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淺談泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的研究與應(yīng)用
任運業(yè)
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)主要是將信息化和人工智能等新技術(shù)、新理念應(yīng)用于企業(yè)發(fā)展進程中，以提高電力企業(yè)的技術(shù)水平，同時這也是服務(wù)于國家戰(zhàn)略需要，符合推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和制造業(yè)深度融合的戰(zhàn)略要求，其對推動我國的科技進步、產(chǎn)業(yè)升級和提高人民生活水平具有重要意義。對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的提出背景、建設(shè)目標和意義等進行介紹:討論各界對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的態(tài)度和相應(yīng)措施;對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的技術(shù)支持進行分析;舉例說明泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在當下的典型應(yīng)用;最后指出泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中可能遇到的問題。
關(guān)鍵詞:泛在電力物聯(lián)網(wǎng);物聯(lián)網(wǎng);能源互聯(lián)網(wǎng);三型兩網(wǎng);虛擬電廠
引言
物聯(lián)網(wǎng)的概念由美國麻省理工學(xué)院的自動識別中心聯(lián)合創(chuàng)始人 Kevin Ashton教授在1998年首ci提出"，他指出將無線射頻技術(shù)和其他傳感器技術(shù)應(yīng)用到日常物品中構(gòu)造一個物聯(lián)網(wǎng)。電力行業(yè)對“物聯(lián)網(wǎng)"的理解是:物聯(lián)網(wǎng)是一個實現(xiàn)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、人員及所在環(huán)境識別、感知、互聯(lián)與控制的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。“泛在物聯(lián)"是指任何時間、任何地點、任何人、任何物之間的信息連接和交互。而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是國家電網(wǎng)公司董事長寇偉于2019年3月8日在京召開的國家電網(wǎng)有限公司泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)工作部署電視電話會議上首先提出的新概念，是“泛在物聯(lián)"在電力行業(yè)的具體表現(xiàn)形式和應(yīng)用落地，對內(nèi)重點是質(zhì)效提升，對外重點是融通發(fā)展。
1、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)簡述
1.1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的提出背景
從國家的角度來看，建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是國家電網(wǎng)公司對網(wǎng)絡(luò)強國戰(zhàn)略的具體實踐，是其落實中央部署、發(fā)揮央企帶頭作用的重要舉措，是其適應(yīng)內(nèi)外部形勢和挑戰(zhàn)的必然要求。從國家電網(wǎng)公司的角度來看，面對市場化的挑戰(zhàn)正在訴求戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，做出全面推進“三型兩網(wǎng)"建設(shè)，加快打造具有全球競爭力的世界yi流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的戰(zhàn)略部署，正是其具體措施之一。從服務(wù)對象的角度來看，近十幾年我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，相應(yīng)地，企業(yè)、居民等電網(wǎng)服務(wù)對象對電能的需求量劇增，需求模式也趨向多樣化，當前電網(wǎng)的技術(shù)水平、管理模式等已經(jīng)非最you化，難以滿足各方的要求，電網(wǎng)企業(yè)需要從工程驅(qū)動轉(zhuǎn)向客戶價值驅(qū)動S，實現(xiàn)滿足客戶需求的“定制化"解決方案，即建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)勢在必行。
1.2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念和建設(shè)意義
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是指圍繞電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，充分應(yīng)用移動互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)、通信技術(shù)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)萬物互聯(lián)、人機交互，具有狀態(tài)全面感知、信息處理、應(yīng)用便捷靈活特征的智慧服務(wù)系統(tǒng)，主要包含感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層4層結(jié)構(gòu)。建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在技術(shù)和業(yè)務(wù)2個方面具有重大意義。