国网公司泛在电力物联网建设蹄疾步稳全面推进,国网做泛在电力物联网的初衷是什么

国网做泛在电力物联网的初衷是什么?如何参与?

国网公司泛在电力物联网建设蹄疾步稳全面推进

2019年3月13日

2019年7月8日

无论是资本市场,还是相关企业,最近都在疯狂追捧泛在电力物联网。

国家电网有限公司以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,坚决贯彻落实习近平总书记关于国家能源安全发展的“四个革命、一个合作”战略,创造性地提出“三型两网、世界一流”战略目标,其中,打造泛在电力物联网备受关注。今年以来,公司全面部署泛在电力物联网建设,建设项目试点工作有序实施、稳步推进。截至目前,公司已发布泛在电力物联网建设大纲,编制形成泛在电力物联网2019年建设方案,明确了全年建设任务,以及省、地市、县、园区4个层级、25项大型综合示范工程。

自国家电网公司3月8日召开泛在电力物联网建设动员会之后,从3月11日开始,泛在电力物联网概念股连续涨停。

运用先进信息技术推进电力系统万物互联

周鸿祎、雷军、董明珠、杨元庆等互联网大佬也纷纷表态,深入产业互联网的机会来了,希望在这个大的产业上分上一杯羹。

泛在电力物联网就是运用新一代信息技术,将电力客户及其设备、电网企业及其设备、发电企业及其设备、电工装备企业及其设备连接起来,通过信息广泛交互和充分共享,以数字化管理大幅提高能源生产、能源消费和相关装备制造的安全水平、质量水平、先进水平、效益效率水平。

从全球角度来看,中国新一轮电网以及相关信息化投资,将进一步引领全球。包括欧美电网,在部分硬件设备方面目前相对于中国电网都处于落后状态。泛在电力物联网在欧美国家并未普及。

从架构上看,泛在电力物联网包含感知层、网络层、平台层、应用层。在感知层,国网江苏电力南京供电公司选取溧水、江北新区等区域,开展了输电、变电、配电设备智能传感器、巡检机器人等79种感知元件部署工作。

在欧洲有一些与泛在电力物联网相似的构想,目前仅仅是示范性的项目,这些项目只是在电网的基础上再加上一层ICT的网络,即信息通信技术,实现负荷与可再生能源的互动,以及其他一些功能,没有像中国大面积铺开。

在溧水110千伏南门变电站,主变、组合电器和开关柜上装有局部放电、温湿度、智能巡检机器人等感知元件。这些感知元件以低功耗、高可靠性、智能化为目标,实现电网设备运行状态的深度感知,提升设备运检智能化信息化水平,提高运检效率和设备运行可靠性。

但是如何理解泛在电力物联网,以及如何参与到泛在电力物联网投资与建设中,仍然扑朔迷离。

通过对电网设备的深度感知,数据采集问题得到解决,而如何应用这些数据是接下来要解决的问题。南京供电公司运维检修部专职朱雷说:“开展设备主动预警、状态评价、故障定位等功能研究与应用,是为了实现核心设备的‘可测量、可感知、可预警、可互动’。”

今天分享一篇华南理工大学教授、电力物联网领域专家陈皓勇的一篇文章,这篇文章根据陈皓勇在华泰证券电话会议上的发言整理和修改而成,本文经陈皓勇教授确认。

国网江苏电力110千伏南门变电站开展智能巡检机器人自主巡检工作,有效提升设备运行可靠性。

泛在电力物联网属于能源互联网的重要组成部分。

夏季是城市用电的高峰期,供电安全直接关系着市民生活的方方面面,应用泛在电力物联网直接保障了夏季用电高峰的电网安全,成为今年迎峰度夏的新亮点。国网天津电力通过应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术,泛在电力物联网实现了将电力系统各环节万物互联、人机交互。其中清洁能源的综合开发利用、基于虚拟电厂的负荷需求响应、主动配电网等将在夏季负荷高峰期间电力平衡、设备运维、隐患排查、态势感知等多个方面,以更快速度做出响应,能够有效缓解电网运行压力。

