本期,C君非常荣幸地邀请到了国家电网能源研究所的孙艺新老师。 能源行业作为国民经济与社会发展的基础,不可避免地正在受到大数据的深刻影响。 在下文中,孙艺新老师结合案例,系统分析了国外几种电力大数据应用案例,并分析了未来的应用前景,可供读者参考借鉴。 本文原载于《中国电力企业管理》,转载请联系作者获得授权。 大数据对打通业务壁垒、发现商业价值具有重要支撑作用,已为互联网、金融等拥有海量数据的企业在市场开拓、产品研发、客户服务等方面发挥了重要作用。 电力大数据则是从能源领域为人们重新开启了认识世界、改造世界的大门。 电力大数据 人类从远古进化到现代,能源的每一次进步都带来了生产力的巨大飞跃。 如今,能源革命与信息技术革命发生交汇,智能电网、新能源的快速发展与移动终端、物联网、云计算的迅速普及,将为各个产业带来巨大的商业价值。 电力大数据不仅是大数据技术在电力行业的深入应用,也是电力生产、消费及相关技术革命与大数据理念的深度融合,将加速推进电力及能源产业发展及商业模式创新。 从商业模式创新来看,电力大数据的内涵包括以下三个方面:一是打破电力发、输、配、售不同阶段的数据壁垒,数据范围涵盖电力生产运营全过程;二是注重电力领域综合分析预测,对不同类型能源消耗、用电行为特征、电力供需形势、用电企业经营趋势等问题进行综合预判,能够显著提高电力生产消费预测的准确性与及时性;三是注重能源领域商业模式创新,充分挖掘能源数据价值,从信息服务、数据分析等方面为智慧城市、智能电网、智能家居等领域提供新的盈利模式。 电力大数据拓宽了电力行业乃至能源产业的广度与深度,给传统企业带来机遇与挑战。 一方面,电力大数据能够对电力供给侧、需求侧进行有机整合与“跨界”应用,为创新商业模式与管理模式提供了机遇;另一方面,电力大数据使传统电力行业的边界变得模糊,使其自然垄断地位与路径依赖优势受到不同程度的颠覆与挑战。 国外电力大数据应用模式 目前,电力大数据理念尚处于逐步发展过程。 从国外主要实践案例来看,已初步形成了三类应用模式。 以电力为中心的能源数据综合服务平台该模式通过建立一个分析与应用平台,集成能源供给、消费、相关技术的各类数据,为包括政府、企业、学校、居民等不同类型参与方提供大数据分析和信息服务。 该模式中,电网企业具有资金、技术、数据资源等方面优势,具备成为综合服务平台提供方的条件。 典型案例是美国德克萨斯州奥斯丁市实施的以电力为核心的智慧城市项目(见图1)。 该项目以智能电网设备为基础,采集了包括智能家电、电动汽车、太阳能光伏等类型详细用电数据以及燃气、供水数据,形成一个能源数据的综合服务平台。 图1奥斯丁智慧城市项目商业模式示意图该项目已在节能环保、新技术推广、研发测试等方面发挥了重要的平台服务支撑作用。 一是在消费者能源管理方面,为居民能源消费、住宅节能、交通出行等提供优化建议,促进节能环保。 例如,识别环保住宅的能耗降低比例可达27%;对居民太阳能电池板安装朝向进行优化,可使发电量增加49%等。 二是为企业提供电动汽车、智能家电等产品开发与技术测试服务。 例如,将电力数据与汽车里程、分时电价、油价数据结合,可提供电动汽车性能分析、充电站布局优化,并根据用户习惯确定最佳充电时间等服务。 为智能化节能产品研发提供支撑 该模式主要将电力大数据、信息通信与工业制造技术结合,通过对能源供给、消费、移动终端等不同数据源的数据进行综合分析,设计开发出节能环保产品,为用户提供付费低、能效高的能源使用与生活方式方案。 以智能家居产品为例,该模式既可为居民用户提供节能降费服务以及快捷便利的用户体验,也可对能源企业尤其是电力企业改善用户侧需求管理、减少发电装机等发挥作用。 该模式中,电网企业不一定具备产品研发优势,但利用电力数据采集与分析方面的优势,既可通过与设备制造商合作改进用户需求侧管理,也可通过共同参与研发并在产品销售中获取收益。 该模式的典型案例是美国NEST公司研发的智能恒温器产品的商业模式(见图2)。 该产品可以通过记录用户的室内温度数据、智能识别用户习惯,并将室温调整到最舒适状态。 图2NEST产品商业模式示意图产品制造商、电力企业、用户三方形成共赢:作为产品制造商的NEST公司免费获得合作企业提供的部分电力数据,借此完善预测算法,并通过多种方式(恒温器设备、互联网、分析报告)展示分析结果;电力企业在智能恒温器支持下,改进需求侧管理,节约发电装机与调峰成本;用户使用产品自动控制房间温度,并节省用电费用。 据报道,售价250美元的NEST恒温器每年可在电费和供热开支方面为家庭节省173美元,一年时间已节省了2.25亿千瓦时的能量,相当于2900万美元费用。 面向企业内部的管理决策支撑 电力大数据对能源企业自身同样具有重要价值。 通过将能源生产、消费数据与内部智能设备、客户信息、电力运行等数据结合,可充分挖掘客户行为特征,提高能源需求预测准确性,发现电力消费规律,提升企业运营效率效益。 对于电网企业,该模式能够提高企业经营决策中所需数据的广度与深度,增强对企业经营发展趋势的洞察力和前瞻性,有效支撑决策管理。 该模式的典型案例是法国电力公司智能电表大数据应用(见图3)。 法国电力在筹建大数据研究团队初期,选择用户负荷曲线为突破口,将电网运行数据与气象、电力消费数据、用电合同信息等进行实时分析,以更为准确地预测电力需求侧变化,并识别不同客户群的特点,通过优化需求侧管理,改进投资管理与设备检修管理,提升运营效率效益。 其中通过优化需求侧管理,使电网日负荷率提高至85%左右,相当于减少发电容量1900万千瓦。 图3 法国电力大数据支撑内部决策应用示意图电力大数据应用前景 未来电力大数据的应用前景主要是在已有模式的基础上,进一步发挥“粘合剂”与“助推剂”作用,推动能源产业探索建立具有“平台”特征的完整能源生态系统。 “粘合剂”主要是指对其他企业的吸引力以及形成平台模式后的协同效应,“助推剂”主要是指对能源产业生产、消费革命以及企业发展转型的推动作用。 参照电商领域中的阿里集团,该公司成立以来逐渐形成了“数据”与“平台”良性发展的商业模式,收入主要来源于向卖家提供的互联网营销服务和从交易额中抽取的佣金。 一方面,阿里通过淘宝、支付宝、余额宝等产品构建了完整的商业生态系统,吸引用户参与到平台中,并采集整理用户大数据;另一方面,阿里通过用户大数据的分析与挖掘,在电子商务、金融、交通、娱乐等不同领域中建立竞争优势,不断巩固壮大其商业生态系统。 2013年,阿里集团的中国零售平台交易额达2480亿美元,营业收入493亿元,利润率高达45%。 电力大数据下的能源生态系统将为能源企业及相关产业提供一个数据采集、整理、分析、应用、共享、交易等为一体的平台,为参与方提供信息咨询、节能环保、产品研发、管理支撑等服务,为消费者提供节能降费服务及相关产品。 可应用的领域包括智慧城市、智能电网、新能源、电动汽车。 