從技術(shù)方面講，建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)能夠推動電網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的深度融合，把大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)手段應(yīng)用到傳統(tǒng)電網(wǎng)中去，實現(xiàn)傳統(tǒng)行業(yè)與新興技術(shù)相結(jié)合，從而效率地進行能源分配，避免浪費，并從整體上促進中國電力行業(yè)提高相關(guān)技術(shù)水平，在技術(shù)上追趕乃至超越世界電力企業(yè)。從業(yè)務(wù)方面講，建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是國家電網(wǎng)公司的戰(zhàn)略性調(diào)整，由自然壟斷走向市場化，激發(fā)企業(yè)活力，以“堅強+智能"構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的核心競爭力。在堅守原本業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，建設(shè)一個完整的以電力為核心的平臺，拓展業(yè)務(wù)并形成生態(tài)圈，提供完整的、綜合的電力相關(guān)服務(wù)。
1.3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的戰(zhàn)略安排、具體內(nèi)容和戰(zhàn)略目標
戰(zhàn)略安排是將2019-2021年定為戰(zhàn)略突破期，其之后幾年定為攻堅期與提升期。到 2021年初步建成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，基本實現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同和數(shù)據(jù)貫通，初步實現(xiàn)統(tǒng)一物聯(lián)管理，各級智慧能源綜合服務(wù)平臺具備基本功能，支撐電網(wǎng)業(yè)務(wù)與新興業(yè)務(wù)發(fā)展。到2024年建成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，全面實現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同、數(shù)據(jù)貫通和統(tǒng)一物聯(lián)管理,公司級智慧能源綜合服務(wù)平臺具備強大功能，全面形成共建共治共享的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈。
國家電網(wǎng)公司《泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)大綱》指出具體建設(shè)內(nèi)容包括6個方面:對內(nèi)業(yè)務(wù)、對外業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)共享、基礎(chǔ)支撐、技術(shù)攻關(guān)和安全防護。具體而言，對內(nèi)業(yè)務(wù)重點方向為:1)提升客戶服務(wù)水平;2)提升企業(yè)經(jīng)營績效;3)提升電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行水平;4)促進清潔能源消納。對外業(yè)務(wù)重點方向為:1)打造智慧能源綜合服務(wù)平臺;2)培育發(fā)展新興業(yè)務(wù);3)構(gòu)建能源生態(tài)體系;4)數(shù)據(jù)共享;5)基礎(chǔ)支撐;6)技術(shù)攻關(guān);7)安全防護。
建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是落實“三型兩網(wǎng)、世界yi流"戰(zhàn)略目標的核心任務(wù)。在該核心任務(wù)中，“三型"指的是“樞紐型、平臺型和共享型"，“兩網(wǎng)"指的是“堅強智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)"。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是繼堅強智能電網(wǎng)之后的“第二張網(wǎng)"，其具備多元化和生態(tài)化的特征，建設(shè)目標在于使泛在電力物聯(lián)網(wǎng)與堅強智能電網(wǎng)相輔相成、融合發(fā)展，二者協(xié)同并進，形成強大的價值平臺，共同構(gòu)成能源流、業(yè)務(wù)流、數(shù)據(jù)流“三流合一"的能源互聯(lián)網(wǎng)。
2、各界對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的態(tài)度及應(yīng)對措施
2.1政府
政府是泛在電力互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的一大推動力。2015年在聯(lián)合國峰會上提出構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，能源互聯(lián)網(wǎng)具備五大特征:可再生性、分布式、互聯(lián)性、開放性和智能化。而“堅強智能電網(wǎng)+泛在電力物聯(lián)網(wǎng)=能源互聯(lián)網(wǎng)"，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可以將海量的數(shù)據(jù)收集起來并成功利用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)下沉，建立起強大的數(shù)據(jù)和應(yīng)用平臺。從能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)角度來說，建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)不僅僅是國家電網(wǎng)公司自身為緊隨時代發(fā)展而采取的舉措，也是響應(yīng)國家對能源行業(yè)發(fā)展的倡議，符合國家發(fā)展的大政方針，對我國能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)起到巨大的推動作用。
