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什么是“泛在電力物聯網”?要建一個什么樣的泛在電力物聯網?

字號+ 作者:admin 來源:能源評論 2019-03-25 10:45 我要評論( )

國網應組織科研單位牽頭,遵循目標導向,按照我國不同地區電網技術基礎及資源稟賦,設定泛在電力物聯網近期目標及中長期技術規劃,盡快明確重點項目及技術攻關方向,集中力量突破既定關鍵技術。

  國家電網公司在2019年兩會報告中提出要建設運營“泛在電力物聯網”,并成為和堅強智能電網相提并論的重點工作。那么,為什么要建泛在電力物聯網?什么是泛在電力物聯網?如何建設泛在電力物聯網?


    為什么要建泛在電力物聯網?
    國家電網公司在2019年兩會報告中提出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”,這里所說“兩網”分別是“堅強智能電網”和“泛在電力物聯網”。泛在電力物聯網這個名詞首次出現在國家電網公司的兩會報告中,成為和堅強智能電網相提并論的重點工作。


    首先來看國網2019年1號文件是怎么說的:在2019年1月13日發布的國家電網有限公司2019年1號文件中,排在年度重點工作首位的就是:推動電網與互聯網深度融合,著力構建能源互聯網。具體內容是:“持之以恒地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……。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,實現電力系統各個環節萬物互聯、人機交互,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,為電網安全經濟運行、提高經營績效、改善服務質量,以及培育發展戰略性新興產業,提供強有力的數據資源支撐。承載電力流的堅強智能電網與承載數據流的泛在電力物聯網,相輔相成、融合發展,形成強大的價值創造平臺,共同構成能源流、業務流、數據流“三流合一”的能源互聯網。”


    可以認為一號文件中對泛在電力物聯網的定義以及在能源換聯網中的重要地位作出了明確地官方解釋。一號文件的重點工作之二是:培育壯大發展新動能,創新能源互聯網業態。其具體內容是:研究探索利用變電站資源建設運營充換電(儲能)站和數據中心站的新模式,積極推動公司通信光纖網絡、無線專網和電力桿塔商業化運營,拓展服務客戶新空間。大力開拓電動汽車、電子商務、智能芯片、儲能、綜合能源服務等新興業務,促進新興業務和電網業務互利共生、協同發展。一號文件的重點工作之三是:擴大開放合作共享,打造能源互聯網生態圈。具體內容是:充分利用電網數據、技術、標準優勢,加強與新經濟和互聯網企業合作,積極參與新能源、智能制造、智能家居、智慧城市等新興業務領域的開拓建設,加快構建圍繞能源互聯網發展的產業鏈、生態圈。


    從一號文件中可以看出國網未來將通過建設電力互聯網發展與互聯網經濟相關的新業態,包括新能源、智能制造、智能家居、智慧城市等新業務。非傳統領域的新業態已經和傳統電網業務處于同等重要的地位,實際上,所謂所謂新能源、智能家居、智慧城市,都可以被囊括進“泛在電力物聯網”。總地來看,“堅強智能電網”仍是國網業務的基本盤,坐穩輸-變-配-用-售環節的既定業務范圍,在增量配網試點和配售電側改革不斷深入的背景下堅守傳統陣地,抵御“外部的野蠻人”,是國網今后工作的“拿分項”;而在國有企業改革走向深水區,電改大勢倒逼,國網新一代領導層逐步穩定之際,提出“泛在電力物聯網”概念,則是主動出擊開拓新方向的求變之舉,是國網今后工作的“發力點”。


    國網內部對于公司發展和業務調整,有一定的共識和緊迫感,主要集中于以下幾個方面:一是隨著新能源發電占比升高,電網形態日趨復雜,電力潮流和電網故障演化機理不斷由可預見向難以預見演變,這對電網的安全穩定運行提出了更高要求;二是電改推進、政府及社會對電價下調的要求,導致企業經營面臨瓶頸;三是在互聯網經濟與數字經濟的蓬勃發展下,社會經濟形態發生著深刻變化,在改革即將進入深水區之際,如果沒有做好未來這幾年的發展轉型,通信運營商現在面臨的困境可能就是國網的明天。而借著“泛在電力物聯網”的東風,繼續在傳統強電部門深耕,加強信息化,還是著力發展電動汽車、綜合能源服務等新業務,需要一個有力的規劃綱領作為指導。