能源互联网来自于里夫金提出的Energy
Internet,他是美国著名经济趋势专家,在《第三次工业革命》里面提出了能源互联网的愿景,他认为能源互联网有几大特征:

如何构建强大的交叉技术体系,为泛在电力物联网建设和应用提供强大基础支撑,是现阶段的重要任务。为此,国网浙江电力从感知层、网络层、数据层、平台层、安全防护层等着手,认真分析基础支撑现状,梳理了大规模采集处理能力、边缘计算能力、数据共享、数据承载能力、物联网管理服务能力及面向泛在电力物联网的综合安全防护体系等几个迫切需要改善的方面。

第一、以可再生能源为主要一次能源;

目前,国网浙江电力累计接入智能电能表2747.3万只,采集、测控终端300余万台,视频终端1万台,移动作业终端14362台;云平台服务器总规模超500台,完成全业务统一数据中心分析域建设,接入各类业务系统75套,数据存储总量超700T,基本形成了数据统一存储、处理和服务机制。

第二、支持超大规模分布式发电系统与分布式储能系统接入;

国网浙江电力员工开展5G无人机巡检工作,借助先进信息技术保障电网安全。

第三、基于互联网技术实现广域能源共享;

深入挖掘大数据价值 让能源生产消费更智能

第四、支持交通系统的电气化。

数据贯通是泛在电力物联网建设最基础的一环。国网湖南电力运用新一代信息技术,通过信息广泛交互和充分共享,以数字化管理大幅提高能源生产、能源消费和相关装备制造的安全水平、质量水平、效益效率水平,推进泛在电力物联网建设落地实施。

这个概念,从2015年开始热起来。我当时正在美国访问,那时候国内也开了很多相关的论坛。后来我一直在思考到底什么是能源互联网。

国网湖南电力于2018年启动数据“治理—共享—创新”的大数据建设三年行动计划。推进泛在电力物联网建设后,该公司从数据源头逐字段清查,确保现场、档案、系统数据一致。目前,该公司着力解决了数据仓库源端数据与目标端数据不一致等技术问题,数据的准确性、完整性、及时性、一致性大幅提升。

01电力网的发展趋势是三个互联

国网辽宁电力大连供电公司建成了市级区域边缘计算中心。由此,泛在电力物联网正式具备了为客户提供广泛服务的‘中枢大脑’。例如“房屋空置率”微应用,随机对大连市区内某一区域用电数据进行抓取,通过对微用电量智能表的筛查,准确判断出无人居住的房屋数量。这项数据对于政府部门和相关企业在城市规划、建设、管理等方面的决策,具有极其重要的参考价值。

在能源互联网概念热起来之前,有一个智能电网(Smart
Grid)的概念,后来我写了一篇短文(点击阅读:能源互联网——能源电力领域的共享经济模式)。我提出,实现能源互联网的关键是,在现有的可再生能源发电与智能电网技术的基础上,进一步建立物理互联、信息互联与商业互联。

边缘计算中心的作用不止于此。它通过不同微应用的开发所能提供的服务超出了人们的想象。在泛在电力物联网试点开发领域,利用智能电表采集的用户分时用电曲线数据,深入分析用户作息习惯与用电偏好,可让供电服务人员方便快捷地根据相关信息,为用户提供能耗分析、节能建议等增值服务。

现有基础技术包括可再生能源发电和智能电网技术。未来的电网网的发展趋势,我认为是加强三个互联:首先是加强物理互联,即在现有电网的基础上,实现多种能源形式的互联和综合利用,这就是我们说的综合能源系统;第二个是加强信息互联,也就是基于更先进的信息通信技术实现在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信,物联网就属于信息互联的一部分;第三个是加强商业互联,就是建立市场机制以及更高层次的共享经济模式。

智慧能源综合利用积极服务经济社会发展

在2017年、2018年的中国智能电网学术研讨会上,我两次提出了这三个互联以及更具体的实施方案和前沿问题,就是关于怎样建立多能互补的系统,能源物联网技术的具体内涵,以及我国当前电力体制改革的进展。当时我把它称为“电力泛在物联网”,与现在国家电网公司叫做“泛在电力物联网”,其实只有两个词的顺序不一样。