2.2 國家電網(wǎng)公司
當下我國經(jīng)濟社會發(fā)展迅速，對電能的需求不僅局限于量上的增加，同時還要求電能的來源更加清潔，利用更加合理靈活，避免大規(guī)模浪費。為實現(xiàn)以上要求，需要利用現(xiàn)代信息技術(shù)突破電力發(fā)展瓶頸，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運而生。國家電網(wǎng)公司是“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)"這一概念的首先提出者和首參與建設(shè)者，建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，是推進“三型兩網(wǎng)"建設(shè)的重要內(nèi)容和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)能夠解決電網(wǎng)技術(shù)問題，突破電網(wǎng)發(fā)展瓶頸，也是構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的2個重要環(huán)節(jié)之一，有助于實現(xiàn)超大規(guī)模分布式發(fā)電系統(tǒng)與分布式儲能系統(tǒng)接入和基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣域能源共享，實現(xiàn)國家電網(wǎng)公司的全面和深刻變革。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將使電網(wǎng)公司由傳統(tǒng)電網(wǎng)企業(yè)向綜合能源服務(wù)商轉(zhuǎn)型，帶動電網(wǎng)企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)展，支持國家能源互聯(lián)網(wǎng)高質(zhì)量建設(shè)，在新的更高層次形成核心競爭力。
2.3 高校及科研院所
當前，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)對各個高校及科研院所都是一個新的研究課題，具有十分巨大的研究潛力和價值，它可以整合不同研究方向的科研成果，實現(xiàn)能源、信息和通信的有機融合，可以突破目前我國電網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。同時與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比,泛在電力物聯(lián)網(wǎng)能夠采集到面廣量大的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對高校和科研院所的研究十分重要。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)被提出之后，許多高校和科研院所就對其給予了高度的認可，并積極地進行相關(guān)研究與合作。建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)需要高校、科研院和企業(yè)間加強交流合作，甚至是跨界的合作。2019 年 4 月，由國內(nèi)著名高校、通信企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)聯(lián)合成立泛在電力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，此平臺便于彼此間的交流和緊密合作，利用各自的優(yōu)勢資源加快推進泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。
2.4 企業(yè)界
我國許多著名企業(yè)家均十分認可泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，認為這不僅是國家電網(wǎng)公司實現(xiàn)自身調(diào)整發(fā)展的機會，也是許多企業(yè)所能獲得的新的增長機遇。5G的到來構(gòu)建了萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)提供了工具，能激發(fā)產(chǎn)業(yè)力，給能源電力等傳統(tǒng)行業(yè)帶來市場機遇。當前，我國眾多企業(yè)正在積極開展與國家電網(wǎng)公司在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)方面的合作，這些企業(yè)來自不同領(lǐng)域，有著不同的業(yè)務(wù)范圍，但相同之處是他們的產(chǎn)品或服務(wù)都與人們的生活息息相關(guān)。他們與國家電網(wǎng)公司的合作意味著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)改變的將是人們生活中與電有關(guān)的方方面面。
2.5 其他方面
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的區(qū)別在于利用許多現(xiàn)代科技在原以“輸-變-配-用_售"環(huán)節(jié)為核心的既定業(yè)務(wù)范圍基礎(chǔ)上又擴展了許多新型業(yè)務(wù)，互聯(lián)網(wǎng)的融入讓普通大眾對電網(wǎng)服務(wù)更加了解，而且方便了他們的日常使用。在電網(wǎng)環(huán)節(jié)中，以大眾關(guān)心的電價問題為例，當前居民用電大多采用分層計算方式，而隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建成使用，大數(shù)據(jù)和人工智能能夠通過統(tǒng)計和分析海量的數(shù)據(jù)來得到更加合理的電價計算方式。大眾也可以通過“網(wǎng)上電網(wǎng)"實時了解自己的用電量。而在綜合能源服務(wù)環(huán)節(jié)中，新技術(shù)能夠推動國家電網(wǎng)公司的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，推出新的便民服務(wù)。普通大眾對待泛在電力物聯(lián)網(wǎng)也是持有積極支持的態(tài)度。
