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浅谈泛在电力物联网的二重性

发布时间: 2021-10-13  点击次数: 52次
孟洋
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
 
摘要:泛在电力物联网自提出以来引起了广泛的关注和讨论,推进泛在电力物联网建设和运营也势必受到各种观点和论断的左右和影响。详细阐述了泛在电力物联网所具备的电力物联网和泛在二重属性,提出泛在电力物联网不仅仅是工业物联网技术在电力系统的应用,而是以物联网技术为核心,广泛连接包括“电力用户及其设备"和“电工装备企业及其设备"在内,向上下游广泛延伸的泛在网络。为更加系统的推进泛在电力物联网建设,提供了理论参考和借鉴。
关键词:泛在;电力系统;物联网;二重性
 
0引言
       国家电网有限公司在2019年工作报告中提出建设世界重要能源互联网企业的重要物质基础是要建设运营好“两网",即“坚强智能电网"和“泛在电力物联网",这是泛在电力物联网这个名词先出现在国家电网有限公司的报告中。“泛在电力物联网"在国家电网有限公司(以下简称国网或国网公司)文件中正式提出给电力和能源领域注入了新的活力,学术界、企业界乃至资本市场趁势而上、跃跃欲试。⑴各种观点、论断开始不断出现在泛在电力物联网建设、运营的方方面面。
一种观点认为泛在电力物联网是一个具体的网络,有专用的门户网站,甚至泛在电力物联网专用的APP,可以开展各种数据的采集、汇集和分析……o这种观点虽然非主流,但偶尔还是能够听到。
       还有一种观点,认为泛在电力物联网是工业物联网在电力系统的应用,并将这些观点带入了对泛在电力物联网的认识和建设运用中。这些观点从简单的万物互联到人机物互动,从“大云物移智"到区块链等各种新技术的运用,都经常性听到甚至看到。从目前来看,这类观点是对泛在电力物联网较为主流的认识和理解。
但是,另一种观点仅仅在技术层面解释了泛在电力物联网,虽然有利于泛在电力物联网在技术层面的发展,但从系统推进和运营好泛在电力物联网的角度分析,是不系统的。
1泛在电力物联网的二重性
         从国网公司的相关文件和表述上分析,泛在电力物联网是存在“电力物联网"和“泛在"二重性的。
1.1电力物联网特性
       从技术层面看,在2018年国网信通工作会议上,就提出了“打造全业务泛在电力物联网,建设智慧企业,带领具有竞争力的世界重要能源互联网企业建设"的工作目标,以及建设国网电力物联网SG-eIoT(electricInternetofThings)的技术规划。
       这是主流观点—“泛在电力物联网是工业物联网技术在电力系统应用"的原始出处和基本依据。
       电力物联网是“实现电力系统各个环节万物互联、人机交互,打造状态系统感知、信息有效处理、应用便捷灵活的泛在电力物联网"的基础,是泛在电力物联网得以实现的技术保障,是泛在电力物联网的核心属性和技术内涵。
       其突出代表就是用电信息采集系统的成熟应用和HPLC等先进通信技术的大规模推广。上述论断和实践,均可以视作工业物联网技术在电力系统的应用,即电力物联网。
如果认为电力物联网也存在泛在属性,其泛在属性仅仅局限于电力系统内部,即对电力系统内部所有参与电力系统生产运营设备设施的万物互联。对更大的时空和社会广度而言,不能简单地将“工业物联网技术在电力系统应用"以及电力物联网等同于泛在电力物联网。