智慧能源支撑着智慧城市建设,这些都是以泛在电力物联网为基础。

从能源互联网的设想过渡到泛在电力物联网的具体方案应该是一个比较自然的阶段,即建立能源互联网信息互联的基础。

在国网天津电力综合能源服务中心的智慧能源小镇展示中心,一台智能量测系统显示屏幕右侧展示着人才公寓5栋2单元701室的监控画面,左边则是居民用户能效分析图,其中清晰地标注着当天此用户的空调日耗电量占比18.5%,对应电费支出为0.6元,电热水器日耗电量占比44.68%,对应电费支出为1.623元,通过智能测量系统,用户对自家不同电器的日耗电量、周耗电量、月耗电量和其对应电费账单一目了然。

02泛在电力物联网基础是物联网

在智慧能源小镇中,国网天津电力部署了新型智能电表,可以获得每个用户不同设备的实时功率和运行曲线。安装智能电表可以帮助用户了解分项用电的情况,从而降低家庭电费支出。

“泛在”就是无处不在。其实电网本身就是一个泛在网,它的“泛在”体现在电能上,因为家家户户都要用电,已经遍布全社会各个角落。但是电网的“泛在”仅体现在电能上,没有体现到数据方面或者是信息方面。泛在电力物理网也要实现信息和数据的“泛在”,我们现在看到的国家电网公司泛在电力物联网发展纲要是一个很宏大的计划,涉及整个系统。

国网青海电力紧抓泛在电力物联网建设机遇,编制完成2019年泛在电力物联网建设方案,从对内业务、对外业务、数据共享、基础支撑、技术攻关、安全防护6个方面确定了77项建设内容,并围绕高海拔智能运维、数据共享融通、清洁能源消纳、精准扶贫四大领域,精选基于区块链的共享储能在内的十项示范工程,构建以电网为主导的能源互联网生态圈和产业集群,全面推动泛在电力物联网在青海落地实践。

银河国际点击登录,介绍这个之前,先说一下物联网(Internet of
Things,缩写为IoT)狭义的概念。它核心概念实际上是实现基础数据连接的下沉
。在此之前,很多数据连接的“最后一公里”问题没有解决,狭义的物联网解决的是这个问题。比如说摩拜单车、OFO,这实际上就是物联网的概念。它是一个小数据,实现低成本、低功耗、低速率、低频次、广覆盖场景。海量小数据智能连接就能实现泛在感知。

目前,国网青海电力新能源大数据创新平台已应用集中监控、功率预测等22类业务,为入驻企业提供“数据公寓式”服务。平台累计接入11家发电企业121座电站,占全省新能源总装机容量的33%;试点实现5家企业21座电站“无人值班”,降低电站运维成本普遍超过40%,初步形成覆盖新能源全产业链的生态圈。该平台被评为国家2018年新能源行业工业互联网示范平台。

现在物联网有两类主流技术:一类是非授权频谱的技术,这个以中兴主推的LoRa技术为代表,它是自己有基站和有终端,不需要运营商的网络;第二个是授权频谱的技术,就是蜂窝物联网,例如华为主推的以NB-IOT为代表的技术。授权频谱是被管理的,是要授权的,受干扰比较小,实际上是过去2G、3G演进过来的,而非频谱技术是没有人管的,容易受干扰,最后理论上是5G一统天下。

国网青海电力能源大数据中心工作人员正在对功率预测系统进行数据对比。

电力物联网包括感知层、网络层、平台层、应用层。感知层是各类的传感器,电表也属于感知层。对于感知层的数据要到网络层其实有两个步骤,最核心的是从感知层终端模组到物联网基站,这一块就是通过狭义物联网解决。终端要求功耗小,因为它希望不要老换电池,但同时又需要传输的距离比较远,这两方面存在一定的矛盾,这里面需要通过一些先进的技术来解决这个问题。基站收集到数据以后,回传到平台系统。因此网络层其实包括两个部分,一个是从终端模组到基站,即狭义物联网的核心技术;第二个就是从模组到后台信息系统,属于常规的网络技术,都属于物联网的组成部分。

今年,国网河南电力将大数据中心纳入泛在电力物联网任务清单,目前已建成配网大馈线停电识别、项目建设进度、市县经营评价、业扩报装监测分析等8类应用场景。4月1日,大数据中心发布平台正式上线,各级单位相关管理岗位取得查询使用权限,进入数据应用的实质阶段。

03国网做泛在电力物联网的初衷是什么?