3、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的技術(shù)支持
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)支撐主要有大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、人工智能、區(qū)塊鏈、邊緣計算等。通信技術(shù)貫穿全部，是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一，是實現(xiàn)萬物互聯(lián)的基本組成部分。以下以通信技術(shù)支撐為例，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可以通過不同類型的通信網(wǎng)絡(luò)進行互聯(lián)，但泛在電力物聯(lián)網(wǎng)具有的復(fù)雜性、包容性、開放性和性自然決定了其需要海量的數(shù)據(jù)支持。每時每刻會傳遞大量的數(shù)據(jù)，4G通信已經(jīng)不能滿足其需要，而最新發(fā)展的5G 通信又具有獨te的優(yōu)勢，其高速率、高容量、高可靠性、低時延、低能耗分別與電力系統(tǒng)的基本需求相對應(yīng)，即海量數(shù)據(jù)傳輸、萬物信息互聯(lián)、電力系統(tǒng)可靠性、靈活響應(yīng)與協(xié)同控制、電池壽命與保障。
電力系統(tǒng)中對控制實時性和可靠性要求極gao的部分必須接入電力光纖專網(wǎng)，其通信帶寬、可靠性以及通信延時等方面的性能不低于5G通信，而對于分布式設(shè)備則對應(yīng)于5G通信的高密度連接特點，同時5G帶來的數(shù)據(jù)增長也會促進人工智能、大數(shù)據(jù)和深度學(xué)習(xí)等數(shù)據(jù)分析水平的提高，5G通信對分布式可控資源的海量接入以及廣域的量測體系的建立和發(fā)展有重大意義。5G 能夠?qū)﹄娋W(wǎng)多方面的升級提高起到助力作用，例如電網(wǎng)管理、用戶服務(wù)和業(yè)務(wù)需求等。具體表現(xiàn)為軟化開放技術(shù)能夠協(xié)助管理泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，使得電網(wǎng)在通信上擁有更強的自主性;性能增強技術(shù)為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的萬物互聯(lián)成為現(xiàn)實提供了技術(shù)支撐;自治優(yōu)化技術(shù)讓泛在電力物聯(lián)網(wǎng)智能化，實現(xiàn)以用戶為中心的新業(yè)態(tài)，做到狀態(tài)全面感知、信息處理、應(yīng)用便捷靈活。所以5G通信是實現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)支撐之一，這就使得網(wǎng)絡(luò)運營商必須加快5G建設(shè)速度，擴大覆蓋面積，穩(wěn)定信號強度，并加快優(yōu)化以上泛在電力物聯(lián)網(wǎng)需要利用的技術(shù)，實現(xiàn)與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的融合。
4、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用
4.1 在傳統(tǒng)電網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用
在傳統(tǒng)電網(wǎng)領(lǐng)域，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景分成采集類和控制類。其中，采集類是指將被測對象的各種參量檢測采集后,轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送到計算機進行存儲、分析和處理，包括高級計量、智能電網(wǎng)大視頻應(yīng)用等;控制類是指通過輸出的信號來控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，包含用電負荷需求側(cè)響應(yīng)、分布式能源調(diào)控等。在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景下，采集類應(yīng)用能夠做到采集頻率更高，內(nèi)容更豐富全面，雙向互動等;而控制領(lǐng)域?qū)漠斍暗男切图羞B接模式向點到點分布式連接切換，主站系統(tǒng)將逐步下沉，出現(xiàn)更多的本地就近控制和邊緣計算。
4.2 在新興領(lǐng)域的應(yīng)用
在新興領(lǐng)域，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將在清潔能源消納、綜合能源服務(wù)平臺、信息共享、多場景安全防護和多站融合等領(lǐng)域起到重大作用，為電網(wǎng)企業(yè)和新興業(yè)務(wù)主體賦能。以綜合能源服務(wù)平臺和多站融合為例，綜合能源服務(wù)平臺是一種為滿足終端客戶多元化能源生產(chǎn)與消費的新型能源服務(wù)方式，其以用戶為中心，圍繞需求響應(yīng)、能效管理和電力交易3方面內(nèi)容，由傳統(tǒng)的電能供應(yīng)轉(zhuǎn)向冷、熱、電、氣的綜合能源供應(yīng)，并充分利用技術(shù)優(yōu)勢為客戶提供相配套的服務(wù)。多站融合是在傳統(tǒng)的變電站、儲能站和數(shù)據(jù)中心站融合的基礎(chǔ)上，擴充融合分布式新能源發(fā)電站、5G通信基站和環(huán)境監(jiān)測站等,實現(xiàn)業(yè)務(wù)上的跨界融合、數(shù)據(jù)上的開放共享，提高能源利用率
4.3在電力行業(yè)中的典型應(yīng)用
