城市能源数字化的核心架构可以通过四个方面体现，即多能协同能源网络（物理层）、信息物 理能源系统（信息层）、创新模式能源运营(应用层)及公平高效能源机制（机制层）。
城市能源数字化的物理层是为实现多能协同能源网络而搭建的基础设施层。其以电力网络为 主体骨架，融合气、热等网络，覆盖包括能源生产、能源传输、能源消费、能源存储、能源转换的整 个能源链。
城市能源数字化的物理层以电力系统为核心，并结合冷、热、水、天然气等其他能源类型形成 复杂的设备级、站点级和微网级能源系统，涉及能源生产、消费、存储等能源链全环节。
设备级能源系统适用于城市中的建筑楼宇，包括燃气发电机组、制冷机组、余热利用机组等 组成的冷热电联供系统，通过在需求侧内部或附近发电，大大减少电力在输配过程中的传输损 失，并利用发电产生的余热来满足冷热需求，从而提高系统能源的综合利用率。
站点级的能源站系统适用于城市一般商业住宅园区等，光伏、生物质、燃气等发电机组、地源 热泵、制冷机组、电锅炉等各类机组按季节分时段间歇运行。
微网级的多能互补系统适用于城市工业园区、公共商业和民用建筑的采暖、制冷、电力、蒸 汽、热水和除湿等多种能源的联供需求，由微型电源、负荷、电力网络、热力网络、储能系统、电子 电力装备、通信设备等能源系统各类元素组成，通过深度融合互动，以微网形式实现能源按需转 换和多能协调互补。结合城市各区域能源资源及能源需求情况，多能互补系统将天然气冷热电系 统、分布式可再生能源发电/制热、储热/储冷/储气/储电、智慧交通综合能源体、智能家居、智能 建筑等能源系统结合为一体，形成微网，为城市用户提供多种能源服务，促进电力削峰填谷，实现 冷、热、气、电的多重保障供应，提高城市供能可靠性。
城市能源数字化的信息层是融合信息物理能源系统的重要衔接层。物联网、大数据、移动互 联网等信息技术的飞速发展,可为涵盖能源生产、传输、消费、存储、转换整个能源链条的效率、经 济、安全提供有效支撑。信息物理融合系统（CPS）紧密耦合，信息流将贯穿于能源互联网的全生 命周期，包括规划、设计、建设、运营、使用、监控、维护、资产管理和资产评估与交易。能源互联网信息层包括“无所不在的智能传感”、“多元通信、万物互联”及“双向互动、多表 合一”。
无所不在的
智能传感 “无所不在的智能传感”指部署终端智能电表及非入侵式测量设备等，以 实现对电力系统、水/电/气等各种能源信息的全景感知，完成数据的初始采 集。应用于城市能源数字化的智能传感需要充分考虑城市能源系统“点多面 广、场景庞杂”的特点，对其各个环节全面进行实时监测，从而为城市能源数 字化转型提供有效的数据支撑。
多元通信 万物互联
全面高效的智能传感使得海量物联终端源源不断地产生数据，因此对传输能 力提出了更高的要求。“多元通信、万物互联”指以高带宽光纤为骨干，5G、 Wi-Fi、传感器网络为补充的通信系统，深度融合电网与“云大物移智链”等数字 化技术，从而建立立体化、高效的传输网络，解决能源业务传输需求与能力不匹配 问题。
双向互动 多表合一
“双向互动、多表合一”指通过协同控制的管控平台等对各类能源进行统一 调度管理，保证能源自身的安全、高效、稳定运行和能源子系统间的协调互动，从 而实现高效便捷的综合能源服务。信息层是能源互联网的智慧支撑，主要是通过 建立安全高速的通信系统和全面高效的综合管控平台，实现能源系统高度智能、 可管可控，实现物理层和应用层信息的互联互通。如图11所示，在信息层，智慧能 源解决方案通过红外图像、视频监控、轴系振动等智能传感实现发电机组智能感 知与数据采集，并通过大数据平台、移动平台等智能平台对数据汇集和整理，实 现场站、集控中心、区域运营中心、集团的统一调度管理，从而实现全面智能化。
城市能源数字化的应用层是通过创新模式实现能源运营的价值增值层。创新模式能源运营 要充分运用互联网思维,以用户为中心,实现业务价值。在具有活力的市场环境下,包括能源生产、传 输、消费、存储、转换的整个能源链相关方均能广泛参与,改变原有能源系统“条块分割”的状况， 把电、热、冷、气等多种能源形式耦合起来，并能够基于大数据、云计算、移动互联网等新一代信息 技术，使得能源链各个环节的商业模式发生颠覆性的变革。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。而互联网以信息为纽带，以数据为资源，以互联为手段，一方面能 够充分测量、采集、分析能源从生产到消费全流程丰富的数据信息，使得各个环节变得更加可观、 可测和可控，使得用户对于自身的能源消费行为能够具有更加深刻的了解，系统运营商对于设备 的运行状态能够具有更加准确的判断；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，扩大市场成员的交互范围与频度，降低 交易成本，显著提高市场成员参与能源交易的便利性与存在感。多种能源形式的融合和互联网精 神的渗透必将催生一个竞争充分、多边对等、主动参与的全新的城市能源系统生态圈。
