淺談我國泛在電力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨

時間：2021-03-04

楊馨
安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定 201801

摘要：介紹了我國泛在電力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與市場趨勢。
關鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng)；堅強智能電網(wǎng)；感知層；網(wǎng)絡層；應用層

0 引言
過去10年中，國家電網(wǎng)不斷完善堅強智能電網(wǎng)的建設，以特高壓為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的實施架構，成功解決了我國電產(chǎn)和耗能地域分布不均的局面。在此發(fā)展基礎上，我國建設“三型兩網(wǎng)、世界*”的能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略路徑已逐步清晰。
國家電網(wǎng)公司在2019年3月工作會議上正式提出泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，目標是將接棒堅強智能電網(wǎng)，充分應用“大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、邊緣計算”等現(xiàn)代信息技術，打造狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應用便捷靈活的需求側(cè)智能電網(wǎng)，貫徹國家電網(wǎng)構建具備“能源流、業(yè)務流、數(shù)據(jù)流”三流合一的世界*能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略部署。
所謂“三型”，是指國家電網(wǎng)公司全力打造具備“樞紐型、平臺型、共享型”的三重屬性企業(yè)。所謂“兩網(wǎng)”，是指國家電網(wǎng)公司應建設運營好“堅強智能電網(wǎng)”和“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”?？傮w來說，“三型兩網(wǎng)”是以一個整體的概念提出?！皟删W(wǎng)建設”是手段，是打造世界*能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的重要物質(zhì)基礎。“三型”是目標，是國家電網(wǎng)公司旨在通過建設運營好“兩網(wǎng)”，終實現(xiàn)向三型屬性企業(yè)轉(zhuǎn)型。

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)演進與現(xiàn)狀
從**至今，我國電力發(fā)展可分為3個關鍵階段。
如圖1，1階段是從**初期到2000年。當時我國電力體制僵化，沒有過多的企業(yè)愿意參與到辦電工作中，缺電現(xiàn)象十分嚴重。對此，在1987年，**發(fā)布111號文，對全國所有用電企業(yè)征收電力建設資金，以每度電2分錢標準收取，集中交給財政部。這筆資金為當時的三峽水電站、二灘水電站建設做出了實際貢獻。**以來，我國用了近20年的時間，逐步解決了電源側(cè)電力供給不足的問題。
2階段是2000—2009年。在“市場煤” 和“計劃電”時代，國家開始意識到我國的電源結構不合理，煤電比例過高，新能源占比很少；同時廠網(wǎng)結構不合理，我國大力發(fā)展發(fā)電廠，而實際電網(wǎng)的建設嚴重滯后，直接造成我國輸變電成本高、調(diào)峰能力差。對此，**于2002年下發(fā)5號，文正式啟動1輪電改，對上述問題進行政策引導，把發(fā)展的關注點逐漸放到電網(wǎng)的建設中。
3階段是2009—2019年。經(jīng)過1輪電改10年的梳理，我國電力建設重心開始從電源側(cè)向電網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)移，電網(wǎng)側(cè)投資規(guī)模**過了電源側(cè)投資規(guī)模。在此期間，國網(wǎng)公司發(fā)展建設以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強智能電網(wǎng)。以特高壓為骨干網(wǎng)架的戰(zhàn)略能夠促進我國大煤電、大水電、大核電以及可再生新能源發(fā)電的集約化開發(fā)利用以及遠距離輸送轉(zhuǎn)移。與此同時，堅強智能電網(wǎng)的建設開始初步實現(xiàn)電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)化，使電源側(cè)和電網(wǎng)側(cè)開始具備初步的物理互聯(lián)、信息互聯(lián)與商業(yè)互聯(lián)。