我國是唯yi提出泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概念的國家,目前國內(nèi)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用之一是“虛擬電廠"?！疤摂M電廠"的提出是為了整合分布式電源、可控負荷和儲能裝置等以往不易調(diào)控、容易被大量浪費的能源，提高電能的利用率。“虛擬電廠"的本質(zhì)是一個分布式電力管理系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)將電網(wǎng)中的分布式電源、可控負荷和儲能裝置等聚合成一個虛擬可控的電源集合體，而不再是之前彼此完quan孤立的分散狀態(tài)，然后參與到電網(wǎng)的運行和調(diào)度中，智慧協(xié)調(diào)智能電網(wǎng)與分布式電源間的矛盾，讓分布式能源為電網(wǎng)和用戶帶來最大的經(jīng)濟價值與社會價值。發(fā)電系統(tǒng)、儲能設(shè)備和通信系統(tǒng)3部分有機構(gòu)成了“虛擬電廠"這一整體?！疤摂M電廠"并不是真實的發(fā)電廠，而是相當于一個電力“智能管家"，是一個以現(xiàn)代技術(shù)手段形成的分散的能源聚合體，在光伏等分布式能源有間歇性時，通過儲能裝置把它們組織起來，形成穩(wěn)定可控的“大電廠",“大電廠"中的每個小組電源在地理位置上是分散的，但在利用時卻通過輸電線路和通信系統(tǒng)等將其作為整體來進行調(diào)度使用。
“虛擬電廠"技術(shù)仍在持續(xù)發(fā)展之中，而從其當前的實際應(yīng)用中可以發(fā)現(xiàn)，它對未來能源市場起到的顛fu性效果已經(jīng)顯露出來。這種效果表現(xiàn)在發(fā)電和用電不可能每時每刻都完mei匹配，在“虛擬電廠"出現(xiàn)之前兩者之間存在不可調(diào)節(jié)的矛盾，不僅造成能源浪費，更存在著安全問題。而“虛擬電廠"可以做到精確控制用電需求與發(fā)電輸出平衡。實現(xiàn)“虛擬電廠"重要的是大數(shù)據(jù)的支撐，只有海量的數(shù)據(jù)才能做到精確控制，而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)便能夠收集到足夠的數(shù)據(jù)，從而為“虛擬電廠"的實現(xiàn)奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。國內(nèi)，在上海、江蘇將建成由大數(shù)據(jù)支撐的“虛擬電廠";國外，殼牌公司正在英國、特斯拉公司正在澳大利亞分別建設(shè)由大數(shù)據(jù)支撐的“虛擬電廠"。
國外在智能電網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等方面也有許多探索，他們雖然未明確提出“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)"，但卻具有與之擁有相同或相似功能的應(yīng)用。而且由于各國地理位置、發(fā)展狀況、面臨問題等國情各不相同，不同國家的電力行業(yè)對于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的側(cè)重點也有所不同，比如歐洲電力行業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用更傾向于清潔能源和環(huán)保方向，而日本電力行業(yè)對于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用則更傾向于對新能源發(fā)電監(jiān)控和預(yù)測、智能電表計量、微網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)控等領(lǐng)域。
以下舉例說明具體應(yīng)用:
在西歐地區(qū)，為實現(xiàn)降低二氧化碳排放量和減少能量消耗的目標，荷蘭的阿姆斯特丹將節(jié)能智慧化技術(shù)應(yīng)用于West Orange和Geuzenveld兩個項目中。此外，還有智能大廈項目，能夠在不影響大廈正常商業(yè)和生活功能的前提下，對大廈能源使用的歷史數(shù)據(jù)進行分析，實現(xiàn)低能源消耗和電力系統(tǒng)運行。在北美地區(qū)，美國迪比克市政府與國際商業(yè)機器公司(IBM)合作，針對城市中的供水系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、石油、天然氣、交通、公共服務(wù)等涵蓋各種資源的獨立系統(tǒng)分別運行，缺乏協(xié)調(diào)，成本高的問題，計劃使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將各獨立系統(tǒng)連接形成一個涵蓋城市各種資源的數(shù)字化系統(tǒng)，對各種數(shù)據(jù)進行監(jiān)測、分析和整合以做到智能化地響應(yīng)市民的需求，這樣不僅能使市民享受到更令人滿意的服務(wù)，而且會降低城市能耗。
5、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)過程中須考慮和解決的問題
5.1 信息準確性及安全性問題。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)過程中必然需要收集并分析海量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)涉及范圍廣，關(guān)系到我國公民的各種信息，無論是從國防還是其他方面來說，防止信息外泄都是重要的問題，具備安全可靠的信息防護系統(tǒng)是必要條件
5.2 戰(zhàn)略研究問題。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)畢竟是新興的，其相關(guān)概念與應(yīng)用可能會需要完善，而且通信技術(shù)和應(yīng)用環(huán)境在快速變化，因此在戰(zhàn)略方面必須要考慮長期戰(zhàn)略和短期戰(zhàn)略的兼容問題、投資問題，盡量避免過度浪費。
5.3 國網(wǎng)建設(shè)力度不及預(yù)期問題。由特高壓、農(nóng)網(wǎng)與配網(wǎng)構(gòu)建的堅強智能電網(wǎng)尚在建設(shè)中，其建設(shè)進度和投資可能會影響后續(xù)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的投資。
5.4 行業(yè)壁壘問題。國家電網(wǎng)公司打造的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是一個開放的平臺，其涉及許多行業(yè)，毫無疑問，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是以電網(wǎng)為核心的，那么在與傳統(tǒng)信息行業(yè)競爭時可能會直面它們的沖擊，缺乏相關(guān)經(jīng)驗便是一個問題。