智能楼宇、智能家电、智能家居、移动终端等一系列相关产业。 电力企业在以电力大数据为基础的生态系统中占据主导地位,具有十分重要的作用。 一方面,新一轮电力市场改革下,电力企业可以摆脱传统的盈利模式,通过挖掘大数据资源增强企业竞争力;另一方面,电力企业通过吸引社会资本及不同主体的参与,共建互利合作的商业环境,发挥电力大数据在智慧城市、智能家居中的重要支撑作用,提升相关企业的科技创新与可持续发展能力。 积极布局推进电力大数据应用 电力大数据对电力工业优化内外部资源、发展智能电网与构建全球能源互联网具有重要支撑作用,对电网企业创新商业模式、主导建立能源生态系统具有重要意义。 电网企业需持续关注其发展动态,积极谋划布局。 未来智能电网采集的数据将全面覆盖从主干网到配电网、区域用户和大用户微网,乃至家庭小用户局域网。 在此背景下,传统数据存储、计算能力将产生瓶颈,必须运用大数据的采集、处理技术对当前SCADA系统、数据中心、分析预测系统进行全面升级与改造。 一是开展大数据应用的顶层设计工作。 在企业集团层面建立大数据应用的组织协调机构,研究能源领域大数据与公司、电网发展的协同关系,并对其盈利模式、应用领域、合作机制及分工等全局性问题开展专项研究,在未来竞争领域中占据主动。 二是做好信息与技术储备工作。 探索建立稳定、可靠的公司内外部数据获取渠道,以及数据共享机制;超前研究制定适用于大数据环境的技术处理方案,提升信息系统处理能力。 三是积极培育人才队伍,开展前期应用试点工作。 在电网、产业、科研单位中组建大数据研发攻关团队,在安全、生产、经营等业务中开展应用试点探索。
0引言 随着我国 社会 经济的快速发展, 社会 与企业对电力服务的需求逐渐增加,分布式发电设备与电网结构得到了快速发展,传统的电网形态已无法满足当前 社会 的发展需要。 随着 5G 通信在各大领域中的广泛推广,电网的运营模式与功能必然会得到了新一轮的发展方向,因此结合当前电力通信技术,将电力系统与泛在电力物联网结合形成未来电力能源体系是电力系统发展的重要趋势与方向。 因此当前国家电网因重视泛在电力物联网技术发展内容,探讨技术模式与出现的问题,这将有利于进一步扩大电力的服务范围与能力。 1泛在电力物联网的概念 1.1泛在电力物联网的概念 泛在物联网通常是指在任何时间地点、人员与物质之间信息的有机互联与交互,而泛在电力物联网则具体指的是电力用户、电力企业与供应商和设备之间的信息互联交互。 可以说泛在电力物联网就是在电力系统中应用互联网技术,实现不同信息传感设备之间的资源共享,从而实现能够自我感知标识的智能处理实体,通过实体间的交互与连接使得有关数据信息能够得到感知与反馈控制,进而形成整体的电力生产体系。 而泛在电力物联网通信可以使电力平台架构上通过智能通讯技术实现不同数据信息之间的共享与管理,这将提高数据和信息的利用效率,同时也有利于数据信息之间的交互与连接。 通过不同设备用户在任意时空与范围内的信息的共享与交互实现对电力整体运营的稳定,并有利于能源服务平台的在电力市场中得到进一步发展。 1.2泛在电力物联网的发展目标泛在电力物联网建设目标主要有利于充分发挥当前物联网大数据的技术优势,充分的包络不同数据和类型的电力信息,增强数据的空间尺度和来源范围,统一分析与挖掘数据的深度与内容。 这将有利于电力数据服务针对不同的区域打破数据之间的兼容性,实现各类业务之间的贯通,将电力数据更好的服务于各个行业中,通过 社会 各类行业的广泛参与实现商业模式的建立与发展。 以人工智能和深度学习为特征的大数据智能技术将促进电力物联网的快速发展同时也有利于数据知识的挖掘与学习。 可以预见未来将促进整体行业的发展与进步。 2泛在电力物联网的基本架构 通常来讲泛在电力物联网的基本架构主要分为三个方面:技术架构、标准架构与应用架构。 就技术架构而言,主要分为感知、网络、平台与应用 4 个层面。 感知层面主要完成数据信息的协同采集。 通过边缘计算使得终端设备的智能化得到了广泛提高。 网络层则主要利用现代通信技术实现不同的电力环节之间的覆盖与连接。 平台层则主要用于物联网数据信息的管理与不同云端的协同作用。 而应用层则主要用于提高整体系统的稳定性,使得能源系统之间构建综合智能的互联网体系。 标准架构则主要为整体的数据平台提供标准支撑,在感知层面会使设备产生不同环节之间的大量数据。 这些数据往往来源与格式均不相同。 如果没有完善的标准体系,数据之间将很难相互沟通与连接。 因此为了解决数据之间的统一与通信,建立了统一的平台标准将促进数据的使用利用情况,为数据信息的深度挖掘提供准备与保障。 泛在电力物联网的应用架构,主要用于保障整体电网的运行,提高能源的综合服务能力,并且通过经济的市场运营得到良好的能源生态体系。 3电力通信技术在泛在电力物联网的发展 泛在电力物联网是以通讯技术为基础发展而来的新型物联网体系,其构建的核心是满足电网能源系统的智能判断和自适应调节能力,这将提高能源的替代和利用能力。 对于电力物联网来说,通讯技术是其核心的技术内容之一,也是实现万物互联基本的组成单元,凡在电力物联网可以保证不同类型的通讯网络进行相互的连接与反馈,当前电力通信技术的快速发展,泛在电力物联网必然将得到进一步的发展。 3.1电力通信基本原理 从 2G 通讯技术发展开始,移动通讯技术都以数字信号作为通讯的基础模式。 对于 5G 通讯来说,也将以数字信号作为通讯的基础。 简单来说,移动通讯的概念就是利用电磁波在空气中自由传播与通讯实现信号的传输。 就其组成部件而言,主要包括有:信号发生器、 接收器、调制解调器等关键步骤单元。 在空气中无限通讯必然将面对反射散射等各种传输情况,5G 通讯也不例外。 5G 通讯相较于 4G 通信而言实现了巨大的飞跃。 从提高传输信号的角度来说,主要包括三个方面内容:1.扩展资源,增加了电磁波信号频率。 2.沿延拓定理,提升了频率的使用效率。 3.开发技术,物质密度更加密集。 可实现频率资源多次重复使用,进而得到密度更高的异质网络连接。 3.2 5G通信基本特征 5G 通讯至少要包括以下 5 个基本特征:高速率、高容量、高可靠性、低时延与低能耗。 1.高速率。 5g 通讯的速率主要包括有峰值速率,区域速率与边缘速率三个方面的指标。 具体来讲,峰值速率指的是在好的条件下得到的速率。 区域速率指的是通讯系统整体所保障的总速率。 边缘速率是指差的 5%用户所得到的通讯速率。 高速率的基本特征使得 5G 通讯技术将在物联系统中得到广泛的应用。 2.高容量。 相较于传统的通讯技术 5G 通讯将包括有更多的设备终端。 这里不止只有手机,也包括有家用电器、各种穿戴设备等。 这也为物联网的发展提供了巨大的物理支撑。 3.高可靠性。 电力通信可靠性是电力系统的首要保障。 5G 通讯能够保障信息传输的整体可靠,为电力通讯提供可靠的技术保障。 4.低时延。 通常来讲,通信时延就是指信息在传输过程中所需要的时间。 