安科瑞 陳聰

摘要:泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)主要是將信息化和人工智能等新技術(shù)、新理念應(yīng)用于企業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，以提高電力企業(yè)的技術(shù)水平，同時(shí)這也是服務(wù)于國(guó)家戰(zhàn)略需要，符合推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和制造業(yè)深度融合的戰(zhàn)略要求，其對(duì)推動(dòng)我國(guó)的科技進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)升級(jí)和提高人民生活水平具有重要意義。對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的提出背景、建設(shè)目標(biāo)和意義等進(jìn)行介紹:討論各界對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的態(tài)度和相應(yīng)措施;對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的技術(shù)支持進(jìn)行分析;舉例說(shuō)明泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在當(dāng)下的典型應(yīng)用;最后指出泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞:泛在電力物聯(lián)網(wǎng);物聯(lián)網(wǎng);能源互聯(lián)網(wǎng);三型兩網(wǎng);虛擬電廠

引言

物聯(lián)網(wǎng)的概念由美國(guó)麻省理工學(xué)院的自動(dòng)識(shí)別中心聯(lián)合創(chuàng)始人 Kevin Ashton教授在1998年初次提出"，他指出將無(wú)線射頻技術(shù)和其他傳感器技術(shù)應(yīng)用到日常物品中構(gòu)造一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)。電力行業(yè)對(duì)“物聯(lián)網(wǎng)”的理解是:物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、人員及所在環(huán)境識(shí)別、感知、互聯(lián)與控制的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。“泛在物聯(lián)”是指任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何人、任何物之間的信息連接和交互。而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是國(guó)家電網(wǎng)公司董事長(zhǎng)寇偉于2019年3月8日在京召開的國(guó)家電網(wǎng)有限公司泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)工作部署電視電話會(huì)議上首先提出的新概念，是“泛在物聯(lián)”在電力行業(yè)的具體表現(xiàn)形式和應(yīng)用落地，對(duì)內(nèi)重點(diǎn)是質(zhì)效提升，對(duì)外重點(diǎn)是融通發(fā)展。

1、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)述

1.1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的提出背景

從國(guó)家的角度來(lái)看，建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的具體實(shí)踐，是其落實(shí)中央部署、發(fā)揮央企帶頭作用的重要舉措，是其適應(yīng)內(nèi)外部形勢(shì)和挑戰(zhàn)的必然要求。從國(guó)家電網(wǎng)公司的角度來(lái)看，面對(duì)市場(chǎng)化的挑戰(zhàn)正在訴求戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，做出全面推進(jìn)“三型兩網(wǎng)”建設(shè)，加快打造具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的戰(zhàn)略部署，正是其具體措施之一。從服務(wù)對(duì)象的角度來(lái)看，近十幾年我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，相應(yīng)地，企業(yè)、居民等電網(wǎng)服務(wù)對(duì)象對(duì)電能的需求量劇增，需求模式也趨向多樣化，當(dāng)前電網(wǎng)的技術(shù)水平、管理模式等已經(jīng)非優(yōu)化，難以滿足各方的要求，電網(wǎng)企業(yè)需要從工程驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向客戶價(jià)值驅(qū)動(dòng)S，實(shí)現(xiàn)滿足客戶需求的“定制化”解決方案，即建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)勢(shì)在必行。