6、安科瑞Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)平臺概述
Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標準，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺。 用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。
該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。
7、應(yīng)用場所
本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領(lǐng)域。
8、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)
9、平臺功能
9.1 可定制駕駛艙
可定制化的駕駛艙：可根據(jù)客戶的行業(yè)特性，行業(yè)需求，經(jīng)過培訓(xùn)的工程或調(diào)試人員自行繪制客戶所需的駕駛艙頁面。
例如下圖所示的智慧物業(yè)駕駛艙，內(nèi)容有：預(yù)付費、充電樁、電梯、空調(diào)、照明等設(shè)備管理、能耗統(tǒng)計、收益統(tǒng)計、運維情況等。其中百du地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報警時可以在BIM模型中預(yù)警顯示。
9.2 電力集抄
電力集抄模塊可以實現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制，對系統(tǒng)進行綜合檢測和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè) 備運行（包括歷史和實時參數(shù)，并根據(jù)實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。
變壓器監(jiān)控
配電圖
9.3 能耗分析
能耗分析模塊采用自動化、信息化技術(shù)，實現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過程的自動 化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過程有機結(jié)合起來，運用數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進行離線生產(chǎn)分析 與管理，實現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達到節(jié)能降耗和提 升整體能源管理水平的目的。
能耗概況
9.4預(yù)付費管理
1）登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；
2）系統(tǒng)配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數(shù)進行配置；
3）用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；
4）售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；
5）售水管理：對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作；
6）報表中心：提供售電、售水財務(wù)報表、用能報表、報警報表等查詢，本系統(tǒng)所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出。
預(yù)付費看板
9.5 充電樁管理
通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進行預(yù)警。云平臺包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運營分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。
充電樁看板
9.6 智能照明
智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進行不間斷地數(shù)據(jù)監(jiān)測，也可以實現(xiàn)定時開關(guān)策略配置及后臺遠程管理和移動管理等，降低路燈設(shè)施的維護難度和成本，提升管理水平，并達到一定節(jié)能減掛的效果。
照明實時監(jiān)控
9.7 安全用電
安全用電采用自主研發(fā)的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災(zāi)探測器，對引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素（導(dǎo)線溫度、電流和剩余電流）進行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時推送給企業(yè)管理人員，指導(dǎo)企業(yè)實現(xiàn)快速時間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實現(xiàn)“防患于未然"的目的。
9.8 智慧消防
通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實多元責(zé)任監(jiān)管等目標。填bu了原先針對“九小場所"和危化品生產(chǎn)企業(yè)無法監(jiān)控的空白，適應(yīng)于所有公建和民建，實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"、用電管理“精細化"的實際需求。
智慧消防看板
10、系統(tǒng)硬件配置
類型 | 型號 | 外觀 | 產(chǎn)品功能 |
能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺 | Acrel-EIOT |
| 提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問 |
