泛在電力物聯網深度解讀

2019-03-29 11:40:55 大云網　點擊量：評論 (0)

國家電網公司在2019年兩會報告以及在多個場合提出了三型兩網這樣一個新的戰略目標，同時也提出了建設世界一流能源互聯網企業的重要物質基礎

國家電網公司在2019年兩會報告以及在多個場合提出了“三型兩網”這樣一個新的戰略目標，同時也提出了建設世界一流能源互聯網企業的重要物質基礎是要建設運營好“兩網”，所謂“兩網”，一是建設運營好以特高壓為骨干網架、各級電網協調發展的“堅強智能電網”；二是要充分應用移動互聯、人工智能等現代信息技術和先進通信技術，打造狀態全面感知、信息高效處理、應用便捷靈活的“泛在電力物聯網”。

堅強智能電網，主要指能源的供給側，或者說電力供給側，主要強調以特高壓為骨干網架的多級電網的協調發展。經過十余年發展，國網規劃的2020年堅強智能電網全面建成目標有望如期實現。

泛在電力物聯網，側重用戶側或者說能源的需求側，指利用“大云物移智”（大數據、云計算、物聯網、移動互聯網、智慧城市）等先進信息通信技術，實現用能、運維成本不斷降低，也更好滿足用戶對多種能源的需求。

從全球角度來看，中國新一輪電網以及相關信息化投資，將進一步引領全球。包括歐美電網，在部分硬件設備方面目前相對于中國電網都處于落后狀態。泛在電力物聯網在歐美國家并未普及。

在歐洲有一些與泛在電力物聯網相似的構想，目前僅僅是示范性的項目，這些項目只是在電網的基礎上再加上一層ICT的網絡，即信息通信技術，實現負荷與可再生能源的互動，以及其他一些功能，沒有像中國大面積鋪開。

但是如何理解泛在電力物聯網，以及如何參與到泛在電力物聯網投資與建設中，仍然撲朔迷離。

今天分享一篇華南理工大學教授、電力（能源）物聯網領域專家陳皓勇的一篇文章，這篇文章根據陳皓勇在華泰證券電話會議上的發言整理和修改而成。

泛在電力物聯網屬于能源互聯網的重要組成部分。能源互聯網來自于里夫金提出的Energy Internet，他是美國著名經濟趨勢專家，在《第三次工業革命》里面提出了能源互聯網的愿景，他認為能源互聯網有幾大特征：

第一、以可再生能源為主要一次能源；

第二、支持超大規模分布式發電系統與分布式儲能系統接入；

第三、基于互聯網技術實現廣域能源共享；

第四、支持交通系統的電氣化。

這個概念，從2015年開始熱起來。我當時正在美國訪問，那時候國內也開了很多相關的論壇。后來我一直在思考到底什么是能源互聯網。

01電力（能源）網的發展趨勢是三個互聯

在能源互聯網概念熱起來之前，有一個智能電網（Smart Grid）的概念，后來我寫了一篇短文（點擊閱讀：能源互聯網——能源電力領域的共享經濟模式）。我提出，實現能源互聯網的關鍵是，在現有的可再生能源發電與智能電網技術的基礎上，進一步建立物理互聯、信息互聯與商業互聯。

現有基礎技術包括可再生能源發電和智能電網技術。未來的電網（能源）網的發展趨勢，我認為是加強三個互聯：首先是加強物理互聯，即在現有電網的基礎上，實現多種能源形式（電、冷、熱、氣等）的互聯和綜合利用，這就是我們說的綜合能源系統；第二個是加強信息互聯，也就是基于更先進的信息通信技術實現在任何時間、任何地點、任何人、任何物都能順暢地通信，物聯網就屬于信息互聯的一部分；第三個是加強商業互聯，就是建立市場機制以及更高層次的共享經濟模式。

在2017年、2018年的中國智能電網學術研討會上，我兩次提出了這三個互聯以及更具體的實施方案和前沿問題，就是關于怎樣建立多能互補的系統，能源物聯網技術的具體內涵，以及我國當前電力體制改革的進展。當時我把它稱為“電力泛在物聯網”，與現在國家電網公司叫做“泛在電力物聯網”，其實只有兩個詞的順序不一樣。

從能源互聯網的設想過渡到泛在電力物聯網的具體方案應該是一個比較自然的階段，即建立能源互聯網信息互聯的基礎。

02泛在電力物聯網基礎是物聯網

“泛在”就是無處不在。其實電網本身就是一個泛在網，它的“泛在”體現在電能上，因為家家戶戶都要用電，已經遍布全社會各個角落。但是電網的“泛在”僅體現在電能上，沒有體現到數據方面或者是信息方面。泛在電力物理網也要實現信息和數據的“泛在”，我們現在看到的國家電網公司泛在電力物聯網發展綱要是一個很宏大的計劃，涉及整個系統。