       因此,电力物联网并不是泛在电力物联网,而是泛在电力物联网二重性之一。
1.2泛在属性
       电力物联网具有明显的行业边界,内部链路四通八达、系统感知、有效处理。但是,在与电力系统外延的沟通和联系却有着明显的局限性。
泛在一词出自信息领域的泛在网,即广泛存在(Ubiquitous)的网络,基本特征,以实现在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信为目标。
       2019年3月8日,国网公司召开泛在电力物联网建设工作部署电视电话会议,公司党组书记、董事长寇伟同志在讲话中指出“通俗地说,就是运用新一代信息技术,将电力用户及其设备、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稳定水平、质量水平、先进水平、效益效率水平。"
       上述表述明确阐释了泛在电力物联网的技术内涵和泛在外延,尤其是将“电力用户及其设备"和“电工装备企业及其设备"做为泛在电力物联网链接的一部分,实现电力物联网在工业物联网技术应用的基础上向用户侧和生产侧的广泛延伸,清晰地区分了电力物联网与泛在电力物联网的根本性差异,实现了泛在网络与电力物联网的有机融合。
由此可见,泛在电力物联网不仅仅是工业物联网技术和先进信息技术在电力系统的应用,更在于其链接了包括“电力用户及其设备"和“电工装备企业及其设备"这两大电力系统直接外延的广泛互联性综上所述,泛在电力物联网具有电力物联网和泛在网络的二重性。工业物联网和先进信息技术在电力行业的应用是泛在电力物联网实现的技术基础,是泛在电力物联网“电力物联网"和“泛在"二重性之一。
2泛在电力物联网二重性的意义
       国网公司2019年新年贺词先提出“打造枢纽型、平台型、共享型企业"在2019年上对“三型两网"进行了进一步的阐释和论述。
       在2019年1月13日发布的国家电网有限公司2019年1号文件中,排在年度重要工作就是:“推动电网与互联网深度融合,着力构建能源互联网"。具体内容是:“持之以恒地建设运营好以特高压为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网……。承载电力流的坚强智能电网与承载数据流的泛在电力物联网,相辅相成、融合发展,形成强大的价值创造平台,共同构成能源流、业务流、数据流'三流合一’的能源互联网。"
       一号文件中对泛在电力物联网的定义以及在能源换联网中的重要地位和作用作出了明确地解释。
       综合各种分析、报道,以及国家电网有限公司的解释,可以判断,“三型两网"是一个有机整体,“两网"是手段,“三型"是目标、是落脚点,坚强智能电网是“骨骼肌肉",泛在电力物联网是“神经网络",二者相互交融,终的目标是实现“三型"企业。
       电力物联网因其作为局限于电力系统内部的封闭性系统,有明显的边界,无法实现与外部环境的通畅交流和有效互动。正是泛在网络的模糊外延,将电力物联网与外部环境有机融合,从而实现枢纽型、平台型、共享型充分互动。
       泛在电力物联网的“泛在"特性可以视为“电力物联网"以平台和枢纽的形式与外部环境进行充分共享和融通的重要交融带和胶着区。
只有充分认识和理解泛在电力物联网的二重性,才能够避免仅仅局限在技术核心区闭门造车,才能够推动电力物联网通过泛在网与外部环境进行充分互动,实现“三型"目标。
因此,充分认识和理解泛在电力物联网的“泛在"属性,对系统推进泛在电力物联网建设和运营,终实现“三型"企业意义深远。