智能網(wǎng)關(guān) | AWT100-4G |
| 1路下行485，上行4G；WIFI、NB、LR網(wǎng)口其他規(guī)格可選 |
ANet-1E2S1-4G |
| 上行：以太網(wǎng)、4G 下行：RS485 斷點續(xù)傳，多平臺轉(zhuǎn)發(fā)，MQTT協(xié)議 | |
電力物聯(lián)網(wǎng) 儀表 | ADW300-4G |
| 三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當月及上三月的電壓、電流、功率極值記錄；最大需量及上十二月歷史需量記錄；事件記錄、復(fù)費率、四象限電能及歷史電能記錄；支持4路開關(guān)量輸入、2路開關(guān)量輸出；支持4路測溫；支持1路剩余電流測量；支持本地顯示及按鍵設(shè)置；有功電能精度1級。 通訊方式：支持RS485通訊、Lora無線通訊、4G通訊；WIFI通訊 |
ADW200 |
| 4路三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當月及上三月的電壓、電流、功率極值記錄；最大需量及上十二月歷史需量記錄；事件記錄、復(fù)費率、四象限電能及歷史電能記錄；支持12路開關(guān)量輸入4路開關(guān)量輸出；支持12路測溫4路剩余電流測量；有功電能精度1級。 通訊方式：RS485接口，支持Modbus-RTU協(xié)議 | |
ADW210 |
| 4路三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當月及上三月的電壓、電流、功率極值記錄；最大需量及上十二月歷史需量記錄；事件記錄、復(fù)費率、四象限電能及歷史電能記錄；支持12路開關(guān)量輸入4路開關(guān)量輸出；支持12路測溫4路剩余電流測量；有功電能精度1級。 | |
單相電子式計量表 | DDS |
| 單相有功、無功電能計量，電參量測量：U、I 、P、Q、S、PF、F， LCD 顯示， RS485通訊，MODBUS-RTU 和 DL/T645 協(xié)議 |
單相電子式計量表 | DDSD |
| 單相電能計量：總電能計量（反向計入正向），3 個月歷史電能數(shù) 據(jù)凍結(jié)存儲電參量測量：U、I 、P、Q、S、PF、F 測量 LCD 顯示：8位段式 LCD 顯示按鍵編程：3按鍵可編程設(shè)置密碼、通訊地址、波特率、復(fù) 費率和通訊協(xié)議。 脈沖輸出：L有功電能脈沖輸出復(fù)費率：4個時區(qū)、2 個時段表、14 個日時段、4 個費率通訊： RS485接口， MODBUS-RTU 、 DL/T645-97 、 DL/T645-07 協(xié)議、紅外通訊 |
三相電子式計量表 | DTSD |
| 三相電能計量：有功電能計量（正、反向）、無功電能計量（正、反向）、 A、B、C 分相正向有功電能電參量測量： U、I 、 P、Q、S、PF、F諧波測量： 2~31 次諧波電壓電流LCD 顯示： 8 位段式 LCD 顯示、背光顯示按鍵編程：4 按鍵可編程通信、變比等參數(shù)脈沖輸出： 有功脈沖輸出、 無功脈沖輸出 、時鐘脈沖輸出LED 報警： 失壓、過壓報警 復(fù)費率及附帶功能：有源開關(guān)量輸入 、 3 開關(guān)量輸出 、 支持 4 個時區(qū)、2 個時段表、 14 個日時段、4 個費率、最大需量及發(fā)生時間 、上 48 月、上 90 日歷史凍結(jié)數(shù)據(jù) 、 日期、時間 通訊：紅外通訊、RS485 接口、 同時支持 Modbus、DL/T645測溫：支持 3 外置 NTC 測溫 |
單相電子式計量表 | ADL200 |
| 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量?？傠娔苡嬃浚ǚ聪蛴嬋胝颍?個月歷史電能數(shù)據(jù)凍結(jié)存儲；8位段式LCD顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能2級。 |
三相電子式計量表 | ADL400 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。（正、反向）有功、無功電能計量；A、B、C 分相正向有功電能計量；2-31次諧波電壓電流；12位段式LCD顯示、背光顯示，電能精度0.5s級。 |
單相預(yù)付費電表 | DDSY-4G |
| 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量（正、反向），A、B、C分相正向有功電能，支持4個時區(qū)、2個時段表、14個日時段、4個費率最大需量及發(fā)生時間，實時需量，歷史凍結(jié)數(shù)據(jù)購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能0.5s級。 |
三相預(yù)付費電表 | DTSY-4G |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量（正、反向），A、B、C分相正向有功電能，支持4個時區(qū)、2個時段表、14個日時段、4個費率最大需量及發(fā)生時間，實時需量，歷史凍結(jié)數(shù)據(jù)購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能0.5s級。 |
多功能電力儀表 | AEM96 |
| 三相電力參數(shù)測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、復(fù)費率、最大需量、歷史電能統(tǒng)計、開關(guān)量事件記錄、歷史極值記錄、31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）、開關(guān)量、報警輸出通訊方式：RS485接口，支持Modbus-RTU 協(xié)議 |
AEM72 |
| 三相電力參數(shù)測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、復(fù)費率、最大需量、歷史電能統(tǒng)計、開關(guān)量事件記錄、歷史極值記錄、31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）、開關(guān)量、報警輸出 通訊方式：RS485接口，支持Modbus-RTU 協(xié)議 | |