对于传统技术而言,由于时间影响很大。 所以往往被忽视。 在未来通信技术发展的情景下必然要求时延性更好的通讯方式,进而满足各种系统之间的协同配合与控制。 5.低能耗。 在传感器与通讯设备之间往往需要基本的电力供应。 新的 5G 技术,将节约能源损耗,降低能源的浪费。 4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。 4.1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。 4.1.1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、烟雾、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下发运维任务到指定人员手机上,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。 4.1.2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。 4.1.3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。 4.1.4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。 4.1.5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;用户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。 4.1.6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。 4.2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。 4.3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、异常报警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。 4.4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。 4.5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。 5电力通信与泛在电力物联网建设的展望 5.1 通信电力网网络间的优化发展5.2 多元化的商业模式随着电力通技术在泛在电力物联网中的应用,将扩大整体电力系统的商业模式。 新的商业模式必然会随着市场条件而产生,这有利于解决电力系统长期以来传统商业模式的很多问题。 其中实现个人与个人之间的能源交易将成为可能。 随着电力通信技术将端对端通信技术实现为 P2P 的交易模式,降低整体交易的通讯成本,有利于泛在电力物联网系统的进一步发展与优化。
什么是“泛在电力物联网”?要建一个什么样的泛在电力物联网?
为什么要建泛在电力物联网?
国家电网公司在2019年两会报告中提出建设世界一流能源互联网企业的重要物质基础是要建设运营好“两网”,这里所说“两网”分别是“坚强智能电网”和“泛在电力物联网”。泛在电力物联网这个名词首次出现在国家电网公司的两会报告中,成为和坚强智能电网相提并论的重点工作。
首先来看国网2019年1号文件是怎么说的: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,排在年度重点工作首位的就是: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……。充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术和先进通信技术,实现电力系统各个环节万物互联、人机交互,打造状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的泛在电力物联网,为电网安全经济运行、提高经营绩效、改善服务质量,以及培育发展战略性新兴产业,提供强有力的数据资源支撑。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。”
可以认为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作出了明确地官方解释。一号文件的重点工作之二是:培育壮大发展新动能,创新能源互联网业态。其具体内容是:研究探索利用变电站资源建设运营充换电(储能)站和数据中心站的新模式,积极推动公司通信光纤网络、无线专网和电力杆塔商业化运营,拓展服务客户新空间。大力开拓电动汽车、电子商务、智能芯片、储能、综合能源服务等新兴业务,促进新兴业务和电网业务互利共生、协同发展。一号文件的重点工作之三是:扩大开放合作共享,打造能源互联网生态圈。具体内容是:充分利用电网数据、技术、标准优势,加强与新经济和互联网企业合作,积极参与新能源、智能制造、智能家居、智慧城市等新兴业务领域的开拓建设,加快构建围绕能源互联网发展的产业链、生态圈。
从一号文件中可以看出国网未来将通过建设电力互联网发展与互联网经济相关的新业态,包括新能源、智能制造、智能家居、智慧城市等新业务。非传统领域的新业态已经和传统电网业务处于同等重要的地位,实际上,所谓所谓新能源、智能家居、智慧城市,都可以被囊括进“泛在电力物联网”。总地来看,“坚强智能电网”仍是国网业务的基本盘,坐稳输-变-配-用-售环节的既定业务范围,在增量配网试点和配售电侧改革不断深入的背景下坚守传统阵地,抵御“外部的野蛮人”,是国网今后工作的“拿分项”;而在国有企业改革走向深水区,电改大势倒逼,国网新一代领导层逐步稳定之际,提出“泛在电力物联网”概念,则是主动出击开拓新方向的求变之举,是国网今后工作的“发力点”。
国网内部对于公司发展和业务调整,有一定的共识和紧迫感,主要集中于以下几个方面:一是随着新能源发电占比升高,电网形态日趋复杂,电力潮流和电网故障演化机理不断由可预见向难以预见演变,这对电网的安全稳定运行提出了更高要求;二是电改推进、政府及社会对电价下调的要求,导致企业经营面临瓶颈;三是在互联网经济与数字经济的蓬勃发展下,社会经济形态发生着深刻变化,在改革即将进入深水区之际,如果没有做好未来这几年的发展转型,通信运营商现在面临的困境可能就是国网的明天。而借着“泛在电力物联网”的东风,继续在传统强电部门深耕,加强信息化,还是着力发展电动汽车、综合能源服务等新业务,需要一个有力的规划纲领作为指导。
什么是“泛在电力物联网”?要建一个什么样的泛在电力物联网?
