劉細鳳
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)網作為一種智能化服務系統(tǒng)，是主動式配電網的表現(xiàn)。在闡述泛在電力物聯(lián)網基本含義及其架構的基礎上，根擁國家電網公司的戰(zhàn)略安排指導，對泛在電力物聯(lián)網發(fā)展進行趨勢分析并提出建設性意見。
 

關鍵詞：泛在電力物聯(lián)網；含義；架構；發(fā)展；建議
 

0  引言
       泛在電力物聯(lián)網即將物聯(lián)網、人工智能等現(xiàn)代化信息處理及通信技術應用到電力系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)實時互聯(lián)、交互，且具有態(tài)勢感知能力強、信息處理速度快、應用便捷靈活等特征的智能化服務系統(tǒng)。 
1、泛在電力物聯(lián)網的含義
       通俗來說，泛在電力物聯(lián)網的本質是一個物聯(lián)網。物聯(lián)網是把人與物、物與物相連的一張大網，如用手機控制家里的電視、空調、馬桶等就是物聯(lián)網的一種應用。電力物聯(lián)網是把電力系統(tǒng)里的各種設備、電力企業(yè)和用戶相連形成的一個網，而所謂的“泛在”就是“無所不包、無所bu在”的意思。以用手機交電費為例，人們之所以可以如此方便地交電費，就是因為物聯(lián)網實現(xiàn)了手機與智能電表互聯(lián)互通。這只是泛在電力物聯(lián)網在用電側的應用。未來的泛在網絡更大的想象空間是在配用電側，它將是主動式配電網的表現(xiàn)，能夠實現(xiàn)分布式發(fā)電（DG）與智能用電的結合，網絡中無處不在的感知技術與多層次計算能力將解決“電從哪里來”“來電是否清潔”的問題，這也將是對能源互聯(lián)網概念的詮釋。 
       事實上，“泛在網”有能力做到發(fā)、輸、配、用等電力環(huán)節(jié)的全覆蓋，其在配用電側有更多的表現(xiàn)是因為發(fā)、輸電側的智能化水平比配用電成熟。相對發(fā)、輸環(huán)節(jié)而言，配用電壞節(jié)的體量更大、影響更深、覆蓋范圍更廣，兩者之間類似人體的主動脈與毛細血管之間的關系。但就“泛在”的概念而言，打通電力這個商品的全壽命周期，運用技術手段實現(xiàn)能源生產、輸送、消費的保障與經濟性，才是未來能源革命的方向。 
2、泛在電力物聯(lián)網與能源互聯(lián)網的關系 
       堅強智能電網和泛在電力物聯(lián)網有機組合構成能源互聯(lián)網。其中，堅強智能電網較多應用于發(fā)、輸電環(huán)節(jié)，尤其在特高壓建設和新能源（風、光等）建設方面；而泛在電力物聯(lián)網側重在電力需求側.旨在整合利用大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網、移動互聯(lián)網、人工智能等先進信息通信技術.更好地滿足用戶對能源的多種需求。 
3、泛在電力物聯(lián)網建設戰(zhàn)略安排
       泛在電力物聯(lián)網未來的建設節(jié)奏分為兩步：一是到2021年達到網絡的初步建成，實現(xiàn)業(yè)務數(shù)據(jù)的基本貫通，以及對物聯(lián)管理的統(tǒng)一；二是到2024年完成網絡的工作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的物聯(lián)運行與管理。全部建成后，泛在電力物聯(lián)網將會成為接入設備較多的物聯(lián)網生態(tài)圈。據(jù)有關研究統(tǒng)計預測：目前國網系統(tǒng)接入的終端設備超過了 5.0億只（包括電表 4.5億只、其他設備幾千萬臺）。根據(jù)國網規(guī)劃，2025年接入終端設備將超過10.0億只，2030年將達到20.0億只。2019年是我國電力信息化投資的元年，預計2019—2021年，國網在電力信息化上的投資將分別達到300億元、500億元、600億元，如此大規(guī)模的投資將會帶動整個產業(yè)的高速增長，每個環(huán)節(jié)都將迎來周期性的成長機會。同時.作為一種戰(zhàn)略驅動的能源革命，泛在電力物聯(lián)網也將引發(fā)電網裝備與規(guī)劃設計思路進行迭代更新。 
4、泛在電力物聯(lián)網的架構
       作為一種物聯(lián)網，泛在電力物聯(lián)網包含感知層、平臺層、網絡層、應用層這4層結構。整個產業(yè)鏈可以簡單概括為“云一管一邊一端一芯”，即云端、通信網、邊緣計算、終端信息收集器(傳感器.RFID等)、人工智能。“管”是“端”和“云”之間的一條數(shù)據(jù)紐帶，利用科學算法實現(xiàn)網絡綜合管理和快速調用，在云端進行各類型通訊信號的整合，快速拉升網絡服務能力，以滿足物聯(lián)網在配電業(yè)務應用中所需的條件，即數(shù)量大、類型多的接入端口、靈活的調取方式、穩(wěn)定可靠的工作特性 此外，衛(wèi)星和5G技術形成的信息傳輸系統(tǒng)將成為泛在網絡實現(xiàn)的關鍵力量，信息的傳輸速度與流量是泛在網絡的技術保證。 
5、泛在電力物聯(lián)網的發(fā)展邏輯
       在增量配網試點和配售電側改革不斷深入的背景下和國網新一代領導層逐步穩(wěn)定之際，提出泛在電力物聯(lián)網概念，是主動出擊開拓新方向的求變之舉，是國網今后工作的“發(fā)力點”。國網未來將建設電力互聯(lián)網發(fā)展與互聯(lián)網經濟相關的新業(yè)態(tài)，包括清潔能源、智慧人居空間、智能化管理城市等新業(yè)務。泛在電力物聯(lián)網內生的邏輯勢必會向智慧小區(qū)及智慧城市整體能源解決方案、智慧交通整體能源供給方案、智慧能源套餐及交易模式、用戶能效分析及用戶畫像、智能家居與用能管理等方面延伸。非傳統(tǒng)領域的新業(yè)態(tài)已經和傳統(tǒng)電網業(yè)務處于同等重要的地位。國家電網雖然沉淀了大量的高素質人才，但目前其競爭優(yōu)勢主要還是來自于壟斷.科技公司的形象在公眾心中還沒有建立起來，電力用戶期待獲得更多的知情權和參與感，如得到用電斷、科學用電方案、差異化電價信息等增值服務。在前有堵截、后有追兵的行業(yè)背景下，要建成能源互聯(lián)網企業(yè)，深刻改變用戶習慣，讓用戶的體驗感不斷增強，通過萬物互聯(lián)的理念來加強與用戶之間的粘性，才能進一步贏得發(fā)展的先機。
6、安科瑞為國家電網2021泛在電力物聯(lián)網建設提供解決方案
       安科瑞電氣深耕用戶側能效管理多年，逐漸完善了從電力物聯(lián)網云平臺到終端傳感器的生態(tài)體系，在“源（電源）-網（電網）-荷（負荷）-儲（儲能）”各個環(huán)節(jié)加大研發(fā)投入，已經形成“云（云平臺）-管（有線/無線物聯(lián)）-邊（邊緣計算）-端（終端設備）”的生態(tài)系統(tǒng)，參與泛在電力物聯(lián)網建設，為國家電網建設“三型兩網”提供解決方案，使用戶在任何時間、地點、人、物之間實現(xiàn)信息連接和交互，產生共享數(shù)據(jù)，從而為電網、發(fā)電、供應商、用戶服務。