介紹這個之前，先說一下物聯網（Internet of Things，縮寫為IoT）狹義的概念。它核心概念實際上是實現基礎數據連接的下沉。在此之前，很多數據連接的“最后一公里”問題沒有解決，狹義的物聯網解決的是這個問題。比如說摩拜單車、OFO，這實際上就是物聯網的概念。它是一個小數據，實現低成本、低功耗、低速率、低頻次、廣覆蓋場景。海量小數據智能連接就能實現泛在感知。

現在物聯網有兩類主流技術：一類是非授權頻譜的技術，這個以中興主推的LoRa技術為代表，它是自己有基站和有終端，不需要運營商的網絡；第二個是授權頻譜的技術，就是蜂窩物聯網，例如華為主推的以NB-IOT為代表的技術。授權頻譜是被管理的，是要授權的，受干擾比較小，實際上是過去2G、3G演進過來的，而非頻譜技術是沒有人管的，容易受干擾，最后理論上是5G一統天下。

電力物聯網包括感知層、網絡層、平臺層、應用層。感知層是各類的傳感器，電表也屬于感知層。對于感知層的數據要到網絡層其實有兩個步驟，最核心的是從感知層終端模組到物聯網基站，這一塊就是通過狹義物聯網解決。終端要求功耗小，因為它希望不要老換電池，但同時又需要傳輸的距離比較遠，這兩方面存在一定的矛盾，這里面需要通過一些先進的技術來解決這個問題。基站收集到數據以后，回傳到平臺系統。因此網絡層其實包括兩個部分，一個是從終端模組到基站，即狹義物聯網的核心技術；第二個就是從模組到后臺信息系統，屬于常規的網絡技術，都屬于物聯網的組成部分。

03國網做泛在電力物聯網的初衷是什么？

2015年是新一輪電改元年，中共中央、國務院聯合下發了9號文（2015年3月15號）。新電改的核心思想是“管住中間，放開兩頭”，實際上是讓供需兩側直接見面，電網就變成通道、高速公路的角色。

因為中共中央9號文要求“管住中間，放開兩頭”，其實就是把電網變成通道，實現供需兩側的自主選擇。電網存在“管道化”的風險，國網需要利用公司的電網基礎設施和獨特的數據資源優勢大力培育先進的業務，在新的更高層次形成核心的競爭力。對內，國網要實現數據一個源，電網一張圖，業務一條線。對外要廣泛連接上下游資源，打造能源互聯網的生態圈。

泛在電力物聯網將收集海量的數據，由于可再生能源的接入，電力市場化改革，還有能源互聯網或者是“互聯網+智慧能源”的背景，產生了大量的數據。這些數據實際上是有巨大價值的，但目前沒有利用起來，而且它確實是泛在的，因為涉及到家家戶戶。

我認為電網公司就是把這些數據真正地利用起來，這是國網做泛在電力物聯網的初衷。基礎數據連接難以下沉，就是這種小數據比較難獲取。另外就是單個小數據價值密度低，但海量數據集合后有很大的價值。

這有幾類的數據，涉及居民家庭、各種建筑、農工商企業、公共基礎設施的數據。比如說居民家庭小數據有各種家用電器，用戶電箱及各種型號開關，還有家庭用戶內部的線路，還有一些表計等。工廠車間小數據有電動機械和工具、電動設備，還有電氣的一些檢測，智能管道等。另外還有建筑的小數據，比如說各類的中央空調、消防設施、電梯；另外城市基礎設施也有一些小數據，比如說公共汽車、地鐵、燃氣、通信、交通信號燈等。

對于電力系統本身考說，在發電環節和輸變配電各個環節也有一些小數據，比如說環境數據，比如溫濕度、鹽堿度、設備狀態數據（比如設備的溫度等）。還有一些附屬設施的數據，比如電纜隧道的環境數據，安全防范數據，還有電氣建筑物狀態數據。還有一些電氣設施的微氣象數據，比如風速、溫速度、降水等。

電力系統是世界上最龐大的工程系統，本身由許許多多的設備組成，每個設備從出廠一直到報廢，這種全壽命周期都可以用實物ID 來管理。基于物聯網技術才能實現全壽命周期的供應鏈管理，這也是物聯網存在的價值之一。