物联网的概念由 MIT 的 Kevin Ashton在1998年首次提及,他指出将 RFID技术和其他传感器技术应用到日常物品中构造一个物联网。紧接着的第二年由 Kevin Ashton 带头建立的 Auto-ID center 对物联网的应用进行了更为清晰的描述:依靠全球 RFID 标签无线接入互联网,使得从剃须刀到欧元纸币再到汽车轮胎等数百万计的物品能够被持续地跟踪和审计。
电力行业对“物联网”的理解是:物联网是一个实现电网基础设施、人员及所在环境识别、感知、互联与控制的网络系统。其实质是实现各种信息传感设备与通信信息资源的(互联网、电信网甚至电力通信专网)结合,从而形成具有自我标识、感知和智能处理的物理实体。实体之间的协同和互动,使得有关物体相互感知和反馈控制,形成一个更加智能的电力生产、生活体系。从而衍生出泛在智能电网——基于通信技术的全业务泛在电力物联网-泛在电力物联网概念。
各国在建设现代电网的过程中都用到了物联网,但对其应用的侧重点则各有不同。在欧洲,提升供电安全性、节能减排、发展低碳经济是各国积极发展智能电网的主要原因,在这种驱动力下,欧洲电力行业对物联网的应用更倾向于清洁能源和环保方向;在日本,可再生能源接入、节能降耗和需求响应是日本发展智能电网的主要驱动力,日本电力行业对于物联网的应用主要在于对新能源发电监控和预测、智能电表计量、微网系统监控等领域;在中国,物联网技术为提高电网效率、供电可靠性提供了技术支撑,RFID技术、各类传感器、定位技术、图像获取技术等使仓库管理、变电站监控、抢修定位与调度、巡检定位、故障识别等业务实现灵活、高效、可靠的智能化应用。
目前国网对泛在电力物联网的具体定义还未形成,将传统电力生产、传输、消费的所有环节信息化,都可以称为泛在电力物联网。就目前国网的技术储备而言,增强电网的感知、通信、计算和分析能力,是其可预见的发展方向。2018年的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,引领具有卓越竞争力的世界一流能源互联网企业建设”的工作目标,并提出了建设国网-电力物联网SG-eIoT (electric Internet of Things)的技术规划。预计将综合运用“大云物移智”等信通新技术,与新一代电力系统相 互渗透和深度融合,实时在线连接能源电力生产和消费各环节的人、机、物,全面承载并贯通电网生产运行、企业经营管理和对外客服服务等业务。在终端层表现为万物互联的连接能力,在网络层表现为无处不在、无时不有的通信能力,在平台层表现为对全景设备和数据的管控能力。在2018年国网信通工作会议上制定的规划来看,整个“SG-eIoT”系统在技术上将分为终端、网络、平台、运维、安全等五大体系,打通输电业务、变电业务、配电业务、用电业务、经营管理等五大业务场景,通过统一的物联网平台来接入各业务板块的智能物联设备,制订各类电力终端接入系统的统一信道、数据模型、接入方式,以实现各类终端设备的即插即用。
有意思的是,国网一直以来虽然没有明确喊出电力物联网的口号,却已经有了相当的技术积累。国网的信息化水平近年来也不断提升,目前国网系统接入的终端设备超过5亿只(其中4.7亿只电表,各类保护、采集、控制设备几千万台),规划到2030年,接入SG-eIoT系统的设备数量将达到20亿,整个泛在电力物联网将是接入设备最大的物联网生态圈;经过D5000、调控云等系统改造和升级,国调中心在电网观测、控制水平已经称得上世界先进,输电网基本做到可观、可控、能控、在控;各地配电自动化系统建设也在推进当中,规划到2020年完成全网95%的配电自动化覆盖率,各种在线监测、智能预警系统比比皆是;基于PMS2.0系统,主要设备的全生命周期管理在近两年内也能基本完成;通信网络建设如火如荼,无线专网、保护专网陆续上马;国网智慧车联网平台目前已经连接全社会80%的公共充电桩以及4万多辆电动汽车。想要在近年内交一份能够写出足够多亮点的成绩单,问题应该不大。
笔者认为,国家电网作为世界五百强第2的旗帜性央企,应该有更高要求拿出真正的可以定义行业发展方向的技术方案,要么具备成熟的、可复制的海外技术输出能力,被海外能源企业接纳,例如华为通信解决方案,支付宝/微信移动支付;要么具备强烈提升用户体验、能直接让用户感受代际差异的新服务水平,如高铁。就供电可靠性、电网安全稳定性等方面而言,进一步提升的空间和产生的社会效应都已有限。泛在电力物联网应该向着智慧小区/智慧城市整体能源解决方案、智慧交通整体能源供给方案、智慧能源套餐及交易模式、用户能效分析及用户画像、智能家居与用能管理等方面延伸。虽然国家电网是国内每年电气专业研究生就业的首选单位,是每年获取专利数最多的企业,甚至超越了华为,但国家电网作为一家科技公司的形象在公众心中依然没有建立起来,电力用户期待获得更多的知情权和参与感,例如得到用电诊断、科学用电方案、差异化电价信息等增值服务。在前有堵截后有追兵的行业背景下,要“建成世界一流的能源互联网企业”,只有深刻改变用户习惯,才能进一步赢得发展的先机。
建设泛在电力物联网应规划先行
一般情况下,抛出一个战略性概念后,国网公司会在组织机构、科技研发、重点工程等方面共同发力,并使之成为今后3-5年的主要方向。按以往规律,国网的新概念往往由相关利益部门主张并提出,上升形成公司战略后由原提出部门出主力班底进行战略规划、科研投入和工程运作。新战略的实施情况,有时受制于公司其他利益部门对该战略的支持和配合力度。国网领导班子对新成立部门的支持力度、其他利益部门对新成立部门的配合力度往往关系着新战略的整体推进效果。相对于我国政府和企业过往一些实施相对成功的战略,国网的风格还有些遵循丛林法则,主要由强势部门和地方公司利益驱动,在领导层取得首肯后立即上马项目,一定程度上缺乏规划引领的顶层设计,导致重复建设、技术路线多样,虽然每年都涌现出数量众多“世界一流”的技术或工程,却难以形成合力,在国际上和社会上缺乏“中国高铁”这样的名片技术。