感知層是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)物理形態(tài)上的底層形成基礎，主要利用終端設備的傳感技術和智能化芯片技術，實現(xiàn)對電力數(shù)據(jù)的采集、感知與監(jiān)測。
網(wǎng)絡層方面，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)供給側(cè)考慮到聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全性，大量使用有線光纖、工業(yè)以太網(wǎng)等有線接入方式將設備聯(lián)網(wǎng)。這種高網(wǎng)絡安全性限制了信息傳輸?shù)膹V度以及延展性，對發(fā)展用戶側(cè)對泛在連接不具備可操作性。所以在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)時代，電力無線專網(wǎng)因其較高的安全性及較低的連接成本，成為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)“后1公里”接入的可以選擇方案，解決例如電表和井蓋的大規(guī)模連接。
平臺層在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設中處于地位。建設內(nèi)容主要包括一體化“國網(wǎng)云”平臺、物聯(lián)管理中心、全業(yè)務統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心，以及圍繞3個中心進行“三站合一”的企業(yè)數(shù)據(jù)中臺。
應用層的建設分為對內(nèi)業(yè)務和對外業(yè)務。對內(nèi)服務就是服務于國網(wǎng)自身，通過搭設各種平臺來實現(xiàn)提升企業(yè)的運行管理效率。應用層對外業(yè)務主要是打造綜合能源服務平臺，把國家電網(wǎng)公司、電力用戶和各能源應用供應商整合到一起進行需求對接，同時不斷培育新興能源業(yè)務，構建能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈。
此外，還有兩個細節(jié)值得關注。①感知層周邊的邊緣層。隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)底層設備數(shù)量的不斷增加，海量的數(shù)據(jù)信息往返于端側(cè)和云服務器之間，這會大大降低數(shù)據(jù)傳輸效率，加劇云服務器的運行負擔。因此，邊緣層成為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)靠近感知層不可缺少的組成部分。②安全防護設計將貫穿泛在電力物聯(lián)網(wǎng)全場景建設，此項工作由國網(wǎng)公司互聯(lián)網(wǎng)部牽頭，為電網(wǎng)安全運行保駕**。

3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模和趨勢分析
3.1 感知層
感知層的市場規(guī)模從電力供給側(cè)的智能化增量和用電側(cè)終端設備增量2個維度考慮。
電力供給側(cè)方面，2017年國網(wǎng)云平臺的正式上線，帶動了電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)的電力二次設備和監(jiān)測監(jiān)控等設備的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級替代。反映在統(tǒng)計數(shù)據(jù)上，在2018年呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長。隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設的不斷深入，到2021年，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)初步實現(xiàn)業(yè)務協(xié)同和數(shù)據(jù)貫通，此時圍繞電力供給側(cè)的智能化數(shù)字化建設規(guī)模增量將達875.8億元；到了2024年，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將全面實現(xiàn)業(yè)務協(xié)同和數(shù)據(jù)貫通，智能化數(shù)字化建設規(guī)模增量將過千億級別（如圖3）。

智能聯(lián)網(wǎng)家電的市場增長趨勢較為穩(wěn)定，不過受制于整體智能家電的滲透率低，到2024年智能家電聯(lián)網(wǎng)滲透率預測僅為10%，導致聯(lián)網(wǎng)家電市場規(guī)模也受局限。
相較而言，智能電表是具備明顯周期性替換的終端產(chǎn)品。我國智能電表替換周期為7~8年，我國在2011年迎來歷史上大規(guī)模的智能電表招標，針對這波智能電表的替換在2019年開始得到體現(xiàn)。2019年國家電網(wǎng)1次智能電表替換招標量近4000萬只，較2018年同比增長了近80%，預計2019年全年智能電表市場規(guī)模較2018年將提升112.6%。2020—2021年智能電表需求主要表現(xiàn)在增量市場，需求量下行。未來智能電表市場需求將逐步趨緩，電表替換數(shù)量趨于穩(wěn)定，下一輪大規(guī)模放量或需等到2026年2輪電表替換周期。
3.2 網(wǎng)絡層
網(wǎng)絡層方面，考慮到近年電網(wǎng)智能化業(yè)務的爆發(fā)增長，國家電網(wǎng)向工信部申請頻譜資源的增補，并于2018年9月獲得6.25MHz增補。由此，在230 MHz這個頻段建設的電力無線專網(wǎng)于2018年起正式迎來爆發(fā)期。目前，國網(wǎng)納入的無線專網(wǎng)標準，一個是普天的基于4G時代的LTE230，支持移動和非移動終端設備的接入。另一個是華為基于4.5G、面向5G的IoTG230標準，目前只支持非移動終端的接入。2018年，我國電力無線專網(wǎng)采用LTE230主流技術，市場規(guī)模4.48億元（如圖7）。隨著華為基于5G網(wǎng)絡特性下的IoTG230專網(wǎng)技術被納為國家電網(wǎng)的另一項無線專網(wǎng)標準，預計2019年我國230MHz電力無線專網(wǎng)市場將迎來快速增長，市場規(guī)模突破5.6億元。到2021年，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)初步建成，電力無線專網(wǎng)市場規(guī)模將達到11.5億元；到2024年，無線專網(wǎng)建設將全面完成，我國電力無線專網(wǎng)輻射范圍將覆蓋全國所有用電區(qū)域，市場規(guī)模將達到約30億元。