1.2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念和建設(shè)意義

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是指圍繞電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，充分應(yīng)用移動(dòng)互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)、通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)萬(wàn)物互聯(lián)、人機(jī)交互，具有狀態(tài)全面感知、信息處理、應(yīng)用便捷靈活特征的智慧服務(wù)系統(tǒng)，主要包含感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層4層結(jié)構(gòu)。建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在技術(shù)和業(yè)務(wù)2個(gè)方面具有重大意義。從技術(shù)方面講，建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)能夠推動(dòng)電網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的深度融合，把大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)手段應(yīng)用到傳統(tǒng)電網(wǎng)中去，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)行業(yè)與新興技術(shù)相結(jié)合，從而效率地進(jìn)行能源分配，避免浪費(fèi)，并從整體上促進(jìn)中國(guó)電力行業(yè)提高相關(guān)技術(shù)水平，在技術(shù)上追趕乃至超越世界電力企業(yè)。從業(yè)務(wù)方面講，建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是國(guó)家電網(wǎng)公司的戰(zhàn)略性調(diào)整，由自然壟斷走向市場(chǎng)化，激發(fā)企業(yè)活力，以“堅(jiān)強(qiáng)+智能”構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。在堅(jiān)守原本業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，建設(shè)一個(gè)完整的以電力為核心的平臺(tái)，拓展業(yè)務(wù)并形成生態(tài)圈，提供完整的、綜合的電力相關(guān)服務(wù)。

1.3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的戰(zhàn)略安排、具體內(nèi)容和戰(zhàn)略目標(biāo)

戰(zhàn)略安排是將2019-2021年定為戰(zhàn)略突破期，其之后幾年定為攻堅(jiān)期與提升期。到 2021年初步建成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，基本實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同和數(shù)據(jù)貫通，初步實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一物聯(lián)管理，各級(jí)智慧能源綜合服務(wù)平臺(tái)具備基本功能，支撐電網(wǎng)業(yè)務(wù)與新興業(yè)務(wù)發(fā)展。到2024年建成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，全面實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同、數(shù)據(jù)貫通和統(tǒng)一物聯(lián)管理,公司級(jí)智慧能源綜合服務(wù)平臺(tái)具備強(qiáng)大功能，全面形成共建共治共享的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈。

國(guó)家電網(wǎng)公司《泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)大綱》指出具體建設(shè)內(nèi)容包括6個(gè)方面:對(duì)內(nèi)業(yè)務(wù)、對(duì)外業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)共享、基礎(chǔ)支撐、技術(shù)攻關(guān)和安全防護(hù)。具體而言，對(duì)內(nèi)業(yè)務(wù)重點(diǎn)方向?yàn)?1)提升客戶服務(wù)水平;2)提升企業(yè)經(jīng)營(yíng)績(jī)效;3)提升電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平;4)促進(jìn)清潔能源消納。對(duì)外業(yè)務(wù)重點(diǎn)方向?yàn)?1)打造智慧能源綜合服務(wù)平臺(tái);2)培育發(fā)展新興業(yè)務(wù);3)構(gòu)建能源生態(tài)體系;4)數(shù)據(jù)共享;5)基礎(chǔ)支撐;6)技術(shù)攻關(guān);7)安全防護(hù)。

建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是落實(shí)“三型兩網(wǎng)、****”戰(zhàn)略目標(biāo)的核心任務(wù)。在該核心任務(wù)中，“三型”指的是“樞紐型、平臺(tái)型和共享型”，“兩網(wǎng)”指的是“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是繼堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)之后的“第二張網(wǎng)”，其具備多元化和生態(tài)化的特征，建設(shè)目標(biāo)在于使泛在電力物聯(lián)網(wǎng)與堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)相輔相成、融合發(fā)展，二者協(xié)同并進(jìn)，形成強(qiáng)大的價(jià)值平臺(tái)，共同構(gòu)成能源流、業(yè)務(wù)流、數(shù)據(jù)流“三流合一”的能源互聯(lián)網(wǎng)。

2、各界對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的態(tài)度及應(yīng)對(duì)措施

2.1政府

政府是泛在電力互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的一大推動(dòng)力。2015年，主席在聯(lián)合國(guó)峰會(huì)上提出構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，能源互聯(lián)網(wǎng)具備五大特征:可再生性、分布式、互聯(lián)性、開放性和智能化。而“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)+泛在電力物聯(lián)網(wǎng)=能源互聯(lián)網(wǎng)”，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可以將海量的數(shù)據(jù)收集起來(lái)并成功利用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)下沉，建立起強(qiáng)大的數(shù)據(jù)和應(yīng)用平臺(tái)。從能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)角度來(lái)說(shuō)，建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)不僅僅是國(guó)家電網(wǎng)公司自身為緊隨時(shí)代發(fā)展而采取的舉措，也是響應(yīng)國(guó)家對(duì)能源行業(yè)發(fā)展的倡議，符合國(guó)家發(fā)展的大政方針，對(duì)我國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)起到巨大的推動(dòng)作用。