物联网技术虽然在电网有着广阔的应用和前景,但也面临一些发展问题。从技术上来看,感知层的传感器数据准确性、传感器在复杂环境下的故障率、数据传输的及时性、无线传输的安全性等都是亟待解决的问题。受到可靠性、成本、原有管理制度等多种因素的制约,物联网产业一直推进缓慢。制定合理的长期规划,对指导物联网在电网发展具有重要意义。
因此,国网应组织科研单位牵头,遵循目标导向,按照我国不同地区电网技术基础及资源禀赋,设定泛在电力物联网近期目标及中长期技术规划,尽快明确重点项目及技术攻关方向,集中力量突破既定关键技术。此外,利用好自身科研人才和科研力量,必要时与外部企业及科研力量联合,突破传统电力生产-科研-设备研发利益窠臼,走出电网成熟技术的舒适区,从微创新转变为模式创新,真正成长为具备全球影响、全民感受的科技巨头。
电力物联网是物联网在智能电网中的应用,是信息通信技术发展到一定阶段的结果,其将有效整合通信基础设施资源和电力系统基础设施资源,提高电力系统信息化水平,改善电力系统现有基础设施利用效率,为电网发、输、变、配、用电等环节提供重要技术支撑。
国家电网公司成立了专门从事物联网技术在电力系统应用的研发机构,定位于集研发、试验、工程、服务、评测与验证于一体的电力物联网研发和产业化孵化基地,重点开展面向智能电网的物联网核心技术攻关、芯片研制、产品和应用系统开发、标准制定及产品评测、智能电网重大信息通信装备制造以及智能服务和感知电力中心建设,成立至今已成功申报多个物联网相关国家级重大科技项目和咨询项目。
经过多年建设,电力通信系统主干网络已基本实现传输媒介光纤化,业务承载网络化,运行监视和管理自动化和信息化。
1、利用蜂窝基础架构–IIoT网关允许电网监控设备利用蜂窝连接性,与多个后端或云系统形成安全连接。 2、电力生产管理。 利用物联网技术实现调度指挥中心与现场作业 人员的实时互动、电力巡检管理以及重要杆塔的实时监测和防护。 3、增强的电网安全性–传统的电网监视系统(通过IP网络连接时)容易受到网络攻击。 它们缺乏强大的网络安全功能,因为传统协议在设计时并未考虑到现代威胁。 IIoT网关可以使用最新的安全方法来最大程度地降低安全风险,并更新和修补安全功能以适应不断变化的网络安全威胁。 4、智能用电。 利用物联网技术有助于度实现智能用电双向交互服 务、用电信息采集、家居智能化、家庭能效管理、分布式电源接入以及 电动汽车充放电,为实现用户与电网的双向互动、提高供电可靠性与用 电效率,以及节能减排提供技术保障。 5、实时推送数据–依赖于集中式的数据轮询会导致大量延迟和扩展能力有限。 许多IIoT网关在本地轮询数据并创建可以与传统SCADA系统以及基于云的平台进行通信的数据模型,以利用现代Web服务。 6、设备状态监测。 copy利用物联网技术对常规机组、水电站坝体、新 能源发电、电力设备进行状态监测,提高一次设备的感知能力。 7、通过低功耗传感器增强传感–IIoT网关可以从旧协议(例如DNP3或更新的云协议)转换LPWAN传感器数据。 8、利用云–随着分布式电网变得越来越复杂,需要管理更多设备,IIoT网关能够连接到基于云的基础架构,并通过云管理的仪表板与用户共享实时数据和分析。 9、电力资产全寿命周期管百理。 将射频识别和标识编码系统应用于 电力设备,进行资产身份管理、资产状态监测以及资产全寿命周期管 理,实现自动识别目标对象并获取数据。
我们在讲泛在电力物联网,人工智能的时候,常常会跟大数据,云计算相关联,但我们却忽略了边缘计算。 什么是边缘计算呢?边缘计算是指在靠近物或数据源头的一侧,采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台,就近提供最近端服务。 其应用程序在边缘侧发起,产生更快的网络服务响应,满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。 边缘计算处于物理实体和工业连接之间,或处于物理实体的顶端。 那么边缘计算有什么好处呢?对于物联网而言,边缘计算技术的应用意味着许多控制将通过本地设备实现而无需交由云端,处理过程将在本地边缘计算层完成。 可以大大提升处理效率,减轻云端的负荷。 由于更加靠近用户,还可为用户提供更快的响应,将需求在边缘端解决。 边缘计算还可以根据现场进行个性化定制,针对不同的用户需求进行功能设计,针对用户的操作习惯制定流程。 可以让每一个物联网应用更加切合实际!边缘计算的数据还可以上传到云端,进行大数据整合,更好的分析决策!在泛在电力物联网领域,边缘计算的应用,可以针对不同场所进行个性化定制功能。 在遇到一些情况需要处理的时候可以快速的在现场进行处理,而不是先上传到云端,云端再返回处理,这样可以大大减少反应时间。 在一些重大故障需要紧急处理的时候,反应快慢变得尤为重要!
物联网在智能电网中的应用主要包括:(1) 设备状态监测。 利用物联网技术对常规机组、水电站坝体、新 能源发电、电力设备进行状态监测,提高一次设备的感知能力。 (2) 电力生产管理。 利用物联网技术实现调度指挥中心与现场作业 人员的实时互动、电力巡检管理以及重要杆塔的实时监测和防护。 (3) 电力资产全寿命周期管理。 将射频识别和标识编码系统应用于 电力设备,进行资产身份管理、资产状态监测以及资产全寿命周期管 理,实现自动识别目标对象并获取数据。 (4) 智能用电。 利用物联网技术有助于实现智能用电双向交互服 务、用电信息采集、家居智能化、家庭能效管理、分布式电源接入以及 电动汽车充放电,为实现用户与电网的双向互动、提高供电可靠性与用 电效率,以及节能减排提供技术保障。
2022年电力系统前沿技术探索
随着科技的飞速发展,电力系统正以前所未有的速度迈进新时代。新能源发电和并网技术已成为行业焦点,它们不仅引领着能源转型,还带来了全新的挑战与机遇。首要的问题是,新能源发电的strong>随机性和波动性如何有效管理?电力电子设备的广泛应用,如变频器和逆变器,对电力系统的strong>稳定性提出了新的要求,如何确保其高效稳定运行?