3安科瑞为国家电网2021泛在电力物联网建设提供解决方案
       安科瑞电气深耕用户侧能效管理多年,逐渐完善了从电力物联网云平台到终端传感器的生态体系,在“源(电源)-网(电网)-荷(负荷)-储(储能)"各个环节加大研发投入,已经形成“云(云平台)-管(有线/无线物联)-边(边缘计算)-端(终端设备)"的生态系统,参与泛在电力物联网建设,为国家电网建设“三型两网"提供解决方案,使用户在任何时间、地点、人、物之间实现信息连接和交互,产生共享数据,从而为电网、发电、供应商、用户服务。
3.1云平台
       安科瑞电气近年来已经陆续推出变电所运维云平台、能源管理云平台、智慧用电云平台、环保用电监管云平台、充电桩(电动汽车/自行车)运营管理云平台、预付费管理云平台等云平台解决方案等解决方案,并已经广泛应用在多地国网公司用户端业务、环保部门、安监部门、住建部门等。
3.1.1变电所运维云平台
       据统计全国高供高计的工商业用户数量达到200多万户,规模巨大,但是大部分日常的运行维护工作比较传统,普遍存在人力成本高、工作效率低、故障抢修时间长、风险预防薄弱等问题。国网公司和众多电力运维公司正在抢占这块巨大的市场,这是一个千亿级别的市场。
       AcrelCloud-1000电力运维云平台采用多功能电力仪表、无线通信、边缘计算网关及大数据分析技术,通过智能网关采集现场数据并存储在本地,再定时向云平台推送数据。平台可同时接入数以千计的用户变电站数据。平台采集的数据包括变电所电气参数和环境数据,包括电流电压功率、开关状态、变压器温度、环境温湿度、浸水、视频、门禁等信息,有异常发生10S内通过短信和APP发出告警信号。平台通过手机APP下发运维任务到人员手机上,并通过GPS跟踪运维执行过程进行闭环,提高运维效率,即时发现运行缺陷并做消缺处理。
3.1.2能源管理云平台
       Acrelcloud-5000能耗管理云平台可适用于各个行业,如政府办公建筑、工厂、教育建筑、医疗建筑、商业综合体等,可通过局域网、互联网或者4G网络采集不同区域多个建筑或单位的用能数据。
      平台采集建筑电、水、气、冷热量等能源消耗数据和光伏、风力、储能等新能源数据,对用能数据进行分析,按照区域、部门、用电设备类型进行细分,提供同比、环比分析比较和用能数据追溯,同时可以提供尖峰平谷各时段用能数据和报表,帮助用户梳理能源账单明细和制定能源绩效考核。
3.1.3环保用电监管云平台
       近年来我们的环境质量有了很大的改善,这都归功于国家层面对环保的重视和环保部门的有力监察执法。安科瑞针对环保监察的痛点研发了环保用电监管系统解决方案,助力环保部门坚决打赢蓝天碧水保卫战。
       Acrelcloud-3000环保用电监管平台主要为环保监察部门和产污排污企业服务,为环保部门提供在线监管和执法依据,为生产企业提供设备运行监控和产污排污数据记录。
平台采集生产企业总用电量、生产用电和治污设备用电量,进行关联分析,及时给出环保设备异常运行信号或企业异常生产信号,实现全过程防控。前端设备采用不停电免接线方案采集用电数据,经LORA无线上传到环保数据网关,再通过4G上传平台服务器或县、市、省级环保平台。各地环保部门通过污染防治设施用电实时监控,实现对排污企业生产运行无死角、全流程监控,达到变人防为信息化技防,从事后处罚到介入式执法,扭转传统依靠人力、经验进行现场核查的状态,为环保监管开辟更加切实、有效的监管方式,形成长效机制。
 