2.2 國(guó)家電網(wǎng)公司

當(dāng)下我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展迅速，對(duì)電能的需求不僅局限于量上的增加，同時(shí)還要求電能的來(lái)源更加清潔，利用更加合理靈活，避免大規(guī)模浪費(fèi)。為實(shí)現(xiàn)以上要求，需要利用現(xiàn)代信息技術(shù)突破電力發(fā)展瓶頸，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。國(guó)家電網(wǎng)公司是“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”這一概念的首先提出者和首參與建設(shè)者，建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，是推進(jìn)“三型兩網(wǎng)”建設(shè)的重要內(nèi)容和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)能夠解決電網(wǎng)技術(shù)問(wèn)題，突破電網(wǎng)發(fā)展瓶頸，也是構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的2個(gè)重要環(huán)節(jié)之一，有助于實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模分布式發(fā)電系統(tǒng)與分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)接入和基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣域能源共享，實(shí)現(xiàn)國(guó)家電網(wǎng)公司的全面和深刻變革。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將使電網(wǎng)公司由傳統(tǒng)電網(wǎng)企業(yè)向綜合能源服務(wù)商轉(zhuǎn)型，帶動(dòng)電網(wǎng)企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)展，支持國(guó)家能源互聯(lián)網(wǎng)高質(zhì)量建設(shè)，在新的更高層次形成核心競(jìng)爭(zhēng)力。

2.3 高校及科研院所

當(dāng)前，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)對(duì)各個(gè)高校及科研院所都是一個(gè)新的研究課題，具有十分巨大的研究潛力和價(jià)值，它可以整合不同研究方向的科研成果，實(shí)現(xiàn)能源、信息和通信的有機(jī)融合，可以突破目前我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。同時(shí)與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比,泛在電力物聯(lián)網(wǎng)能夠采集到面廣量大的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)高校和科研院所的研究十分重要。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)被提出之后，許多高校和科研院所就對(duì)其給予了高度的認(rèn)可，并積極地進(jìn)行相關(guān)研究與合作。建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)需要高校、科研院和企業(yè)間加強(qiáng)交流合作，甚至是跨界的合作。2019 年 4 月，由國(guó)內(nèi)著名高校、通信企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)聯(lián)合成立泛在電力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，此平臺(tái)便于彼此間的交流和緊密合作，利用各自的優(yōu)勢(shì)資源加快推進(jìn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。

2.4 企業(yè)界

我國(guó)許多著名企業(yè)家均十分認(rèn)可泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，認(rèn)為這不僅是國(guó)家電網(wǎng)公司實(shí)現(xiàn)自身調(diào)整發(fā)展的機(jī)會(huì)，也是許多企業(yè)所能獲得的新的增長(zhǎng)機(jī)遇。5G的到來(lái)構(gòu)建了萬(wàn)物互聯(lián)的基礎(chǔ)，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)提供了工具，能激發(fā)產(chǎn)業(yè)力，給能源電力等傳統(tǒng)行業(yè)帶來(lái)市場(chǎng)機(jī)遇。當(dāng)前，我國(guó)眾多企業(yè)正在積極開展與國(guó)家電網(wǎng)公司在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)方面的合作，這些企業(yè)來(lái)自不同領(lǐng)域，有著不同的業(yè)務(wù)范圍，但相同之處是他們的產(chǎn)品或服務(wù)都與人們的生活息息相關(guān)。他們與國(guó)家電網(wǎng)公司的合作意味著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)改變的將是人們生活中與電有關(guān)的方方面面。