6.1云平臺
       安科瑞電氣近年來已經陸續(xù)推出變電所運維云平臺、能源管理云平臺、智慧用電云平臺、環(huán)保用電監(jiān)管云平臺、充電樁（電動汽車/自行車）運營管理云平臺、預付費管理云平臺等云平臺解決方案等解決方案，并已經廣泛應用在多地國網公司用戶端業(yè)務、環(huán)保部門、安監(jiān)部門、住建部門等。
6.1.1變電所運維云平臺
       據(jù)統(tǒng)計全國高供高計的工商業(yè)用戶數(shù)量達到200多萬戶，規(guī)模巨大，但是大部分日常的運行維護工作比較傳統(tǒng)，普遍存在人力成本高、工作效率低、故障搶修時間長、風險預防薄弱等問題。國網公司和眾多電力運維公司正在搶占這塊巨大的市場，這是一個千億級別的市場。
       AcrelCloud-1000電力運維云平臺采用多功能電力儀表、無線通信、邊緣計算網關及大數(shù)據(jù)分析技術，通過智能網關采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并存儲在本地，再定時向云平臺推送數(shù)據(jù)。平臺可同時接入數(shù)以千計的用戶變電站數(shù)據(jù)。平臺采集的數(shù)據(jù)包括變電所電氣參數(shù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，包括電流電壓功率、開關狀態(tài)、變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、yan霧、視頻、門禁等信息，有異常發(fā)生10S內通過短信和APP發(fā)出告jing信號。平臺通過手機APP下發(fā)運維任務到zhi定人員手機上，并通過GPS跟蹤運維執(zhí)行過程進行閉環(huán)，提高運維效率，即時發(fā)現(xiàn)運行缺陷并做消缺處理。