3.3 平臺層
平臺層是兩網(wǎng)融合建設的環(huán)節(jié)。在各省網(wǎng)公司一體化“國網(wǎng)云”平臺基礎上，通過整合物聯(lián)管理中心與全業(yè)務統(tǒng)一數(shù)據(jù)中心形成國家電網(wǎng)全企業(yè)數(shù)據(jù)中臺，以實現(xiàn)海量電力相關采集數(shù)據(jù)的“一次采集、多處使用”、實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)設備的精細化管理、提升數(shù)據(jù)處理效率以及平臺能力的開放與共享。2019年，通過對國網(wǎng)公司各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫的加工、清洗與整合，企業(yè)數(shù)據(jù)中臺的建設規(guī)模突破了5個億（如圖8）；預測到2021年，國家電網(wǎng)實現(xiàn)初步數(shù)據(jù)貫通時，企業(yè)數(shù)據(jù)中臺規(guī)模將達7.57億；到2024年，國網(wǎng)實現(xiàn)全部數(shù)據(jù)貫通時，企業(yè)數(shù)據(jù)中臺規(guī)模將達9.25億。

3.4 應用層
應用層方面，市場規(guī)模考慮對外服務當中，綜合能源服務所帶來的電力市場化交易和電力資源信息對接的體量。目前，國網(wǎng)公司對外綜合能源服務已基本實現(xiàn)電力市場金融交易、光伏云網(wǎng)2.0、分布式新能源服務以及儲能業(yè)務等多個應用板塊，2019年末預計將達到9 87億的“近萬億”市場規(guī)模（如圖9和10）。隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)時代感知層終端信息采集的不斷完善，綜合能源服務范圍將從用戶群體和覆蓋地域2個維度不斷擴展外延，預計到2021年，對外綜合能源服務市場規(guī)模將到達17 974億元；到2024年，綜合能源服務市場將突破3萬億元。除現(xiàn)有應用模塊之外，未來應用層對外服務將涌現(xiàn)出大量新興電力應用市場，包括非侵入式負荷監(jiān)測、微網(wǎng)售電、車聯(lián)網(wǎng)、電力配售一體等。這些潛在的新興能源服務將為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應用層帶來額外近30%的市場增量。

4.5 安科瑞產(chǎn)品在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應用
近兩年來，安科瑞已經(jīng)陸續(xù)參與江蘇省部分縣市電力公司的用戶端能源管理平臺、云南省網(wǎng)綜合能源服務平臺、上海嘉定區(qū)147所學校電力運維平臺等相關平臺的建設，提供了包括云平臺、智能網(wǎng)關、終端設備等產(chǎn)品，各類用戶端云平臺在全國各地運行案例700多套，并且根據(jù)用戶需求不斷完善產(chǎn)品功能，這些項目就是未來泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的一部分。
“能源互聯(lián)網(wǎng)的春天到了，因其所能，它必將成為充滿活力的新型能源業(yè)態(tài)。”盡管針對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)還有一些不同的聲音，但是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)悄無聲息的鋪開來，融入能源互聯(lián)網(wǎng)基礎建設的方方面面。

5 結語
泛在物聯(lián)網(wǎng)技術是以配電領域為中心,來實現(xiàn)相關技術的智能控制。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的作用非常重要,且包含的范圍也非常廣泛。建設泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是社會和科技發(fā)展的必然趨勢,需要不斷地探究,來做進一步的完善。

參考文獻
[1]袁也.我國泛在電力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].通信電源技術,2019,36（8):198-199.
[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版.

作者簡介
楊馨，女，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為物聯(lián)網(wǎng)智能運維系統(tǒng)。

18702111791

詞條
詞條說明
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楊馨安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定【摘要】：用戶側(cè)配電系統(tǒng)的智能化、精細化、**是當下配電管理的必然趨勢。針對用戶側(cè)的配電進線回路，設計安裝智能儀表，再通過后臺系統(tǒng)來實時監(jiān)測各用能回路的工作狀態(tài)；并記錄各個回路的電力參數(shù)。通過實時監(jiān)控用能以及相關電力參數(shù)、提高用能安全、可靠及維護效率、降低維護的人工成本、實現(xiàn)了配電系統(tǒng)監(jiān)控的**。通過用能的實時監(jiān)測，數(shù)據(jù)的采集及存儲，明確用戶的電能使用水
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