2.5 其他方面

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)電網(wǎng)的區(qū)別在于利用許多現(xiàn)代科技在原以“輸-變-配-用_售”環(huán)節(jié)為核心的既定業(yè)務(wù)范圍基礎(chǔ)上又?jǐn)U展了許多新型業(yè)務(wù)，互聯(lián)網(wǎng)的融入讓普通大眾對(duì)電網(wǎng)服務(wù)更加了解，而且方便了他們的日常使用。在電網(wǎng)環(huán)節(jié)中，以大眾關(guān)心的電價(jià)問(wèn)題為例，當(dāng)前居民用電大多采用分層計(jì)算方式，而隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建成使用，大數(shù)據(jù)和人工智能能夠通過(guò)統(tǒng)計(jì)和分析海量的數(shù)據(jù)來(lái)得到更加合理的電價(jià)計(jì)算方式。大眾也可以通過(guò)“網(wǎng)上電網(wǎng)”實(shí)時(shí)了解自己的用電量。而在綜合能源服務(wù)環(huán)節(jié)中，新技術(shù)能夠推動(dòng)國(guó)家電網(wǎng)公司的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，推出新的便民服務(wù)。普通大眾對(duì)待泛在電力物聯(lián)網(wǎng)也是持有積極支持的態(tài)度。

3、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的技術(shù)支持

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)支撐主要有大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、人工智能、區(qū)塊鏈、邊緣計(jì)算等。通信技術(shù)貫穿全部，是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一，是實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)的基本組成部分。以下以通信技術(shù)支撐為例，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可以通過(guò)不同類型的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)，但泛在電力物聯(lián)網(wǎng)具有的復(fù)雜性、包容性、開放性和性自然決定了其需要海量的數(shù)據(jù)支持。每時(shí)每刻會(huì)傳遞大量的數(shù)據(jù)，4G通信已經(jīng)不能滿足其需要，而最新發(fā)展的5G 通信又具有優(yōu)勢(shì)，其高速率、高容量、高可靠性、低時(shí)延、低能耗分別與電力系統(tǒng)的基本需求相對(duì)應(yīng)，即海量數(shù)據(jù)傳輸、萬(wàn)物信息互聯(lián)、電力系統(tǒng)可靠性、靈活響應(yīng)與協(xié)同控制、電池壽命與保障。

電力系統(tǒng)中對(duì)控制實(shí)時(shí)性和可靠性要求很高的部分必須接入電力光纖專網(wǎng)，其通信帶寬、可靠性以及通信延時(shí)等方面的性能不低于5G通信，而對(duì)于分布式設(shè)備則對(duì)應(yīng)于5G通信的高密度連接特點(diǎn)，同時(shí)5G帶來(lái)的數(shù)據(jù)增長(zhǎng)也會(huì)促進(jìn)人工智能、大數(shù)據(jù)和深度學(xué)習(xí)等數(shù)據(jù)分析水平的提高，5G通信對(duì)分布式可控資源的海量接入以及廣域的量測(cè)體系的建立和發(fā)展有重大意義。5G 能夠?qū)﹄娋W(wǎng)多方面的升級(jí)提高起到助力作用，例如電網(wǎng)管理、用戶服務(wù)和業(yè)務(wù)需求等。具體表現(xiàn)為軟化開放技術(shù)能夠協(xié)助管理泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，使得電網(wǎng)在通信上擁有更強(qiáng)的自主性;性能增強(qiáng)技術(shù)為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的萬(wàn)物互聯(lián)成為現(xiàn)實(shí)提供了技術(shù)支撐;自治優(yōu)化技術(shù)讓泛在電力物聯(lián)網(wǎng)智能化，實(shí)現(xiàn)以用戶為中心的新業(yè)態(tài)，做到狀態(tài)全面感知、信息處理、應(yīng)用便捷靈活。所以5G通信是實(shí)現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)支撐之一，這就使得網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商必須加快5G建設(shè)速度，擴(kuò)大覆蓋面積，穩(wěn)定信號(hào)強(qiáng)度，并加快優(yōu)化以上泛在電力物聯(lián)網(wǎng)需要利用的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的融合。