6.1.2能源管理云平臺
       Acrelcloud-5000能耗管理云平臺可適用于各個行業(yè)，如辦公建筑、工廠、教育建筑、建筑、商業(yè)綜合體等，可通過局域網、互聯(lián)網或者4G網絡采集不同區(qū)域多個建筑或單位的用能數(shù)據(jù)。
      平臺采集建筑電、水、氣、冷熱量等能源消耗數(shù)據(jù)和光伏、風力、儲能等新能源數(shù)據(jù)，對用能數(shù)據(jù)進行分析，按照區(qū)域、部門、用電設備類型進行細分，提供同比、環(huán)比分析比較和用能數(shù)據(jù)追溯，同時可以提供尖峰平谷各時段用能數(shù)據(jù)和報表，幫助用戶梳理能源賬單明細和制定能源績效考核。

6.1.3環(huán)保用電監(jiān)管云平臺
      近年來我們的環(huán)境質量有了很大的改善，這都歸功于國家層面對環(huán)保的重視和環(huán)保部門的有力監(jiān)察執(zhí)法。安科瑞針對環(huán)保監(jiān)察的痛點研發(fā)了環(huán)保用電監(jiān)管系統(tǒng)解決方案，助力環(huán)保部門堅決打贏藍天碧水保衛(wèi)戰(zhàn)。
      Acrelcloud-3000環(huán)保用電監(jiān)管平臺主要為環(huán)保監(jiān)察部門和產污排污企業(yè)服務，為環(huán)保部門提供在線監(jiān)管和執(zhí)法依據(jù)，為生產企業(yè)提供設備運行監(jiān)控和產污排污數(shù)據(jù)記錄。
      平臺采集生產企業(yè)總用電量、生產用電和治污設備用電量，進行關聯(lián)分析，及時給出環(huán)保設備異常運行信號或企業(yè)異常生產信號，實現(xiàn)全過程防控。前端設備采用不停電免接線方案采集用電數(shù)據(jù)，經LORA無線上傳到環(huán)保數(shù)據(jù)網關，再通過4G上傳平臺服務器或縣、市、省級環(huán)保平臺。各地環(huán)保部門通過污染防治設施用電實時監(jiān)控，實現(xiàn)對排污企業(yè)生產運行*、全流程監(jiān)控，達到變人防為信息化技防，從事后處罰到介入式執(zhí)法，扭轉傳統(tǒng)依靠人力、經驗進行現(xiàn)場核查的狀態(tài)，為環(huán)保監(jiān)管開辟更加切實、有效的監(jiān)管方式，形成機制。

 
6.1.4智慧用電云平臺
       據(jù)應急管理部網站數(shù)據(jù)，2016~2018年期間因為電氣原因導致的火災占總數(shù)的百分之三十到百分之三十四左右，其中2018年全國共接報火災23.7萬起，因違反電氣安裝使用規(guī)定引發(fā)的火災占總數(shù)的百分之三十四，較大和重大火災事故中，電氣火災的比例更高。國務院、公安部消防局以及各省市自治區(qū)直轄市紛紛出臺文件推廣智慧用電，從源頭上預防電氣火災的發(fā)生，現(xiàn)用電管理平臺已在九小場所、三合一場所、養(yǎng)老福利院、場所、學校、金融網點等人員密集場所廣泛開展。
       安科瑞Acrelcloud-6000用電管理云平臺對電氣引發(fā)火災的主要因素（線纜溫度、漏電電流、負荷電流、電壓）進行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計分析，通過2G/NB-IOT/4G方式采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，實時發(fā)現(xiàn)電氣線路和用電設備存在的隱患（如：線纜溫度異常、過載、過壓、欠壓及漏電等）并通過短信、APP推送、自動語音呼叫等方式及時預jing，有效防止電氣火災的發(fā)生。系統(tǒng)可以顯示所有監(jiān)測點位的漏電電流等電氣參數(shù)和線纜溫度，并支持巡檢記錄和派單操作，提供隱患分析報告，實時評估企業(yè)用電狀態(tài)。

6.1.5電動汽車/電瓶車充電樁運營管理云平臺
       電動汽車現(xiàn)已成為廣泛使用的綠色能源交通工具，Acrelcloud-9000充電樁運營管理云平臺系統(tǒng)通過物聯(lián)網技術對接入系統(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jing；用戶通過微信小程序掃描二維碼，進行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動汽車的充電過程。充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯(lián)網，配合加密技術和秘鑰分發(fā)技術，基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議，與云端進行直連。
       電動自行車數(shù)量越來越多，解決了老百姓短距離出行問題，但是和電動自行車相關的和火災事故新聞也屢見不鮮，有逐年增長的趨勢，給社會帶來了很大的損失，成為人民生命和財產的一個隱患。基于電動自行車火災的危害和特點，各級部門發(fā)文對電動自行車火災的整治都放在規(guī)范停放和充電行為上。安科瑞Acrelcloud-9500充電樁運營管理云平臺，針對電動自行車火災治理提供充電管理、資產管理和交易管理的一攬子解決方案，解決充電難、管理難和收費難的問題，可應用于商業(yè)樓宇、小區(qū)、學校、醫(yī)院等場所設置的電動自行車充電場所的運營管理。