什么是“泛在電力物聯網”?要建一個什么樣的泛在電力物聯網?
    物聯網的概念由 MIT 的 Kevin Ashton在1998年首次提及,他指出將 RFID技術和其他傳感器技術應用到日常物品中構造一個物聯網。緊接著的第二年由 Kevin Ashton 帶頭建立的 Auto-ID center 對物聯網的應用進行了更為清晰的描述:依靠全球 RFID 標簽無線接入互聯網,使得從剃須刀到歐元紙幣再到汽車輪胎等數百萬計的物品能夠被持續地跟蹤和審計。


    電力行業對“物聯網”的理解是:物聯網是一個實現電網基礎設施、人員及所在環境識別、感知、互聯與控制的網絡系統。其實質是實現各種信息傳感設備與通信信息資源的(互聯網、電信網甚至電力通信專網)結合,從而形成具有自我標識、感知和智能處理的物理實體。實體之間的協同和互動,使得有關物體相互感知和反饋控制,形成一個更加智能的電力生產、生活體系。從而衍生出泛在智能電網——基于通信技術的全業務泛在電力物聯網-泛在電力物聯網概念。


    各國在建設現代電網的過程中都用到了物聯網,但對其應用的側重點則各有不同。在歐洲,提升供電安全性、節能減排、發展低碳經濟是各國積極發展智能電網的主要原因,在這種驅動力下,歐洲電力行業對物聯網的應用更傾向于清潔能源和環保方向;在日本,可再生能源接入、節能降耗和需求響應是日本發展智能電網的主要驅動力,日本電力行業對于物聯網的應用主要在于對新能源發電監控和預測、智能電表計量、微網系統監控等領域;在中國,物聯網技術為提高電網效率、供電可靠性提供了技術支撐,RFID技術、各類傳感器、定位技術、圖像獲取技術等使倉庫管理、變電站監控、搶修定位與調度、巡檢定位、故障識別等業務實現靈活、高效、可靠的智能化應用。


    目前國網對泛在電力物聯網的具體定義還未形成,將傳統電力生產、傳輸、消費的所有環節信息化,都可以稱為泛在電力物聯網。就目前國網的技術儲備而言,增強電網的感知、通信、計算和分析能力,是其可預見的發展方向。2018年的國網信通工作會議上就提出了“打造全業務泛在電力物聯網,建設智慧企業,引領具有卓越競爭力的世界一流能源互聯網企業建設”的工作目標,并提出了建設國網-電力物聯網SG-eIoT (electric Internet of Things)的技術規劃。預計將綜合運用“大云物移智”等信通新技術,與新一代電力系統相 互滲透和深度融合,實時在線連接能源電力生產和消費各環節的人、機、物,全面承載并貫通電網生產運行、企業經營管理和對外客服服務等業務。在終端層表現為萬物互聯的連接能力,在網絡層表現為無處不在、無時不有的通信能力,在平臺層表現為對全景設備和數據的管控能力。在2018年國網信通工作會議上制定的規劃來看,整個“SG-eIoT”系統在技術上將分為終端、網絡、平臺、運維、安全等五大體系,打通輸電業務、變電業務、配電業務、用電業務、經營管理等五大業務場景,通過統一的物聯網平臺來接入各業務板塊的智能物聯設備,制訂各類電力終端接入系統的統一信道、數據模型、接入方式,以實現各類終端設備的即插即用。