同时,国网河南电力积极探索通过整合能源数据资源服务全省经济高质量发展。在河南省政府明确依托国网河南电力建设河南省能源大数据应用中心的背景下,该公司提出,要实现煤、电、油、气等能源数据与政府、重要客户数据的集成融合,大力构建省级能源大数据发展生态圈,有力支撑河南省能源生产和消费革命。

2015年是新一轮电改元年,中共中央、国务院联合下发了9号文(2015年3月15号)。新电改的核心思想是“管住中间,放开两头”,实际上是让供需两侧直接见面,电网就变成通道、高速公路的角色。

“目前我们已完成建设方案评审,6月底前将完成4项场景主体功能开发。”参与河南省能源大数据应用中心建设的国网河南电力工作人员告诉记者。很快,该中心将在河南省能源监测预警、新能源规划、“互联网+”办电便民服务、新能源汽车服务等方面发挥作用。

因为中共中央9号文要求“管住中间,放开两头”,其实就是把电网变成通道,实现供需两侧的自主选择。电网存在“管道化”的风险,国网需要利用公司的电网基础设施和独特的数据资源优势大力培育先进的业务,在新的更高层次形成核心的竞争力。对内,国网要实现数据一个源,电网一张图,业务一条线。对外要广泛连接上下游资源,打造能源互联网的生态圈。

泛在电力物联网试点建设正在稳步推进,7月1日召开的夏季达沃斯论坛上,就有不少展品是泛在电力物联网建设从理论构想向实践成果转化的最新成果,这些产品在为客户提供更好体验的同时,也为传统的电网带来了革命性的变化。可以预期的是,这些种子终将在不远的将来结出硕果。来源:国家电网公司

泛在电力物联网将收集海量的数据,由于可再生能源的接入,电力市场化改革,还有能源互联网或者是“互联网+智慧能源”的背景,产生了大量的数据。这些数据实际上是有巨大价值的,但目前没有利用起来,而且它确实是泛在的,因为涉及到家家户户。

我认为电网公司就是把这些数据真正地利用起来,这是国网做泛在电力物联网的初衷。基础数据连接难以下沉,就是这种小数据比较难获取。另外就是单个小数据价值密度低,但海量数据集合后有很大的价值。

这有几类的数据,涉及居民家庭、各种建筑、农工商企业、公共基础设施的数据。比如说居民家庭小数据有各种家用电器,用户电箱及各种型号开关,还有家庭用户内部的线路,还有一些表计等。工厂车间小数据有电动机械和工具、电动设备,还有电气的一些检测,智能管道等。另外还有建筑的小数据,比如说各类的中央空调、消防设施、电梯;另外城市基础设施也有一些小数据,比如说公共汽车、地铁、燃气、通信、交通信号灯等。

对于电力系统本身考说,在发电环节和输变配电各个环节也有一些小数据,比如说环境数据,比如温湿度、盐碱度、设备状态数据。还有一些附属设施的数据,比如电缆隧道的环境数据,安全防范数据,还有电气建筑物状态数据。还有一些电气设施的微气象数据,比如风速、温速度、降水等。

电力系统是世界上最庞大的工程系统,本身由许许多多的设备组成,每个设备从出厂一直到报废,这种全寿命周期都可以用实物ID
来管理。基于物联网技术才能实现全寿命周期的供应链管理,这也是物联网存在的价值之一。

04泛在电力物联网能做什么?

