输入输出约束：
Pout(t)＝η·Pin(t)式中，η为能量转换设备的能量转换效率；
设备输出功率限制：
式中，Pout 、分别为设备输出功率的下限和上限；
线路功率约束：
式中，Pline(t)、分别为线路上的传输功率及线路功率极限。
将优化时间周期取为一年，求解上述计算模型即可得到综合能源系统的最小年运行成本及相应的能源购买策略、年光伏上网总量以及电动汽车充电、放电上网总功率。
(3)综合能源系统维护成本
本发明利用设备单位维护成本、设备建设容量/数量/长度数据计算综合能源系统维护成本，其计算公式为：
式中，Cm为所有系统设备的年维护成本，是设备j在一年里的单位维护成本，Pj代表设备j的容量、储量、数量、长度中的任一种；
若无法准确得到单位维护成本的实际数值，则按照总建设投资的1％～2％来估算维护成本。
(4)综合能源系统其他成本
本发明利用贷款率、利率、税率、光伏补贴政策数据计算综合能源系统其他成本，所述综合能源系统其他成本包括贷款利息、政府税金和光伏补贴，其计算模型为：
Celse＝Cint+Ctax-CFIT
式中，Celse为综合能源系统其他成本，Cint为贷款利息，Ctax为政府税金，CFIT为光伏补贴；
其中光伏补贴CFIT等于光伏年发电量乘以度电补贴，度电补贴包括国家补贴和地方补贴。
综上，将求得的各项成本求和可得到综合能源系统年总成本：
具体的，所述步骤2计算传统能源系统年总成本，包括初期建设投资成本以及运营维护成本。建设投资成本分成供电、供暖、供冷、供气、供生活热水这几个相关部分；运营成本包括运行成本、维护成本以及其他成本三部分。各项成本的计算方法如下所述：
(1)传统能源系统建设投资成本
本发明根据用户负荷曲线得到的传统能源系统设备建设需求，计算传统能源系统建设投资成本，所述传统能源系统建设投资成本由供电、供暖、供冷、供生活热水、供气五部分组成，具体计算方法为：
(I)供电设施
假设传统能源系统中电负荷需求由购买的市电满足，计算供电相关设施的投资建设成本，包括：
输配电线路建设成本：
配电变压器建设成本：
由于在传统能源系统中用户的电负荷需求只由购买的市电满足，因此上述输配电线路建设情况、配电变压器的容量需要相应地由电负荷大小以及容载比进行估算。对于传统能源系统中的设备建设情况同样需要由负荷大小进行反向估算，不再重复说明。
将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，求和得到供电设施建设总成本为：
(II)供暖设施
假设传统能源系统中供暖负荷由向区域外热网购买的热量满足，计算供暖相关设施的投资建设成本，包括：
区域热网建设成本：
换热站建设成本：
将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，求和得到供暖设施建设总成本为：
(III)供冷设施
假设传统能源系统中供冷负荷由电空调满足，则供冷相关设施的投资建设成本包括：
电空调建设成本：
将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，得到供冷设施建设总成本为：
(IV)生活热水供应
假设传统能源系统中热水负荷一半由电热水满足，一半由燃气热水满足，则生活热水供应相关设施的投资建设成本包括：
楼宇电热水：
楼宇燃气热水：
将所有的设备建设成本折合成等年值，求和得到生活热水设施建设总成本为：
式中各参数定义已在上文中说明。
(V)供气设施
供气相关设施的投资建设成本包括：
燃气调压柜建设成本：
输气管线建设成本:
将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，求和得到供气设施建设总成本为：
(2)系统运行成本
由于传统能源系统中各子系统是相对独立的，因此可以直接由负荷曲线反推系统的购电、购热、购气量及相应成本。本发明根据用户负荷曲线、设备运行效率数据计算传统能源系统运行成本，其计算公式为：
购电成本：
式中，分别为冷、热水负荷需求，ηCER、ηEB分别为电空调、电热水器的效率；
购热成本：
购气成本：
式中，ηGB为燃气热水的效率；为热负荷需求；为气负荷需求。其余参数定义已在上文中说明。
则系统总运行成本为：
(3)系统维护成本