城市能源数字化下，互联网+能源供应商、能源服务商、能源监管者、能源终端 用户的各种创新模式能源运营应运而生，在此过程中，第三方平台的接入可以使得主体间的管理和 交易更加高效。能源服务商在建立与能源供应商、能源终端用户的线上线下连接中，面临着不同平 台数据孤岛难以解决的问题，而综合能源服务平台作为模式创新的第三方平台，以数字化技术为基础，轻松连接数据孤岛，满足能源服务商各类细分场景需求。另外，能够提供精准灵活碳排放盘 查的碳盘查平台可为能源监管者和能源终端用户提供增值服务：对企业终端用户来说，纳入国家 要求控排和碳交易的企业可通过碳盘查平台自行接入数据源，自由进行多种碳盘查计算并进行数 据分析、方案对比、数据存证；对于政府监管机构，建立碳盘查平台可以降低收集辖区内碳中和数 据的难度，对大量、琐碎、分散的数据进行高效整合，降低监管的人力成本和时间成本。此外，还 有面向能源供应商的智慧电厂底座平台、工业大数据平台，面向能源终端用户的充电站数字化平 台，面向监管者的新能源充电安全监管大数据平台等，都是通过模式创新实现能源运营的各种新 的业态与商业模式，支持 B2B（企业对企业）、 B2C（企业对消费者）、 C2B（消费者对企业）、 C2C（消费者对消费者）、 O2O（线上线下）等多种形态的商业模式。
最后，城市能源系统需要通过公平高效的体制机制作为保障，其贯穿于基础底层到应用创 新。体制机制作为城市能源数字化的政策保障体系，涵盖国际条约、宏观战略、法律法规、标准导 则、部门规章及规范性文件多层级，涉及领域包括城市能源数字化的组织管理、财税扶 持、辅助服务、分布式能源交易、增量配网、数据服务、电动汽车等。
财税扶持
财税扶持的体制机制涵盖对可再生能源配额、碳交易配额、可再生能源补 贴、燃气发电基于装机容量的资金补贴、燃气三连供备用容量及基金附加的补 贴等指标及配额的相关政策。此外，还包括针对参与数字化转型先行先试用户 给予政策上的扶持（如税收减免或者准入等），及针对城市能源数字化转型示范 项目的专项资金扶持，或采取降低融资成本的政策等。
组织管理
组织管理包括明确城市能源数字化项目核准、涉及、施工归口管理部门，验 收流程标准及资质要求，包括分布式能源的多用户分布式核准，市政管网（电 网、气网、水网）的施工设计核准。组织管理还包括受城市能源数字化影响的监 管机制转变—由以人力监管为主的传统监管方式逐步向以数字化技术和互联网 平台为支撑的新型智能监管手段转变。
辅助服务
城市能源数字化下辅助服务的体制机制主要涵盖储能及需求侧管理的相关 政策，包括建立储能容量电费的规则、建立储能在电力辅助服务的费用获取市场 机制、建立电储能辅助服务市场运行细则、明确风电、储能等新能源发电及负荷 侧并网辅助服务价格标准、形成需求侧管理效果的评估等。
分布式能源交易
分布式能源交易的政策机制也是能源数字化转型中不可或缺的体制机制，包 括构建电力交易现货市场、制定清洁能源与可再生能源输配电定价核定、建立示 范项目区域分布式绿色能源交易过网费标准、提出分布式发电绿证交易机制等。
增量配网
增量配网相关机制聚焦明确项目中增量配网的供电区域划分及产权归 属等。
数据服务
数据服务的机制包括发布数据采集产品技术推荐目录、成立区域能源数据 资源整合机制，明确牵头部门及配合单位等主体、建立多能源系统数据信息模型 标准的统一等。另外，针对企业之间、企业和社会之间、企业和用户之间如何保护 数据安全、如何共享数据等问题，目前也已出台针对数据安全和数据共享制定相 关的法律法规。
电动汽车
最后，电动汽车等相关的智慧交通体将在城市数字化转型中大放光彩，因 此，动力电池可追溯管理监管相关的体制机制尤为重要，包括建立监控平台，动 态跟踪电池编码与车辆匹配信息，消除小容量电池大容量电池造假风险，推进动 力电池回收利用管理等。