    有意思的是,國網一直以來雖然沒有明確喊出電力物聯網的口號,卻已經有了相當的技術積累。國網的信息化水平近年來也不斷提升,目前國網系統接入的終端設備超過5億只(其中4.7億只電表,各類保護、采集、控制設備幾千萬臺),規劃到2030年,接入SG-eIoT系統的設備數量將達到20億,整個泛在電力物聯網將是接入設備最大的物聯網生態圈;經過D5000、調控云等系統改造和升級,國調中心在電網觀測、控制水平已經稱得上世界先進,輸電網基本做到可觀、可控、能控、在控;各地配電自動化系統建設也在推進當中,規劃到2020年完成全網95%的配電自動化覆蓋率,各種在線監測、智能預警系統比比皆是;基于PMS2.0系統,主要設備的全生命周期管理在近兩年內也能基本完成;通信網絡建設如火如荼,無線專網、保護專網陸續上馬;國網智慧車聯網平臺目前已經連接全社會80%的公共充電樁以及4萬多輛電動汽車。想要在近年內交一份能夠寫出足夠多亮點的成績單,問題應該不大。

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    筆者認為,國家電網作為世界五百強第2的旗幟性央企,應該有更高要求拿出真正的可以定義行業發展方向的技術方案,要么具備成熟的、可復制的海外技術輸出能力,被海外能源企業接納,例如華為通信解決方案,支付寶/微信移動支付;要么具備強烈提升用戶體驗、能直接讓用戶感受代際差異的新服務水平,如高鐵。就供電可靠性、電網安全穩定性等方面而言,進一步提升的空間和產生的社會效應都已有限。泛在電力物聯網應該向著智慧小區/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。雖然國家電網是國內每年電氣專業研究生就業的首選單位,是每年獲取專利數最多的企業,甚至超越了華為,但國家電網作為一家科技公司的形象在公眾心中依然沒有建立起來,電力用戶期待獲得更多的知情權和參與感,例如得到用電診斷、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背景下,要“建成世界一流的能源互聯網企業”,只有深刻改變用戶習慣,才能進一步贏得發展的先機。


 建設泛在電力物聯網應規劃先行

 

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    一般情況下,拋出一個戰略性概念后,國網公司會在組織機構、科技研發、重點工程等方面共同發力,并使之成為今后3-5年的主要方向。按以往規律,國網的新概念往往由相關利益部門主張并提出,上升形成公司戰略后由原提出部門出主力班底進行戰略規劃、科研投入和工程運作。新戰略的實施情況,有時受制于公司其他利益部門對該戰略的支持和配合力度。國網領導班子對新成立部門的支持力度、其他利益部門對新成立部門的配合力度往往關系著新戰略的整體推進效果。相對于我國政府和企業過往一些實施相對成功的戰略,國網的風格還有些遵循叢林法則,主要由強勢部門和地方公司利益驅動,在領導層取得首肯后立即上馬項目,一定程度上缺乏規劃引領的頂層設計,導致重復建設、技術路線多樣,雖然每年都涌現出數量眾多“世界一流”的技術或工程,卻難以形成合力,在國際上和社會上缺乏“中國高鐵”這樣的名片技術。


    物聯網技術雖然在電網有著廣闊的應用和前景,但也面臨一些發展問題。從技術上來看,感知層的傳感器數據準確性、傳感器在復雜環境下的故障率、數據傳輸的及時性、無線傳輸的安全性等都是亟待解決的問題。受到可靠性、成本、原有管理制度等多種因素的制約,物聯網產業一直推進緩慢。制定合理的長期規劃,對指導物聯網在電網發展具有重要意義。


    因此,國網應組織科研單位牽頭,遵循目標導向,按照我國不同地區電網技術基礎及資源稟賦,設定泛在電力物聯網近期目標及中長期技術規劃,盡快明確重點項目及技術攻關方向,集中力量突破既定關鍵技術。此外,利用好自身科研人才和科研力量,必要時與外部企業及科研力量聯合,突破傳統電力生產-科研-設備研發利益窠臼,走出電網成熟技術的舒適區,從微創新轉變為模式創新,真正成長為具備全球影響、全民感受的科技巨頭。

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