本发明根据设备单位维护成本、传统能源系统设备建设需数据计算传统能源系统维护成本；所述传统能源系统维护成本的计算公式为：
(4)其他成本
本发明由贷款率、利率、税率数据计算传统能源系统其他成本，所述传统能源系统其他成本还包括贷款利息和政府税金，其计算公式为：
式中，Celse为传统能源系统其他成本，Cint为贷款利息，Ctax为政府税金。
综上，得到传统能源系统年总成本为：
具体的，所述步骤3中，传统能源系统的建设运营比综合能源系统的建设运营成本多出的部分即是能源互联网综合能源系统创造出的价值效益Csum，其计算公式为：
具体的，所述步骤4中，能源互联网综合能源系统创造出的价值需要在综合能源服务商和用户之间进行分配，价值分配给用户的具体体现形式就是电价(包括电动汽车充电价格)、气价、供暖价格、供冷价格、热水供应价格的降低，以及光伏上网价格和电动汽车放电上网价格的提高。本发明将能源互联网综合能源系统创造出的价值通过不同的商业模式在综合能源服务商和用户之间进行分配，即：
Csum＝CS+CD
式中CS、CD分别为综合能源服务商和用户分摊到的能源互联网创造的价值。
通过对综合能源系统年总创造价值进行再分配，计算价值再分配后的能源零售价格，具体计算方法为：
记αS、αD分别为综合能源服务商和用户的价值分配调节系数，则：
CS＝αSCsum
CD＝αDCsum
αS+αD＝1
式中，CD为用户分得的价值；CS为综合能源服务商分得的价值。
记βE、βG、βH、βC、βHW分别为电价、气价、供暖价格、供冷价格和热水供应价格的价值分配调节系数，其中电价包括光伏上网电价和电动汽车充放电价，则：
式中，Prk、分别为降价后和降价前用户购买能源k的单位价格，其中(E＝电、G＝气、H＝热、C＝冷、HW＝热水)。
下面分别推导各类电价的制定方法，记γE、γPV、γEV分别为供电价格、光伏上网电价和电动汽车充放电价的价值分配调节系数，则各类型电价计算公式为：
(1)电价计算公式：
(2)光伏上网电价计算公式：
(3)电动汽车充电价计算公式：
(4)电动汽车放电价计算公式：
其中，
式中，分别为一年里光伏上网总功率、电动汽车充电、放电上网总功率；PrPV(t)、分别为光伏降价后和降价前的价格； 分别为电动汽车充电降价后和降价前的价格；分别为电动汽车放电降价后和降价前的价格。
下面分析几种典型的价格制定方案
(I)区域能源互联网创造的价值完全由综合能源服务商享有，即：
在这种情形下所有价格保持不改变。
(II)区域能源互联网创造的价值完全由用户享有，且均用于降电价，即：
αS＝0
αD＝1
βE＝1
βk＝0,k＝G,H,C,HW
γk根据一年里用电负荷总量、光伏上网总功率、电动汽车充电、放电上网总功率的比值进行设定：
则各种价格制定为：
(III)区域能源互联网创造的价值由综合能源服务商和用户共同享有，且价值在两个主体和各种能源上均摊，
在这种情形下有：
同样，γk根据一年里用电负荷总量、光伏上网总功率、电动汽车充电、放电上网总功率的比值进行设定。
则各种价格的制定为：
综上几种情况可知，在热价、气价不变的情况下，电价的设定范围是：
在热价、电价不变的情况下，气价的设定范围是：
需要说明的是，在上述商业模式的计算过程中，分配的价值均为综合能源系统由于多能源耦合而额外创造的价值，原有的电力系统的配电的利润、供热系统与供气系统的利润均没有计入，因此无论综合能源系统的价值全部分配给综合能源服务商(αS＝0，αD＝1)还是全部分配给用户(αS＝1，αD＝0)，综合能源服务商均能够保证传统能源系统供电、供热以及供气部分的正常利润。
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种能源互联网运营商的商业模式计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：计算综合能源系统年总成本，包括综合能源系统建设投资成本和综合能源系统运营维护成本，其中综合能源系统运营维护成本还包括综合能源系统运行成本、综合能源系统维护成本和综合能源系统其他成本，所述综合能源系统年总成本的计算公式为：