3.1.4智慧用电云平台
       据应急管理部网站数据,2016~2018年期间因为电气原因导致的火灾占总数的百分之三十到百分之三十四左右,其中2018年全国共接报火灾23.7万起,因违反电气安装使用规定引发的火灾占总数的百分之三十四,较大和重大火灾事故中,电气火灾的比例更高。国务院、公安部消防局以及各省市自治区直辖市纷纷出台文件推广智慧用电,从源头上预防电气火灾的发生,现用电管理平台已在九小场所、三合一场所、养老福利院、医疗场所、学校、金融网点等人员密集场所广泛开展。
       安科瑞Acrelcloud-6000用电管理云平台对电气引发火灾的主要因素(线缆温度、漏电电流、负荷电流、电压)进行不间断的数据跟踪与统计分析,通过2G/NB-IOT/4G方式采集现场数据,实时发现电气线路和用电设备存在的隐患(如:线缆温度异常、过载、过压、欠压及漏电等)并通过短信、APP推送、自动语音呼叫等方式及时预警,有效防止电气火灾的发生。系统可以显示所有监测点位的漏电电流等电气参数和线缆温度,并支持巡检记录和派单操作,提供隐患分析报告,实时评估企业用电状态。
 
3.1.5电动汽车/电瓶车充电桩运营管理云平台
       电动汽车现已成为广泛使用的绿色能源交通工具,Acrelcloud-9000充电桩运营管理云平台系统通过物联网技术对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控,同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警;通过微信小程序扫描二维码,进行支付后,系统发起充电请求,控制二维码对应的充电桩完成电动汽车的充电过程。充电桩可选配WIFI模块或GPRS模块接入互联网,配合加密技术和秘钥分发技术,基于TCP/IP的数据交互协议,与云端进行直连。
       电动自行车数量越来越多,解决了老百姓短距离出行问题,但是和电动自行车相关的和火灾事故新闻也屡见不鲜,有逐年增长的趋势,给社会带来了很大的损失,成为人民生命和财产的一个隐患。基于电动自行车火灾的危害和特点,各级政府部门发文对电动自行车火灾的整治都放在规范停放和充电行为上。安科瑞Acrelcloud-9500充电桩运营管理云平台,针对电动自行车火灾治理提供充电管理、资产管理和交易管理的一揽子解决方案,解决充电难、管理难和收费难的问题,可应用于商业楼宇、小区、学校、医院等场所设置的电动自行车充电场所的运营管理。
3.1.6物业小区预付费管理云平台
      安科瑞远程预付费系统可以针对各商业综合体、小区、写字楼、办公楼、酒店式公寓等物业,学校、工厂宿舍的后勤管理部门以及连锁超市、大型物业分布式财务操作,在线支付,总部财务扎口等。目前Acrelcloud-3000预付费管理系统已经成功在上述各场景得到广泛的应用并已经稳定运行多年,适用于物业公司对小区、办公和商铺租户的水电预付费管理,或者学校对学生宿舍的用电预付费和用电管控系统。
 
3.2有线/无线物联
       安科瑞根据多年来的项目经验,结合用户实际需求,开发了各类有线、区域无线、广域无线通讯产品,包括网关和终端设备。支持RS485、以太网、LORA、ZigBee、GPRS、4G、NB-IOT等多种通讯方式,随着5G建设步伐的加快,未来将会有越来越多的通讯方式融入产品,服务于泛在电力物联网建设。
3.3边缘计算
       安科瑞针对物联网应用开发了多款智能网关,采用嵌入式系统和边缘计算技术,现场采集和存储终端设备数据,并根据云平台的需要,采用不同的协议和云平台对接。所有数据采集、计算、异常触发逻辑均在网关就地设置,网络故障时数据存储在本地,网络恢复后补传数据,断点续传,提高数据可靠性。
 
 
3.4终端设备
     针对泛在电力物联网的建设,安科瑞陆续推出多款物联网仪表,应用在不同场合以满足不同需求,2019年全年各类终端仪表出货量超过185万台。
3.5安科瑞产品在泛在电力物联网的应用
       近两年来,安科瑞已经陆续参与江苏省部分县市电力公司的用户端能源管理平台、云南省网综合能源服务平台、上海嘉定区147所学校电力运维平台等相关平台的建设,提供了包括云平台、智能网关、终端设备等产品,各类用户端云平台在全国各地运行案例700多套,并且根据用户需求不断完善产品功能,这些项目就是未来泛在电力物联网的一部分。
      “能源互联网的春天到了,因其所能,它必将成为充满活力的新型能源业态。"尽管针对泛在电力物联网还有一些不同的声音,但是泛在电力物联网已经悄无声息的铺开来,融入能源互联网基础建设的方方面面。
 
4结论
       泛在电力物联网是以先进信息技术为技术内核的电力物联网,连接包括“电力用户及其设备"和“电工装备企业及其设备"在内所有电力系统参与的人和物的泛在网络集合,具有鲜明的技术应用内涵和模糊化的泛在边界,具备“电力物联网"和“泛在"二重性。
只有充分认识泛在电力物联网的落脚点是实现“三型"企业,充分理解泛在电力物联网的技术内涵和外延,才能系统、完整地开展泛在电力物联网建设和运营,才能目标明确、瞄准靶心,终实现向“枢纽型、平台型、共享型"企业转型和世界重要能源互联网企业建设。
 
参考文献
[1]孟祥甫,郭志华,芮光辉,薛晓慧.关于泛在电力物联网二重性的探讨
[2]薛禹胜.能源领域中的信息物理社会系统
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版


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