4、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

4.1 在傳統(tǒng)電網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用

在傳統(tǒng)電網(wǎng)領(lǐng)域，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景分成采集類和控制類。其中，采集類是指將被測(cè)對(duì)象的各種參量檢測(cè)采集后,轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和處理，包括高級(jí)計(jì)量、智能電網(wǎng)大視頻應(yīng)用等;控制類是指通過(guò)輸出的信號(hào)來(lái)控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包含用電負(fù)荷需求側(cè)響應(yīng)、分布式能源調(diào)控等。在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景下，采集類應(yīng)用能夠做到采集頻率更高，內(nèi)容更豐富全面，雙向互動(dòng)等;而控制領(lǐng)域?qū)漠?dāng)前的星型集中連接模式向點(diǎn)到點(diǎn)分布式連接切換，主站系統(tǒng)將逐步下沉，出現(xiàn)更多的本地就近控制和邊緣計(jì)算。

4.2 在新興領(lǐng)域的應(yīng)用

在新興領(lǐng)域，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將在清潔能源消納、綜合能源服務(wù)平臺(tái)、信息共享、多場(chǎng)景安全防護(hù)和多站融合等領(lǐng)域起到重大作用，為電網(wǎng)企業(yè)和新興業(yè)務(wù)主體賦能。以綜合能源服務(wù)平臺(tái)和多站融合為例，綜合能源服務(wù)平臺(tái)是一種為滿足終端客戶多元化能源生產(chǎn)與消費(fèi)的新型能源服務(wù)方式，其以用戶為中心，圍繞需求響應(yīng)、能效管理和電力交易3方面內(nèi)容，由傳統(tǒng)的電能供應(yīng)轉(zhuǎn)向冷、熱、電、氣的綜合能源供應(yīng)，并充分利用技術(shù)優(yōu)勢(shì)為客戶提供相配套的服務(wù)。多站融合是在傳統(tǒng)的變電站、儲(chǔ)能站和數(shù)據(jù)中心站融合的基礎(chǔ)上，擴(kuò)充融合分布式新能源發(fā)電站、5G通信基站和環(huán)境監(jiān)測(cè)站等,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)上的跨界融合、數(shù)據(jù)上的開放共享，提高能源利用率

4.3在電力行業(yè)中的典型應(yīng)用

我國(guó)提出泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概念的國(guó)家,目前國(guó)內(nèi)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用之一是“虛擬電廠”。“虛擬電廠”的提出是為了整合分布式電源、可控負(fù)荷和儲(chǔ)能裝置等以往不易調(diào)控、容易被大量浪費(fèi)的能源，提高電能的利用率。“虛擬電廠”的本質(zhì)是一個(gè)分布式電力管理系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)將電網(wǎng)中的分布式電源、可控負(fù)荷和儲(chǔ)能裝置等聚合成一個(gè)虛擬可控的電源集合體，而不再是之前彼此孤立的分散狀態(tài)，然后參與到電網(wǎng)的運(yùn)行和調(diào)度中，智慧協(xié)調(diào)智能電網(wǎng)與分布式電源間的矛盾，讓分布式能源為電網(wǎng)和用戶帶來(lái)最大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)價(jià)值。發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能設(shè)備和通信系統(tǒng)3部分有機(jī)構(gòu)成了“虛擬電廠”這一整體。“虛擬電廠”并不是真實(shí)的發(fā)電廠，而是相當(dāng)于一個(gè)電力“智能管家”，是一個(gè)以現(xiàn)代技術(shù)手段形成的分散的能源聚合體，在光伏等分布式能源有間歇性時(shí)，通過(guò)儲(chǔ)能裝置把它們組織起來(lái)，形成穩(wěn)定可控的“大電廠”,“大電廠”中的每個(gè)小組電源在地理位置上是分散的，但在利用時(shí)卻通過(guò)輸電線路和通信系統(tǒng)等將其作為整體來(lái)進(jìn)行調(diào)度使用。