式中，CMES为综合能源系统年总成本；为综合能源系统冷热电三联供设备建设成本等年值；为综合能源系统供电设施建设成本等年值；为综合能源系统供暖设施建设成本等年值；为综合能源系统供冷设施建设成本等年值；为综合能源系统生活热水供应设施建设成本等年值；为综合能源系统供气设施建设成本等年值；为综合能源系统二级系统建设成本等年值；CO为综合能源系统年运行成本；Cm为综合能源系统年维护成本；Celse为综合能源系统其他成本；
步骤2：计算传统能源系统年总成本，包括传统能源系统建设投资成本和传统能源系统运营成本，其中传统能源系统运营成本还包括传统能源系统运行成本、传统能源系统维护成本和传统能源系统其他成本，所述传统能源系统年总成本的计算公式为：
式中，CTES为传统能源系统年总成本，为传统能源系统供电设施建设成本等年值；为传统能源系统供暖设施建设成本等年值；为传统能源系统供冷设施建设成本等年值；为传统能源系统生活热水供应设施建设成本等年值；为传统能源系统供气设施建设成本等年值；为传统能源系统年运行成本；为传统能源系统年维护成本；为传统能源系统其他成本；
步骤3：计算综合能源系统年总创造价值，所述综合能源系统年总创造价值即传统能源系统年总成本与综合能源系统年总成本的差值，其计算公式为：
式中，Csum为综合能源系统年总创造价值，为传统能源系统与综合能源系统的供电设施建设成本差值，为传统能源系统与综合能源系统的供暖设施建设成本差值，为传统能源系统与综合能源系统的供冷设施建设成本差值，为传统能源系统与综合能源系统的生活热水供应设施建设成本差值，为传统能源系统与综合能源系统的供气设施建设成本差值，ΔCO为传统能源系统与综合能源系统的年运行成本差值，ΔCm为传统能源系统与综合能源系统的年维护成本差值，ΔCelse为传统能源系统与综合能源系统的其他成本差值；
步骤4：通过制定价值分配调节系数，结合年光伏上网总量、年电动汽车充放电总量、年负荷总量以及当前的能源零售价格数据，对步骤3计算得到的综合能源系统年总创造价值进行再分配，计算价值再分配后的能源零售价格；所述对综合能源系统年总创造价值进行再分配是通过不同的商业模式在综合能源服务商和用户之间进行分配，即：
Csum＝CS+CD
式中，CS、CD分别为分配给综合能源服务商和用户的能源互联网综合能源系统价值。
2.根据权利要求1所述的一种能源互联网运营商的商业模式计算方法，其特征在于，由设备单位投资成本、设备建设容量/数量/长度、设备平均运行寿命、折现率数据计算综合能源系统建设投资成本，所述综合能源系统建设投资成本由冷热电三联供、供电、供暖、供冷、供生活热水、供气、二次系统七部分组成，具体计算方法为：
(I)冷热电三联供
1)计算冷热电三联供设备建设成本为：
式中，cCCHP为冷热电三联供机组单位容量的成本，PCCHP为冷热电三联供机组的建设容量；
2)将计算得到的建设投资成本在设备的运行寿命周期上进行等年分摊，得到建设成本等年值为：
式中，r为折现率，τ为设备平均运行寿命；
(II)供电
1)计算配电网设施的投资建设成本，包括：
光伏建设成本：
电动汽车充电桩成本：
输配电线路建设成本：
配电变压器建设成本：
储能成本：
式中，cPV、cEV、cTF、cES分别为单位容量光伏系统、单个电动汽车充电桩、单位长度输电线路、单位长度配电线路、单位容量配电变压器、单位储量蓄电池的成本；PPV、NEV、PTF、EES分别为光伏系统建设容量、电动汽车充电桩建设数量、输电线路建设长度、配电线路建设长度、配电变压器建设容量、蓄电池建设储量；
2)将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，求和得到供电设施建设总成本为：
式中，分别为光伏、电动汽车充电桩、输配电线路、配电变压器、电储能的建设成本等年值；
(III)供暖
1)计算供暖相关设施的投资建设成本，包括：
区域热网建设成本：
换热站建设成本：
地源热泵成本：
电采暖成本：
储热设备成本：
式中，cHL、cEX、cHP、cEHP、cHS分别为单位长度供热管网、单座换热站、单位容量地源热泵、单位容量电采暖设备、单位储量储热装置的成本，LHL、NEX、PHP、PEHP、EHS分别为区域供热管道的建设长度、换热站的建设数量、地源热泵的建设容量、电采暖设备的建设容量、储热装置的建设储量；
2)将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，得到供暖设施建设总成本为：