举个例子,比如电动汽车接入,可能要到不同的部门跑不同的事,以后物联网实现以后,他只要申请一次所有环节就打通了。国家电网提出泛在电力物联网两个阶段的目标,一个是2019年到2021年,战略突破期,经过这3年的时间初步建成泛在电力物联网;再通过三年提升,到2024年建成泛在电力物联网。建设内容包括对内业务、对外业务、数据共享、基础支撑、技术攻关和安全防护6个方面,11个重点方向。

对内业务就是提升客户服务的水平,提升企业经营绩效,提升电网安全经济水平,实现清洁能源的消纳。对外的业务,第一个是打造智慧能源综合服务平台,第二个是培育发展新业务,第三个是构建能源生态体系。另外,还将实现数据共享和基础支撑,开展技术攻关,提升网络安全。所以泛在电力物联网是一个很大的产业链,所以应该说是各个投资方面都会带来很多的机会。

在这些数据基础上可以干什么呢?

比如以物联网平台开展新业务,这些数据收集起来以后,可以存储在公共的云平台里面,在此基础上可以建立智能配电、智能用电、智慧园区,还有开展其他的综合能源的服务,也可以和用户建立很好的互动。

物联网架构一个是前端智能的感知层终端到物联网模组,模组到基站,这部分就是物联网无线通信核心技术。基站手机数据后,可以上传到云服务器平台,这可以通过传统的运营商3G、4G网络,也可以通过电力有线/无线专网,在这个平台的基础上可以建立各种各样的业务应用,这就是从感知层到网络层、到平台层、最终到应用层的完整环节。

物联网是一步一步发展起来的,当前泛在电力物联网还处在初步布局的阶段,所以一开始重点应该还是在感知层和网络层这两层的发展,因为这两层的基础建好以后,后面才可以建平台层,慢慢到后面才到应用层。国家电网公司一开始是投入阶段,它有足够的资金来做感知层和网络层,所以说我认为一开始投资可能是在这个方面。

国家电网公司在物联网建设方面提出了11大关键任务,包括对内业务和对外业务,并创新商业模式、提高客户服务体验。实现全息感知、泛在连接、开放共享、融合创新,需要把没有连接的设备和客户连接起来,要把没有贯通的业务贯通起来,没有共享的数据共享起来,形成跨专业数据共享的生态,并且把过去没有用好的数据价值挖掘起来。

05如何参与泛在电力物联网?

泛在电力物联网是属于基础设施,我认为一开始是国网自己来投钱,后面在这个基础上会可以开展一些增值服务。

为什么要提供全时空的实时数据,有这个数据以后,以数据为中心就可以建立一些服务。例如,现在合同能源管理是个节能服务,目前采用的管理系统应该是个比较笨的黑盒子,在电力需求数据的基础上就可以把节能服务做得更为优化,第三方获得的利润可能更多一些。泛在电力物联网可以看作是一个基础的平台,在这个基础上可以开展一些创新性的增值服务。比如综合能源服务,还有互联网金融、大数据运营、大数据征信、光伏云网、线上供应链金融、虚拟电厂、基于区块链的新型能源服务、智能制造,甚至还可以做一些芯片。

在泛在电力物联网早期建设,目前市场上从事物联网设备研发的制造企业可能会有很多的机遇,比如模组、终端,物联网设备一开始由国网买单,应该对这些企业是有利的。

除了现在配电终端,包括用电信息采集、智能电表等,未来为了实现泛在电力物联网,需要新增哪些设备和设施?

除了电表,就是各式各样的传感器,从电力设备的角度,包括测温、电气设施环境;从用户侧,包括智能电表、智能电器、智能充电桩,甚至漏电监测,以及能效管理、智能建筑、智能消防;物联网功能的实现需要各式各样不同的传感器,由不同的厂家研发、生产。

从产业受益先后顺序看,物联网发展有内在的逻辑顺序,没有感知层和网络层就没有办法做其他的东西,所以在物联网发展早期,感知层和网络层是关键,这两层的架构如果基本完善以后,平台肯定是关键的。平台层第一是进行物联网本身的网络管理,第二是提供对外的接口,包括操作系统等,也属于基础设施。最后要产生价值还是要到应用层,所以说它是有一定的逻辑顺序,一步一步发展的。来源:能见Eknower

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