6.1.6物業(yè)小區(qū)預付費管理云平臺
       安科瑞遠程預付費系統(tǒng)可以針對各商業(yè)綜合體、小區(qū)、寫字樓、辦公樓、酒店式公寓等物業(yè)，學校、工廠宿舍的后勤管理部門以及連鎖超市、大型物業(yè)分布式財務操作，在線支付，總部財務扎口等。目前Acrelcloud-3000預付費管理系統(tǒng)已經成功在上述各場景得到廣泛的應用并已經穩(wěn)定運行多年，適用于物業(yè)公司對小區(qū)、辦公和商鋪租戶的水電預付費管理，或者學校對學生宿舍的用電預付費和用電管控系統(tǒng)。

6.2有線/無線物聯(lián)
       安科瑞根據(jù)多年來的項目經驗，結合用戶實際需求，開發(fā)了各類有線、區(qū)域無線、廣域無線通訊產品，包括網關和終端設備。支持RS485、以太網、LORA、ZigBee、GPRS、4G、NB-IOT等多種通訊方式，隨著5G建設步伐的加快，未來將會有越來越多的通訊方式融入產品，服務于泛在電力物聯(lián)網建設。
6.3邊緣計算
       安科瑞針對物聯(lián)網應用開發(fā)了多款智能網關，采用嵌入式系統(tǒng)和邊緣計算技術，現(xiàn)場采集和存儲終端設備數(shù)據(jù)，并根據(jù)云平臺的需要，采用不同的協(xié)議和云平臺對接。所有數(shù)據(jù)采集、計算、異常報jing觸發(fā)邏輯均在網關就地設置，網絡故障時數(shù)據(jù)存儲在本地，網絡恢復后補傳數(shù)據(jù)，斷點續(xù)傳，提高數(shù)據(jù)可靠性。

6.4終端設備
       針對泛在電力物聯(lián)網的建設，安科瑞陸續(xù)推出多款物聯(lián)網儀表，應用在不同場合以滿足不同需求，2019年全年各類終端儀表出貨量超過185萬臺。

6.5安科瑞產品在泛在電力物聯(lián)網的應用
       近兩年來，安科瑞已經陸續(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、智能網關、終端設備等產品，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品功能，這些項目就是未來泛在電力物聯(lián)網的一部分。
      “能源互聯(lián)網的春天到了，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)網還有一些不同的聲音，但是泛在電力物聯(lián)網已經悄無聲息的鋪開來，融入能源互聯(lián)網基礎建設的方方面面。
7、泛在電力物聯(lián)網建設的建議
       電網的發(fā)展升級亟待物聯(lián)網技術的深度參與，然而物聯(lián)網作為一項前沿技術尚有諸多難題需要解決：在態(tài)勢感知方面，現(xiàn)有傳感器的識別能力和復雜環(huán)境下的可靠性不足；大量數(shù)據(jù)及時傳輸問題和無線傳輸問題均沒有普適性的解決方案。物聯(lián)網產業(yè)當前發(fā)展提出的新概念多、喊出的口號多、實際產品落地少。這主要是由于現(xiàn)有硬件水平和經濟適用性問題尚未有效解決，整個行業(yè)處于“摸著石頭過河”的階段，對于電網建設來說，應在這樣一個萌芽階段及時制定遠期規(guī)劃，科學規(guī)范引導物聯(lián)網在電網中的發(fā)展，有效避免重復性建設。                             
       泛在電力物聯(lián)網的建設不是一蹴而就的，需要在探索實踐中不斷試錯來改善更新，這必將是一個漫長的過程，在培養(yǎng)用戶習慣、調整路徑依賴等非技術層面工作上尤其如此。因此，在傳統(tǒng)配電網向泛在電力物聯(lián)網過渡的過程中，秉承一致的發(fā)展原則與規(guī)范的技術標準對于整個電網的統(tǒng)籌規(guī)劃建設至關重要.只有這樣才能在技術上一脈相承、在用戶習慣上始終如一、在工程建設上精益，短期內規(guī)范產業(yè)向好發(fā)展，長期上確保與國網一號文精神高度一致，為智能堅強大電網建設保駕護航。 
 

作者簡介：劉細鳳，女，本科  安科瑞電氣股份有限公司