式中，分别是区域热网、换热站、地源热泵、电采暖、储热的建设成本等年值；
(IV)供冷
1)计算供冷相关设施的投资建设成本，包括：
电空调建设成本：
冰蓄冷设施建设成本：
式中，cCER、cCS分别为单位容量电空调和单位储量冰蓄冷设施的成本，PCER、ECS分别为电空调的建设容量、冰蓄冷设施的建设储量；
2)将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，得到供冷设施建设总成本为：
式中，分别为电空调、冰蓄冷的建设成本等年值；
(V)生活热水供应
1)计算生活热水供应相关设施的投资建设成本，包括：
光热设施建设成本：
楼宇燃气热水：
楼宇电热水：
式中，cPT、cGB、cEB分别为单位容量光热设施、单位容量燃气热水器、单位容量电热水器的成本，PPT、PGB、PEB分别为光热设施的建设容量、燃气锅炉的建设容量以及电锅炉的建设容量；
2)将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，求和得到生活热水设施建设总成本为：
式中，分别为光热、楼宇燃气热水、楼宇电热水的建设成本等年值；
(VI)供气
1)计算供气相关设施的投资建设成本，包括：
燃气调压柜建设成本：
输气管线建设成本：
式中，cST、cGL分别为单座燃气调压柜以及单位长度输气管线的成本，NST、LGL分别为燃气调压柜的建设数量以及输气管线的建设长度；
2)将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，求和得到供气设施建设总成本为：
式中，分别为燃气调压柜、输气管线的建设成本等年值；
(VII)二次系统
1)计算包括信息采集、传输、控制系统的二次系统投资建设成本，包括：
四表合一数据采集装置建设成本：
无线基站建设成本：
综合能量管理控制系统建设成本：
式中，cSM、cRBS分别为单台四表合一数据采集装置以及单座无线基站的成本，NSM、NRBS分别为四表合一数据采集装置以及单座无线基站的建设数量；
2)将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，得到二级系统建设总成本为：
式中，分别为四表合一数据采集装置、无线基站、综合能量管理控制系统的建设成本等年值。
3.根据权利要求1所述的一种能源互联网运营商的商业模式计算方法，其特征在于，由当前能源批发价格、用户负荷曲线、光伏出力预测曲线、设备运行效率、设备出力限额、线路/管道功率限额数据计算综合能源系统运行成本，以及年光伏上网总量、年电动汽车充放电总量、年负荷总量；所述综合能源系统运行成本包括购买电力成本、向区域外热网购买热能成本以及购买天然气成本，其计算模型为：
目标函数：
式中，cE(t)、cH、cG、cPV分别代表实时电价、购热价格、购气价格、光伏上网电价，PE(t)、PH(t)、PG(t)、PPV(t)分表代表t时刻系统输入的电功率、热功率、天然气流量以及光伏的上网功率；
约束条件：
(1)功率守恒约束(以电能为例)
式中，分为为所有用电设备的电功率输入和发电设备的电功率输出，为用户的实时用电负荷；
(2)能量转换设备输入输出约束：
Pout(t)＝η·Pin(t)式中，η为能量转换设备的能量转换效率；
(3)设备输出功率限制：
式中，Pout 、分别为设备输出功率的下限和上限；
(4)线路功率约束：
式中，Pline(t)、分别为线路上的传输功率及线路功率极限。
4.根据权利要求1所述的一种能源互联网运营商的商业模式计算方法，其特征在于，由设备单位维护成本、设备建设容量/数量/长度数据计算综合能源系统维护成本；所述综合能源系统维护成本的计算公式为：
式中，Cm为所有系统设备的年维护成本，是设备j在一年里的单位维护成本，Pj代表设备j的容量、储量、数量、长度中的任一种；
若无法得到单位维护成本的实际数值，则按照总建设投资的1％～2％来估算维护成本。
5.根据权利要求1所述的一种能源互联网运营商的商业模式计算方法，其特征在于，由贷款率、利率、税率、光伏补贴政策数据计算综合能源系统其他成本，所述综合能源系统其他成本包括贷款利息、政府税金和光伏补贴，其计算模型为：
Celse＝Cint+Ctax-CFIT
式中，Celse为综合能源系统其他成本，Cint为贷款利息，Ctax为政府税金，CFIT为光伏补贴；