调度优化技术也在持续创新。传统的电力调度模式正在向智能、动态的strong>实时调度转变,以适应新能源发电的不稳定性。通过大数据分析和预测,电力系统能更精准地调整供需平衡,提升整体效率。
此外,物联网(IoT)在电力系统中的角色日益凸显。strong>智能电网的构建,通过物联网设备实时监测和控制电力设施,实现故障预警、能源管理的精细化。这不仅提高了电力系统的运行效率,也为未来的电网升级和扩展提供了无限可能。
总之,2022年的电力系统前沿技术涵盖了新能源发电的管理、电力电子设备的优化、调度策略的智能化以及物联网的应用等多个层面。这些技术的进步不仅推动了电力行业的革新,也为全球能源转型提供了强大的技术支持。
平台层:物联网架构中连接设备和应用场景的桥梁,承上启下,提供数据处理及分析服务。 平台层主要以PaaS平台为主,向下通过网络层和感知层,对终端收集到的信息进行处理、分析和优化等,向上服务于应用层,为应用服务商提供应用开发的基础平台。 按照厂商类型区分:运营商、ICT企业、互联网、工业制造厂商和第三方物联网平台; 按照平台功能区分:设备管理平台(DMP)、应用使能平台(AEP)、连接管理平台(CMP)、业务分析平台(BAP)涉及企业 中国电信:中国电信全面整合了自身的云、网和生态等优势资源,打造了智能物联网开放平台(CTWing)。 CTWing 由连接管理、应用使能和垂直服务三大板块构成,全球化、安全可信的端到端服务贯穿始终。 华为云:华为云是华为的云服务品牌,将华为 30 多年在 ICT 领域的技术积累和产品解决方案开放给客户,致力于提供稳定可靠、安全可信、可持续创新的云服务,赋能应用、使能数据、做智能世界的“黑土地”,推进实现“用得起、用得好、用得放心”的普惠 AI。 中国联通:网络通信能力开放业务,旨在将智能化终端、运营商定制化网络资源、移动互联网、物联网等业务进行整合,为用户带来云化部署、一点受理、服务全国、灵活定义的网络能力服务。 依托中国联通匠心网络,基于通信服务、网络策略、安全认证、大数据分析、5G 和物联网六大核心能力,其将围绕“物联网平台+”生态战略,打造以物联网平台为核心的业务体系,构建一个覆盖物联网产业链“云管端芯”的生态系统。 主要产品包括平台能力、连接服务、物联网解决方案。 诺基亚: IMPACT 提供了一个安全、基于标准的简化 IoT 平台,可在此基础上构建和扩展新的 IoT。 IMPACT 平台定位于水平化的物联网基础通用平台,具有连接管理、设备管理、数据采集和分析、应用开放使能以及基于感知的安全保障等功能。 诺基亚 IMPACT 物联网平台是全球首个与芯片级深度合作并开放源码的物联网硬件平台,目前诺基亚 IMPACT 平台共管理着全球超过 15 亿部终端。 中国移动:ONEnet 中移物联网有限公司基于物联网技术和产业特点打造的开放平台和生态环境。 中国移动物联网开放平台始终秉承开放合作的态度,为智能硬件创客和创业企业提供硬件社区服务,为中小企业客户物联网应用需求提供数据展现、数据分析和应用生成服务,为重点行业领域/大客户提供行业 PaaS 服务和定制化开发服务。 阿里云link平台:阿里云 link 物联网平台为阿里云 IoT 提供的云服务平台。 物联网平台提供安全可靠的设备连接通信能力,支持设备数据采集上云,规则引擎流转数据和云端数据下发设备端。 此外,也提供方便快捷的设备管理能力,支持物模型定义,数据结构化存储,和远程调试、监控、运维。 网络智能天工:网络智能云天工物联网平台是网络打造的物联网生态环境。 网络天工提供通用的物联网设备连接、设备管理、IoT 边缘及数据流转能力,赋能产业应用。 以云-边-端及时空数据管理能力为核心优势,提供完善易用的物联网基础设施,为重点行业提供端到端物联网解决方案。 京东小京鱼:京东小京鱼面向智能行业全面开放,全面覆盖智能生活场景,赋能智能硬件、智能家居、智能车载等领域,提供“技术+服务+渠道”的一站式智能解决方案。 可以通过集成小京鱼让智能产品获得听觉、视觉、学习能力以及音乐、新闻、购物等海量服务,并获得千万级设备控制能力。 用户可以通过创新化的交互方式,随时随地获取服务。 小米 IoT 平台:小米面向消费类智能硬件领域的开放合作平台,面向智能家居、智能家电、健康可穿戴、出行车载等领域,开发者借助小米 IoT 平台开放的资源、能力和产品智能化解决方案,能够以极低的成本快速提升产品的智能化水平,满足不同用户对智能产品的使用需求和体验要求,与加入小米 IoT 的其他开发者共同打造极致的智能生活体验。 IBM Watson Iot:全球领先的物联网平台供应商。 IBM Watson Iot 提供全面管理的云托管服务,旨在简化并从 IoT 设备中获得价值。 其提供对 IoT 设备和数据的强大应用程序访问;执行强大的设备管理操作,同时存储和访问设备数据,连接各种设备和网关设备;使应用程序与已连接的设备、传感器和网关进行通信并收集数据。 ThingWorx 平台是专为工业物联网(IIoT)设计的完整端到端技术平台。 ThingWorx 平台是通过平台以及基于平台的解决方案,帮助企业实现以研发工艺和产品生命周期管理为主的工业互联和应用。 同时,它提供工具和技术,使企业能够快速开发和部署强大的应用程序和增强现实(AR)体验。 浪潮云洲工业互联网平台基于自身在智能制造及 ICT 融合能力的基础上,构建以产业互联为核心,以标识解析为抓手,以云计算、大数据、区块链、5G 等新兴技术为支撑的工业大数据服务体系。 浪潮云洲是中国最有客户价值的工业互联网平台,其面向企业、政府、园区三大主体,提供工业云、QID、工业 PaaS、工业大数据、应用服务五层架构服务,实现对设备、产品、业务系统,以及开发者、供应商、客户、员工的七类连接,形成“云、QID、云 ERP”全堆栈能力,致力于工业互联网基础设施建设,打造数字基建下的工业新大陆。 新华三物联网拥有感知层、网络层、平台层、应用层端到端全栈式架构。 其中,平台层的新华三绿洲物联网平台,定位为应用使能平台 AEP(Application Enablement Platform),采用基于容器技术的微服务架构,具备大规模数据处理和分析能力,能够提供物联网泛在连接技术、多协议定位服务、边缘计算和 SDK(软件开发工具包)等模块。 中国通服是中国信息化领域的领先服务提供商,提供电信基础设施服务、业务流程外包服务、通用设施管等服务。 2006 年 12 月 8 日,公司发行的 H 股在香港联交所主板成功上市。 通服物联是由中国通信服务股份有限公司倾力打造的集团级产品,定位“新一代数字世界基础设施服务商”,聚焦 IoT 服务,使能 IoT 创新。 产品包含开发服务平台、设备运营服务平台、服务云和维护云。 通服物联提供在智慧城市、工业互联网、智慧家庭、智慧园区等众多领域一系优质产品及解决方案。 