“虛擬電廠”技術(shù)仍在持續(xù)發(fā)展之中，而從其當(dāng)前的實(shí)際應(yīng)用中可以發(fā)現(xiàn)，它對(duì)未來(lái)能源市場(chǎng)起到的效果已經(jīng)顯露出來(lái)。這種效果表現(xiàn)在發(fā)電和用電不可能每時(shí)每刻都匹配，在“虛擬電廠”出現(xiàn)之前兩者之間存在不可調(diào)節(jié)的矛盾，不僅造成能源浪費(fèi)，更存在著安全問(wèn)題。而“虛擬電廠”可以做到精確控制用電需求與發(fā)電輸出平衡。實(shí)現(xiàn)“虛擬電廠”重要的是大數(shù)據(jù)的支撐，只有海量的數(shù)據(jù)才能做到精確控制，而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)便能夠收集到足夠的數(shù)據(jù)，從而為“虛擬電廠”的實(shí)現(xiàn)奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)，在上海、江蘇將建成由大數(shù)據(jù)支撐的“虛擬電廠”;國(guó)外，殼牌公司正在英國(guó)、特斯拉公司正在澳大利亞分別建設(shè)由大數(shù)據(jù)支撐的“虛擬電廠”。

國(guó)外在智能電網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等方面也有許多探索，他們雖然未明確提出“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”，但卻具有與之擁有相同或相似功能的應(yīng)用。而且由于各國(guó)地理位置、發(fā)展?fàn)顩r、面臨問(wèn)題等國(guó)情各不相同，不同國(guó)家的電力行業(yè)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的側(cè)重點(diǎn)也有所不同，比如歐洲電力行業(yè)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用更傾向于清潔能源和環(huán)保方向，而日本電力行業(yè)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用則更傾向于對(duì)新能源發(fā)電監(jiān)控和預(yù)測(cè)、智能電表計(jì)量、微網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)控等領(lǐng)域。

以下舉例說(shuō)明具體應(yīng)用:

在西歐地區(qū)，為實(shí)現(xiàn)降低二氧化碳排放量和減少能量消耗的目標(biāo)，荷蘭的阿姆斯特丹將節(jié)能智慧化技術(shù)應(yīng)用于West Orange和Geuzenveld兩個(gè)項(xiàng)目中。此外，還有智能大廈項(xiàng)目，能夠在不影響大廈正常商業(yè)和生活功能的前提下，對(duì)大廈能源使用的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)低能源消耗和電力系統(tǒng)運(yùn)行。在北美地區(qū)，美國(guó)迪比克市政府與國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司(IBM)合作，針對(duì)城市中的供水系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、石油、天然氣、交通、公共服務(wù)等涵蓋各種資源的獨(dú)立系統(tǒng)分別運(yùn)行，缺乏協(xié)調(diào)，成本高的問(wèn)題，計(jì)劃使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將各獨(dú)立系統(tǒng)連接形成一個(gè)涵蓋城市各種資源的數(shù)字化系統(tǒng)，對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析和整合以做到智能化地響應(yīng)市民的需求，這樣不僅能使市民享受到更令人滿意的服務(wù)，而且會(huì)降低城市能耗。

5、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中須考慮和解決的問(wèn)題

5.1 信息準(zhǔn)確性及安全性問(wèn)題。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中必然需要收集并分析海量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)涉及范圍廣，關(guān)系到我國(guó)公民的各種信息，無(wú)論是從國(guó)防還是其他方面來(lái)說(shuō)，防止信息外泄都是重要的問(wèn)題，具備安全可靠的信息防護(hù)系統(tǒng)是必要條件