其中光伏补贴CFIT等于光伏年发电量乘以度电补贴，度电补贴包括国家补贴和地方补贴。
6.根据权利要求1所述的一种能源互联网运营商的商业模式计算方法，其特征在于，根据用户负荷曲线得到的传统能源系统设备建设需求，计算传统能源系统建设投资成本；所述传统能源系统建设投资成本由供电、供暖、供冷、供生活热水、供气五部分组成，具体计算方法为：
(I)供电
1)假设传统能源系统中电负荷需求由购买的市电满足，计算供电相关设施的投资建设成本，包括：
输配电线路建设成本：
配电变压器建设成本：
2)将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，求和得到供电设施建设总成本为：
(II)供暖
1)假设传统能源系统中供暖负荷由向区域外热网购买的热量满足，计算供暖相关设施的投资建设成本，包括：
区域热网建设成本：
换热站建设成本：
2)将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，求和得到供暖设施建设总成本为：
(III)供冷
1)假设传统能源系统中供冷负荷由电空调满足，计算供冷相关设施的投资建设成本，包括：
电空调建设成本：
2)将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，得到供冷设施建设总成本为：
(IV)生活热水供应
1)假设传统能源系统中热水负荷一半由电热水满足，一半由燃气热水满足，计算生活热水供应相关设施的投资建设成本，包括：
楼宇电热水：
楼宇燃气热水：
2)将所有的设备建设成本折合成等年值，求和得到生活热水设施建设总成本为：
(V)供气
1)计算供气相关设施的投资建设成本，包括：
燃气调压柜建设成本：
输气管线建设成本:
2)将上述计算得到的所有的设备建设成本折合成等年值，求和得到供气设施建设总成本为：
7.根据权利要求1所述的一种能源互联网运营商的商业模式计算方法，其特征在于，根据用户负荷曲线、设备运行效率数据计算传统能源系统运行成本；所述传统能源系统运行成本还包括购电成本、购热成本和购气成本，其计算公式为：
购电成本：
式中，分别为冷、热水负荷需求，ηCER、ηEB分别为电空调、电热水器的效率；
购热成本：
购气成本：
式中，ηGB为燃气热水的效率；为热负荷需求；为气负荷需求。
8.根据权利要求1所述的一种能源互联网运营商的商业模式计算方法，其特征在于，根据设备单位维护成本、传统能源系统设备建设需数据计算传统能源系统维护成本；所述传统能源系统维护成本的计算公式为：
9.根据权利要求1所述的一种能源互联网运营商的商业模式计算方法，其特征在于，由贷款率、利率、税率数据计算传统能源系统其他成本，所述传统能源系统其他成本还包括贷款利息和政府税金，其计算公式为：
式中，Celse为传统能源系统其他成本，Cint为贷款利息，Ctax为政府税金。
10.根据权利要求1所述的一种能源互联网运营商的商业模式计算方法，其特征在于，所述步骤4)计算价值再分配后的能源零售价格的具体方法为：
记αS、αD分别为综合能源服务商和用户的价值分配调节系数，则：
CS＝αSCsum
CD＝αDCsum
αS+αD＝1
式中，CD为用户分得的价值；CS为综合能源服务商分得的价值；
记βE、βG、βH、βC、βHW分别为电价、气价、供暖价格、供冷价格和热水供应价格的价值分配调节系数，其中电价包括光伏上网电价和电动汽车充放电价，则：
式中，Prk、分别为降价后和降价前用户购买能源的单位价格；
记γE、γPV、γEV分别为供电价格、光伏上网电价和电动汽车充放电价的价值分配调节系数，则各类型电价计算公式为：
(1)电价计算公式：
(2)光伏上网电价计算公式：
(3)电动汽车充电价计算公式：
(4)电动汽车放电价计算公式：
其中，
在热价、气价不变的情况下，电价的设定范围是：
在热价、电价不变的情况下，气价的设定范围是：
式中，分别为一年里光伏上网总功率、电动汽车充电、放电上网总功率；PrPV(t)、分别为光伏降价后和降价前的价格； 分别为电动汽车充电降价后和降价前的价格；分别为电动汽车放电降价后和降价前的价格。
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