海尔卡奥斯物联生态科技有限司立于 2017 年 4 月,主要运营和工业互联平台,其业务涵盖工业互网平建设和营,工业智能技术究和应用,智能厂建设及软件集成服务(精密模、智能装备和智能控制)、能源理业务板块,助力中企业实大规模制造大规模定制开级快速型,始终秉承国家工业互联平的命,为用户、企业和资源创造和分享价值,创引全球工业互联网态品牌。 树根互联股份有限公司是国家级跨行业跨领域工业互联网平台企业,也是连续两年、唯一入选 Gartner IIoT 魔力象限的中国工业互联网平台企业。 树根互联旗下的根云平台可以面向机器制造商、设备使用者、政府监管部门等社会组织,在智能制造透明工厂管理,机器在线管理(服务、智造、研发、能源)、产业链平台、工业 AI、设备融资等方面提供数字化转型服务。 xIn3Plat(宝信软件):2020 年 12 月 22 日,中国宝武及宝信软件推出中国宝武工业互联网平台 xIn3Plat。 xIn3Plat 由宝信软件自主研发,依托于宝信软件 40 余年的发展积淀,从钢铁起步腾飞,并持续赋能非钢行业,在促进中国制造企业发展方式转变等方面作出突出贡献。 xIn3Plat 包含面向工业领域的工业互联平台 iPlat 和面向产业领域的产业生态平台 ePlat。 航天云网是中国航天科工集团有限公司联合所属单位共同出资成立的高科技互联网企业,成立于 2015 年 6 月 15 日。 基于 INDICS 平台面向航天科工打造了专有云,面向国内市场打造了航天云网,面向国际市场打造了国际云,为政府、行业组织、企业等用户提供基于“互联网+智能制造”的二十类服务。 Predix(GE 通用电气):工业互联网操作系统 Predix 正在为数字工业企业提供强大助力,进而推动全球经济的发展。 通过连接工业设备、分析数据和提供实时见解,Predix 在工业应用的构建、部署与运营方面向客户提供所需项目。 基于 Predix 的应用程序,GE 和非 GE 资产的性能正在不断提升至全新的水平。 MindSphere 是西门子推出的一种基于云的开放式物联网操作系统,它可将产品、工厂、系统和机器设备连接在一起,使您能够通过高级分析功能来驾驭物联网(IoT)产生的海量数据。 研华科技:创立于 1983 年,是全球领先、值得信赖的创新型嵌入式、自动化产品解决方案提供商,提供包括完整的系统集成、硬件、软件、以客户为中心的设计服务和全球物流支持等。 研华 WISE-PaaS 工业物联网云平台,是一个集成的物联网服务平台,旨在从边缘到云端提供可操作的洞察力。 用户能够轻松安全地连接,管理和吸收大规模的物联网数据,实时处理和分析/可视化数据。 小匠物联平台是智能家居品牌提供智能化解决方案的服务商。 小匠物联可助力传统企业快速接入物联网,提供全球化基于云端的设备远程控制和管理,可靠安全地将您的产品连接到物联网。 致力于为智能家电企业和企业健身器材厂商提供完整的产品智能化物联网整体解决方案。 小匠物联的模式,主要分为两个部分,一个是 SAAS,另一个是其自主研发的 QUMIOS。 云智易智慧物联作为全国领先的智慧空间物联网科技企业,属于物联网平台层的平台服务提供商,为泛不动产行业提供智慧家居、智慧社区和产业园区/商业、智慧办公、智慧公寓等多场景的智慧物联解决方案,包括物联网平台、应用中台、物联网 SaaS 服务、X-Brain AI盒子和物联网咨询服务等。 广云物联是一家专业物联网解决方案商,致力于为企业提供物联网软硬件开发服务。 包括行业主流物联网平台接入服务,企业私有物联网平台开发服务,物联网硬件二次开发、技术支持、销售供应等服务。 产品包含消费物联网、商业物联网、工业互联网的平台和解决方案以及物联网硬件。 机智云是国内领先物联网厂商,公司 2005 年创立,主营业务为物联网开发和云服务平台服务。 聚焦物联网、云计算、大数据和人工智能产业,采用微服务架构,为需要 IoT 需求的企业提供 IoT 产品全生命周期管理运营系统,涵盖设备管理、连接管理、应用开发、数据分析、BI 系统、智能决策、金融计费与第三方系统互联等功能,同时平台开放 API 接口,帮助企业打通内外部经营管理系统(CRM、ERP 等),已服务交通物流、新能源、工业互联、医疗健康、消费电子等众多行业,并在多个行业实现市场覆盖率领先。 主要有两条产品服务线,分别为终端产品智能化服务和行业解决方案服务。 Walle物联网平台(深圳宏电) KySCADA(东土科技) HanClounds工业互联网平台(瀚云科技) H-IIP(忽米网) 寄云科技 科远智慧 蘑菇物联 浙江蓝卓 Tn工业互联网平台(中之杰) 达闼科技(全球首家云端机器人运营商) 第四范式(人工平台与技术服务提供商) 旷视科技(深度学习,全球领先的人工智能产品和解决方案公司) 明略科技(全球企业级数据分析和组织智能服务平台) 深兰科技(快速成长的人工智能领先企业) 思必驰(对话式人工智能平台公司) 网络 腾讯优图(腾讯旗下顶级的机器学习研发团队) 依图科技(人工智能创新型研究) 云从科技(更高效的人机协同解决方案提供商)
当前,电力行业正紧跟时代潮流,积极响应数字经济和数字中国建设,开展数字化转型。然而,伴随着电力生产、传输和消费,在发电、输电、变电、配电和用电各环节,产生了大量的信息和数据,电力企业如何利用这些数据?如何保证数据的安全性?又如何突破内外部资源流通障碍和经营瓶颈?
电力亟待数字化变革
在数字化的浪潮下,众多国内外企业纷纷积极开展数字化转型实践,全面导入数字化思维和技术,优化企业生产制造、市场营销、经营管理等各个环节。“而电力企业在新一轮电改的形势下,面临着日益严峻的市场竞争和企业内部降本增效的压力,也亟待进行变革。”南方电网数字电网研究院三级专家江瑾 在接受《通信产业报》全媒体记者采访时表示。
在谈到当前电力行业的数字化转型现状如何时,朗坤智慧副总经理、苏畅工业互联网研究院院长毛旭初 告诉《通信产业报》全媒体记者,现阶段,电力行业自动化程度高、信息化基础好、系统完备,电力企业在数字化转型上,更加关注对数据价值的挖掘、应用,以及对物联网、大数据、人工智能等新技术的应用。
近日,科远智慧电厂研究中心副总经理、产品总监潘海禄 在接受《通信产业报》全媒体记者采访时表示,在信息化建设和数字化转型的过程中,智能传感部分尚有缺乏、海量数据闲置无法发挥价值、大量系统形成信息孤岛无法有效融合,以及设备和信息化安全等问题,需要进一步 探索 和解决。
忽米网CEO巩书凯 表示,电力行业企业在开展数字化转型时,通常会面临很多挑战。但先进的基础设施和海量的数据,为电力企业数字化转型奠定了物质基础。同时,随着大数据、云计算、物联网、移动互联、智能化、区块链、边缘计算、5G通信等高新技术的快速发展,加快了电力数字化转型进程。
树根互联联合创始人、CEO贺东东 认为,电力行业全面推进数字化转型的大趋势,是以数字化技术为起始点,推动经营数字化、资产数字化,进而实现整个行业从生产管理到经营模式的全面数字化转型升级,最终达到能源及服务的全新模式,带动整条产业链的变革。
机遇与挑战并存