5.2 戰(zhàn)略研究問(wèn)題。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)畢竟是新興的，其相關(guān)概念與應(yīng)用可能會(huì)需要完善，而且通信技術(shù)和應(yīng)用環(huán)境在快速變化，因此在戰(zhàn)略方面必須要考慮長(zhǎng)期戰(zhàn)略和短期戰(zhàn)略的兼容問(wèn)題、投資問(wèn)題，盡量避免過(guò)度浪費(fèi)。

5.3 國(guó)網(wǎng)建設(shè)力度不及預(yù)期問(wèn)題。由特高壓、農(nóng)網(wǎng)與配網(wǎng)構(gòu)建的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)尚在建設(shè)中，其建設(shè)進(jìn)度和投資可能會(huì)影響后續(xù)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的投資。

5.4 行業(yè)壁壘問(wèn)題。國(guó)家電網(wǎng)公司打造的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)開放的平臺(tái)，其涉及許多行業(yè)，毫無(wú)疑問(wèn)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是以電網(wǎng)為核心的，那么在與傳統(tǒng)信息行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)時(shí)可能會(huì)直面它們的沖擊，缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)便是一個(gè)問(wèn)題。

6、安科瑞Acrel-EIOT能源物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)概述

Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺(tái)是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺(tái)，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)的平臺(tái)。 用戶僅需購(gòu)買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關(guān)，自行安裝后掃碼即可使用手機(jī)和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)。

該平臺(tái)提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量分析、用電管理、預(yù)付費(fèi)管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報(bào)警和記錄、運(yùn)維管理等功能，并支持多平臺(tái)、多語(yǔ)言、多終端數(shù)據(jù)訪問(wèn)。

7、應(yīng)用場(chǎng)所

本平臺(tái)適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運(yùn)維等領(lǐng)域。

8、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

9、平臺(tái)功能

9.1 可定制駕駛艙

可定制化的駕駛艙：可根據(jù)客戶的行業(yè)特性，行業(yè)需求，經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的工程或調(diào)試人員自行繪制客戶所需的駕駛艙頁(yè)面。

例如下圖所示的智慧物業(yè)駕駛艙，內(nèi)容有：預(yù)付費(fèi)、充電樁、電梯、空調(diào)、照明等設(shè)備管理、能耗統(tǒng)計(jì)、收益統(tǒng)計(jì)、運(yùn)維情況等。其中地圖可以選配成BIM建筑模型，任何傳感器報(bào)警時(shí)可以在BIM模型中預(yù)警顯示。

9.2 電力集抄

電力集抄模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的查詢、分析、預(yù)警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實(shí)現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測(cè)'、遙信、遙控控制，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合檢測(cè)和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內(nèi)各設(shè) 備運(yùn)行（包括歷史和實(shí)時(shí)參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行日?qǐng)?bào)、月報(bào)和年報(bào)查詢或打印，提高工作效率，節(jié)約人力資源。

變壓器監(jiān)控

配電圖

9.3 能耗分析

能耗分析模塊采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過(guò)程監(jiān)控、能源介質(zhì)消耗分析、能耗管理等全過(guò)程的自動(dòng) 化、科學(xué)化管理，使能源管理、能源生產(chǎn)以及使用的全過(guò)程有機(jī)結(jié)合起來(lái)，運(yùn)用數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)，進(jìn)行離線生產(chǎn)分析 與管理，實(shí)現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)度，優(yōu)化能源介質(zhì)平衡、利用能源，提高能源質(zhì)量、降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能降耗和提 升整體能源管理水平的目的。

能耗概況

9.4預(yù)付費(fèi)管理

1）登陸管理：管理操作員賬戶及權(quán)限分配，查看系統(tǒng)日志等功能；

2）系統(tǒng)配置：對(duì)建筑、通訊管理機(jī)、儀表及默認(rèn)參數(shù)進(jìn)行配置；

3）用戶管理：對(duì)商鋪用戶執(zhí)行開戶、銷戶、遠(yuǎn)程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；

4）售電管理：對(duì)已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售電、退電、沖正及記錄查詢等操作；