04泛在電力物聯網能做什么？

舉個例子，比如電動汽車接入，可能要到不同的部門跑不同的事，以后物聯網實現以后，他只要申請一次所有環節就打通了。國家電網提出泛在電力物聯網兩個階段的目標，一個是2019年到2021年，戰略突破期，經過這3年的時間初步建成泛在電力物聯網；再通過三年提升，到2024年建成泛在電力物聯網。建設內容包括對內業務、對外業務、數據共享、基礎支撐、技術攻關和安全防護6個方面，11個重點方向。

對內業務就是提升客戶服務的水平，提升企業經營績效，提升電網安全經濟水平，實現清潔能源的消納。對外的業務，第一個是打造智慧能源綜合服務平臺，第二個是培育發展新業務，第三個是構建能源生態體系。另外，還將實現數據共享和基礎支撐，開展技術攻關（包括芯片研發），提升網絡安全。所以泛在電力物聯網是一個很大的產業鏈，所以應該說是各個投資方面都會帶來很多的機會。

在這些數據基礎上可以干什么呢？

比如以物聯網平臺開展新業務，這些數據收集起來以后，可以存儲在公共的云平臺里面，在此基礎上可以建立智能配電、智能用電、智慧園區，還有開展其他的綜合能源的服務，也可以和用戶建立很好的互動。

物聯網架構一個是前端智能的感知層終端到物聯網模組，模組到基站，這部分就是物聯網無線通信核心技術。基站手機數據后，可以上傳到云服務器平臺，這可以通過傳統的運營商3G、4G網絡，也可以通過電力有線/無線專網，在這個平臺的基礎上可以建立各種各樣的業務應用，這就是從感知層到網絡層、到平臺層、最終到應用層的完整環節。

物聯網是一步一步發展起來的，當前泛在電力物聯網還處在初步布局的階段，所以一開始重點應該還是在感知層和網絡層這兩層的發展，因為這兩層的基礎建好以后，后面才可以建平臺層，慢慢到后面才到應用層。國家電網公司一開始是投入階段，它有足夠的資金來做感知層和網絡層，所以說我認為一開始投資可能是在這個方面。

國家電網公司在物聯網建設方面提出了11大關鍵任務，包括對內業務和對外業務，并創新商業模式、提高客戶服務體驗。實現全息感知、泛在連接、開放共享、融合創新，需要把沒有連接的設備和客戶連接起來，要把沒有貫通的業務貫通起來，沒有共享的數據共享起來，形成跨專業數據共享的生態，并且把過去沒有用好的數據價值挖掘起來。

05如何參與泛在電力物聯網？

泛在電力物聯網是屬于基礎設施，我認為一開始是國網自己來投錢，后面在這個基礎上會可以開展一些增值服務。

為什么要提供全時空的實時數據，有這個數據以后，以數據為中心就可以建立一些服務。例如，現在合同能源管理是個節能服務，目前采用的管理系統應該是個比較笨的黑盒子，在電力（能源）需求數據的基礎上就可以把節能服務做得更為優化，第三方獲得的利潤可能更多一些。泛在電力物聯網可以看作是一個基礎的平臺，在這個基礎上可以開展一些創新性的增值服務。比如綜合能源服務，還有互聯網金融、大數據運營、大數據征信、光伏云網、線上供應鏈金融、虛擬電廠、基于區塊鏈的新型能源服務、智能制造，甚至還可以做一些芯片。

在泛在電力物聯網早期建設，目前市場上從事物聯網設備研發的制造企業可能會有很多的機遇，比如模組、終端，物聯網設備一開始由國網買單，應該對這些企業是有利的。

除了現在配電終端，包括用電信息采集、智能電表等，未來為了實現泛在電力物聯網，需要新增哪些設備和設施？

除了電表，就是各式各樣的傳感器，從電力設備的角度，包括測溫、電氣設施環境；從用戶側，包括智能電表、智能電器、智能充電樁，甚至漏電監測，以及能效管理、智能建筑、智能消防；物聯網功能的實現需要各式各樣不同的傳感器，由不同的廠家研發、生產。

從產業受益先后順序看，物聯網發展有內在的邏輯順序，沒有感知層和網絡層就沒有辦法做其他的東西，所以在物聯網發展早期，感知層和網絡層是關鍵，這兩層的架構如果基本完善以后，平臺肯定是關鍵的。平臺層第一是進行物聯網本身的網絡管理，第二是提供對外的接口，包括操作系統等，也屬于基礎設施。最后要產生價值還是要到應用層，所以說它是有一定的邏輯順序，一步一步發展的。