这些年,随着物联网、大数据、云计算、人工智能等不断发展,电力行业的数字化转型已经发展到了一个新的阶段。伴随着分布式能源、储能、电网技术的不断改进,电力行业的数字化转型充满了机遇和挑战。
巩书凯指出,一是发电设备管理问题 ,由于发电有连续生产需求,设备故障会导致巨大损失,无论是水电、火电、风电,还是光伏,都需要提高设备维护水平。二是并网调度问题 ,目前各类电力来源需要协调调度,对发电功率预测提出挑战,新能源电站电压调节能力有限,易引发次同步斜波等,给系统安全稳定运行带来不利影响,而电站出力不确定性,致使电网潮流复杂多变,增加了电网运行控制难度,安全问题和功率预测问题导致并网吸纳难,弃电率居高不下。
潘海禄认为,首先在于安全。 随着互联网技术的不断发展,如何保障电厂生产、数据安全成为重中之重,自主可控已经开始成为基本要求。其次,数据产生价值。 在多年的信息化建设中,产生了大量的生产和经营数据,但是这些数据多数情况下并没有发挥太多的价值。最后,统一的管理平台。 电力企业在数字化转型的过程中,由于 历史 遗留原因,可能存在各种厂家、各种平台的产品,导致形成信息孤岛,无法协同工作,甚至难以维护无法升级。
毛旭初表示,第一,对整个发电行业来说 ,都有从流程驱动信息化变成数据驱动信息化的诉求,在数字化转型过程中,对企业提出了较高的要求,既要有强大的技术平台支撑,还要有实践方法论、数据应用理论,以及先进的管理意识。第二,在智慧化平台转型过程中 ,不仅仅需要IT人员,还需要OT人员深度融合,但由于各自自身专业领域的鸿沟,融合并不是很理想。
当前,各行各业的数字化转型如火如荼,而电力行业对智能化的要求更高,虽然现阶段电力行业的数字化发展正在不断进行,但依然需要抓住这个机遇尽快实现数字化转型。
数字化转型:从痛点入手
“电力行业一个最大的特殊性在于电能无法存储,产供销是动态平衡且同时完成的。从发电、输电、用电每个单独的环节来看,都会产生大量的数据,工业互联网操作系统能够对数据进行分析、对环节进行优化。”贺东东坦言。
当前,工业互联网平台成为电力行业解决设备远程维护、新能源并网消纳问题的重要途径,目前,电力设备制造商、大数据服务商与发电企业开展合作,通过平台接入源、网、荷实时数据,利用大数据分析建模,开展体系性的调度、管控服务。一方面支持新能源实现无人值班、少人值守、区域化检修模式,另一方面提高新能源并网率与整体用电效率。
那么,如何打通全链条的数据,让能源从生产侧到需求侧实现真正的动态优化,让数据发挥最大的价值?贺东东认为, 首先,需要数据的长期沉淀和分析,不断增强工业互联网操作系统的行业能力;其次,需要产业链上下游尽快打通、消除信息孤岛;最后,更需要全行业建立数字化转型思维,并在技术上联合突破。
潘海禄建议, 电力行业需要在安全为前提的条件下,关注数据潜在价值,统一平台建设,赋能业务开发。让安全和智能化贯彻从设备、平台到业务系统。第一,协同国家产业升级战略,研发新一代智能控制器,实现完全自主可控,打造真正的智能型自主可控控制系统。第二,在数字化层面,利用大数据、人工智能、微服务等技术,实现如:三维数字电厂、数字孪生、流程仿真、智能预警等应用APP,帮助企业降本增效,提高运行效率,完成数字化转型。
毛旭初认为, 首先,企业的数字化转型需要通过专业咨询公司做好顶层规划,包含技术架构规划、业务架构规划、组织架构规划。其次,企业要充分利用数据思维去建设数据驱动平台,实现数据价值的深度挖掘与利用。最后,企业在做数字化、智能化建设时需要寻找对电力行业业务场景更了解的具有自主工业互联网平台及行业最佳实践的厂商去合作,同时数字化转型的过程,并不是一蹴而就的,需要与厂商全面、深度合作,从而促进IT与OT融合,从而保障建设落地成功率。
江瑾表示, 服务电力企业过程中,业务全面数字化智能化必然将面对安全保障方面的更高要求。南网数研院严格落实国家和南方电网在信息化建设与网络安全“三同步”原则,开展“数字南网”关键信息基础设施专项提升、安全性评估、国产密码应用改造、电力监控系统安全合规性改造,进一步完善结构安全、本体安全和基础设施安全。
绿色节能,共赢双碳
根据公开数据,2020年电力行业碳排放量占到整个能源行业的40%以上。由此可见,在助力电力行业实现“双碳”目标上,工业互联网企业可助力电力行业加快构建新型电力系统,提升电网数据采集、分析和应用能力,减少能源损耗, 发挥其在全 社会 能源资源优化配置中的积极作用,促进能源绿色生产和消费,落实能源发展战略,支撑“双碳”目标实现。
巩书凯认为,未来,在“十四五”规划下,我国电力行业逐步进入高质量发展阶段。首先,电力在能源的中心地位不断提升,促使保障电力安全成为能源安全新战略的核心要素,是电力行业践行总体国家安全观的迫切需要;其次,供给侧结构性改革不断深化,引领绿色低碳循环发展,是电力行业建设生态文明的必然要求;再次,抢抓新一轮 科技 革命的 历史 机遇,创新与前沿技术深度融合,是电力行业贯彻落实 科技 强国重大战略的重要任务;最后, 探索 全球能源治理新模式,加强国际合作,是电力行业贯彻落实“一带一路”倡议,打造人类命运共同体的重要举措。
贺东东建议,在电力行业的改革进程中,首当其冲的就是能源结构的改革;其次是工业互联网要全面、更深度地赋能火力发电的数字化转型;最后,在电力输送环节,通过5G+工业互联网、视觉+工业互联网、AI计算,还能全面提升对输配电环节的监测能力和预维护能力,大大降低故障率和维修成本,提升运行效率,进而促进节能减排。
南方电网数字电网研究院技术专家王翀 告诉《通信产业报》全媒体记者,在双碳目标下,新型电力系统中新能源将成为主力电源,高渗透率接入的新能源将深刻改变传统电力系统的形态、特性和机理,在新型电力系统中,系统波动性急剧增大,惯量明显降低;系统分布式特征更加明显、设备数量急剧增加;多元化市场的利益格局更加复杂。
“未来,电力行业在向数字化高质量发展道路上,将呈现出以下趋势。在技术方面,平台化趋势,打破原先各系统和部门数据信息独立分散、数据孤岛的现状;在业务层面,基建到生产一体化、财务与业务一体化、业务与绩效一体化、集团与电厂一体化、MIS与SIS一体化;在整体生态方面,生态化趋势,产业链会基于一个大平台用数据改善管理、提高供应链和资源协调效率。”毛旭初坦言。
附:电力行业数字化转型优秀方案
编辑推荐:电力行业数字化转型优秀方案
电力行业数字化转型正在推进,电力生产、传输和消费,在发电、输电、变电、配电和用电等环节,亦面对数字化转型“痛点”,解决“痛点”是电力企业所关注的, “工业互联网世界”编辑部基于平台、安全、硬件等类别,遴选出六个工业互联网助力电力行业数字化转型优秀方案,供业界参考。
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电力行业数字化转型:知易行难的变革(附六款编选方案)
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