5）售水管理：對(duì)已開戶的表進(jìn)行遠(yuǎn)程售水、退水、記錄查詢等操作；

6）報(bào)表中心：提供售電、售水財(cái)務(wù)報(bào)表、用能報(bào)表、報(bào)警報(bào)表等查詢，本系統(tǒng)所有的報(bào)表及記錄查詢，都支持excel格式導(dǎo)出。

預(yù)付費(fèi)看板

9.5 充電樁管理

通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時(shí)對(duì)各類故障如充電機(jī)過(guò)溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測(cè)故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警。云平臺(tái)包含了充電收費(fèi)和充電樁運(yùn)營(yíng)的所有功能，包括城市級(jí)大屏、交易管理、財(cái)務(wù)管理、變壓器監(jiān)控、運(yùn)營(yíng)分析、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。

充電樁看板

9.6 智能照明

智能照明通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)安裝在城市各區(qū)域的室內(nèi)照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，也可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)策略配置及后臺(tái)遠(yuǎn)程管理和移動(dòng)管理等，降低路燈設(shè)施的維護(hù)難度和成本，提升管理水平，并達(dá)到一定節(jié)能減掛的效果。

照明實(shí)時(shí)監(jiān)控

9.7 安全用電

安全用電采用自主研發(fā)的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災(zāi)探測(cè)器，對(duì)引發(fā)電氣火災(zāi)的主要因素（導(dǎo)線溫度、電流和剩余電流）進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計(jì)分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時(shí)推送給企業(yè)管理人員，指導(dǎo)企業(yè)實(shí)現(xiàn)快速時(shí)間的排查和治理，達(dá)到消除潛在電氣火災(zāi)安全隱患，實(shí)現(xiàn)“防患于未然”的目的。

9.8 智慧消防

通過(guò)云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢(shì)分析，幫助實(shí)現(xiàn)科學(xué)預(yù)警火災(zāi)、網(wǎng)格化管理、落實(shí)多元責(zé)任監(jiān)管等目標(biāo)。彌補(bǔ)了原先針對(duì)“九小場(chǎng)所”和危化品生產(chǎn)企業(yè)無(wú)法監(jiān)控的空白，適應(yīng)于所有公建和民建，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人化值守智慧消防，實(shí)現(xiàn)智慧消防“自動(dòng)化”、“智能化”、“系統(tǒng)化”、用電管理“精細(xì)化”的實(shí)際需求。

智慧消防看板

10、系統(tǒng)硬件配置

結(jié)語(yǔ)

主要介紹了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念，目標(biāo)、意義和戰(zhàn)略安排等，并總結(jié)了各界從不同視角對(duì)建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的看法，分析了各自將采取的措施，及其在建設(shè)過(guò)程中所需要的技術(shù)支持，最后根據(jù)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)分析說(shuō)明其應(yīng)用的范圍，并列舉了在建設(shè)過(guò)程中必須面臨的風(fēng)險(xiǎn)和問(wèn)題。總之，建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是國(guó)家電網(wǎng)公司在發(fā)展過(guò)程中邁出的重要一步，實(shí)現(xiàn)有效聚合分布式新能源和配電系統(tǒng)升級(jí)改變。它不僅僅是順應(yīng)國(guó)家發(fā)展，建設(shè)國(guó)家能源互聯(lián)網(wǎng)的重要一環(huán)，更會(huì)深深影響我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，促進(jìn)企業(yè)技術(shù)升級(jí)和開拓新業(yè)務(wù)，也會(huì)使人們的日常用電方式發(fā)生變化。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王忠敏。EPC 與物聯(lián)網(wǎng)[M]。北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

[2] 國(guó)家電網(wǎng)公司。全面部署泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)[EB/OL]。[2019-04-16]。

[3] 肖白，周文凱，姜卓，綦雪松，牛湘智。 1.東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院，吉林省 吉林市 132012;2.北華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，吉林省 吉林市 132021;3.國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司吉林供電公司，吉林省 吉林市 132001。

[4] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2022.05版。