ACR系列 |
| 三相所有電力參數(shù)、最大需量記錄（ACR320EFL）、分時電能統(tǒng)計及12月電能統(tǒng)計、日期時間顯示、LCD顯示、RS485通訊，事件記錄。 通訊方式：RS485，Prifibus-DP、以太網(wǎng) | |
APM系列 |
| 全電量測量，四象限電能，復(fù)費率電能，儀表內(nèi)部溫度測量，總有功、總無功、總視在電能脈沖輸出、秒脈沖等可選。三相電流、有功功率、無功功率、視在功率實時需量及最大需量(包含時間戳)。電流、線電壓、相電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、電流總諧波、電壓總諧波的本月極值和上月極值(包含時間戳)。中文顯示，有功電能0.2s級。通訊方式：RS485，Prifibus-DP、以太網(wǎng) | |
直流電能表 | DJSF1352 |
| 1.精度：1級或0.5級，帶±12V電壓輸出用于霍爾傳感器供電 2.測量：電壓、電流、功率、正反向電能，支持雙路計量。 |
智慧用電監(jiān)測裝置 | ARCM300-Z |
| 三相（I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、 Hz、cosΦ），視在電能、四象限 電能計量，單回路剩余電流監(jiān)測， 4 路溫度監(jiān)測，2 路繼電器輸出，2 路開關(guān)量輸入，支持斷電報警上傳 |
電氣防火限流式保護器 | ASCP200-40B |
| 可實現(xiàn)短路限流滅弧保護，過載限流保護、內(nèi)部超溫限流保護、過電壓保護、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)測等功能，1路RS485通訊，1路GPRS（或NB）無線通訊，額度電流0-40A，額定電流菜單可設(shè) |
故障電弧探測器 | AAFD-DU |
| 監(jiān)測故障電弧、漏電、溫度 兩路無源干接點（開關(guān)量）輸入 兩路無源常開觸點（開關(guān)量）輸出 |
電瓶車充電樁 | ACX系列 |
| 充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電， |
汽車充電樁 | AEV_AC007 |
| 額定功率7kW,單相三線制，防護等級IP65,具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監(jiān)測、智能計量、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方式：4G、藍牙、Wifi 30KW、600KW、120KW多規(guī)格可選 |
電氣接點在線測溫裝置 | ARTM-Pn |
| 可監(jiān)測電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、電能，可接收60個無線溫度傳感器溫度 |
ATC600 |
| ATC600有2種工作模式：終端(-C)、中繼(-Z)，可根據(jù)項目布局選擇配置?？山邮?40個無線溫度傳感器溫度 | |
智能光伏采集裝置 | AGF-M系列 |
| 光伏電池串開路報警，可以配合組串電壓進行綜合判斷；帶3路開關(guān)量狀態(tài)監(jiān)測，用于采集直流斷路器、防雷器等輸出空接點狀態(tài)；一次電流采用穿孔方式接入，安裝方便，安全性高；測量元件采用霍爾傳感器，隔離測量最大電流20A；電壓測量功能可測量母線電壓最高DC 1500V |
三遙單元 | ARTU系列 |
| 可擴展DIDO以及多路模擬量輸入輸出單元。 通訊方式：RS485接口，Modbus協(xié)議?？蓴U展2G、Lora、LoRAWAN、NB-IoT、4G、以太網(wǎng) |
智慧照明 | ASL200系列 |
| 遙控輸出 兩路無源干接點（開關(guān)量）輸入 兩路無源常開觸點（開關(guān)量）輸出 |
結(jié)語
主要介紹了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念，目標、意義和戰(zhàn)略安排等，并總結(jié)了各界從不同視角對建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的看法，分析了各自將采取的措施，及其在建設(shè)過程中所需要的技術(shù)支持，最后根據(jù)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的特點分析說明其應(yīng)用的范圍，并列舉了在建設(shè)過程中必須面臨的風(fēng)險和問題?？傊?，建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是國家電網(wǎng)公司在發(fā)展過程中邁出的重要一步，實現(xiàn)有效聚合分布式新能源和配電系統(tǒng)升級改變。它不僅僅是順應(yīng)國家發(fā)展，建設(shè)國家能源互聯(lián)網(wǎng)的重要一環(huán)，更會深深影響我國電力行業(yè)的發(fā)展進程，促進企業(yè)技術(shù)升級和開拓新業(yè)務(wù)，也會使人們的日常用電方式發(fā)生變化。
參考文獻：
[1] 王忠敏。EPC 與物聯(lián)網(wǎng)[M]。北京:中國標準出版社，2004.
[2] 國家電網(wǎng)公司。全面部署泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)[EB/OL]。[2019-04-16]。
[3] 肖白，周文凱，姜卓，綦雪松，牛湘智。 1.東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院，吉林省 吉林市 132012;2.北華大學(xué)計算機科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林省 吉林市 132021;3.國網(wǎng)吉林省電力有限公司吉林供電公司，吉林省 吉林市 132001。
[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2022.05版。
作者簡介：
任運業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司。
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