劉細(xì)鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘 要:介紹了我泛在電力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與市場趨勢。
關(guān)鍵詞:泛在電力物聯(lián)網(wǎng);堅強智能電網(wǎng);感知層;網(wǎng)絡(luò)層;應(yīng)用層
0 引言
過去10年中,家電網(wǎng)不斷完善堅強智能電網(wǎng)的建設(shè),以特高壓為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的實施架構(gòu),成功解決了我電產(chǎn)和耗能地域分布不均的局面。在此發(fā)展基礎(chǔ)上,我建設(shè)“三型兩網(wǎng)、世界yi流”的能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略路徑已逐步清晰。
家電網(wǎng)公司在2019年3月工作會議上正式提出泛在電力物聯(lián)網(wǎng),目標(biāo)是將接棒堅強智能電網(wǎng),充分應(yīng)用“大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、邊緣計算”等現(xiàn)代信息技術(shù),打造狀態(tài)感知、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活的需求側(cè)智能電網(wǎng),貫徹家電網(wǎng)構(gòu)建具備“能源流、業(yè)務(wù)流、數(shù)據(jù)流”三流合的世界yi流能源互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略部署。
所謂“三型”,是指家電網(wǎng)公司全力打造具備“樞紐型、平臺型、共享型”的三重屬性企業(yè)。所謂“兩網(wǎng)”,是指家電網(wǎng)公司應(yīng)建設(shè)運營好“堅強智能電網(wǎng)”和“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”??傮w來說,“三型兩網(wǎng)”是以個有機整體的概念提出。“兩網(wǎng)建設(shè)”是手段,是打造世界yi流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。“三型”是目標(biāo),是家電網(wǎng)公司旨在通過建設(shè)運營好“兩網(wǎng)”,zui終實現(xiàn)向三型屬性企業(yè)轉(zhuǎn)型。
1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)演進(jìn)與現(xiàn)狀
從改革開放至今,我電力發(fā)展可分為3個關(guān)鍵階段。
如圖1,第1階段是從改革開放初期到2000年。當(dāng)時我電力體制僵化,沒有過多的企業(yè)愿意參與到辦電工作中,缺電現(xiàn)象十分嚴(yán)重。對此,在1987年,wu院發(fā)布111號文,對全所有用電企業(yè)征收電力建設(shè)資金,以每度電2分錢標(biāo)準(zhǔn)收取,集中交給財政部。這筆資金為當(dāng)時的三峽水電站、二灘水電站建設(shè)做出了實際貢獻(xiàn)。改革開放以來,我用了近20年的時間,逐步解決了電源側(cè)電力供給不足的問題。
第2階段是2000—2009年。在“市場煤” 和“計劃電”時代,家開始意識到我的電源結(jié)構(gòu)不合理,煤電比例過高,新能源占比很少;同時廠網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理,我大力發(fā)展發(fā)電廠,而實際電網(wǎng)的建設(shè)嚴(yán)重滯后,直接造成我輸變電成本高、調(diào)峰能力差。對此,wu院于2002年下發(fā)5號,文正式啟動第1輪電改,對上述問題進(jìn)行政策引導(dǎo),把發(fā)展的關(guān)注點逐漸放到電網(wǎng)的建設(shè)中。
第3階段是2009—2019年。經(jīng)過第1輪電改10年的梳理,我電力建設(shè)重心開始從電源側(cè)向電網(wǎng)側(cè)轉(zhuǎn)移,電網(wǎng)側(cè)投資規(guī)模*超過了電源側(cè)投資規(guī)模。在此期間,網(wǎng)公司發(fā)展建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架、各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強智能電網(wǎng)。以特高壓為骨干網(wǎng)架的戰(zhàn)略能夠促進(jìn)我大煤電、大水電、大核電以及可再生新能源發(fā)電的集約化開發(fā)利用以及遠(yuǎn)距離輸送轉(zhuǎn)移。與此同時,堅強智能電網(wǎng)的建設(shè)開始初步實現(xiàn)電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)化,使電源側(cè)和電網(wǎng)側(cè)開始具備初步的物理互聯(lián)、信息互聯(lián)與商業(yè)互聯(lián)。
感知層是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)物理形態(tài)上的底層形成基礎(chǔ),主要利用終端設(shè)備的傳感技術(shù)和智能化芯片技術(shù),實現(xiàn)對電力數(shù)據(jù)的采集、感知與監(jiān)測。
網(wǎng)絡(luò)層方面,傳統(tǒng)電力系統(tǒng)供給側(cè)考慮到聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)性,大量使用有線光纖、工業(yè)以太網(wǎng)等有線接入方式將設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。這種高網(wǎng)絡(luò)性限制了信息傳輸?shù)膹V度以及延展性,對發(fā)展用戶側(cè)對泛在連接不具備可操作性。所以在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)時代,電力無線專網(wǎng)因其較高的性及較低的連接成本,成為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)“zui后1公里”接入的shou選方案,解決例如電表和井蓋的大規(guī)模連接。
平臺層在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中處于核心地位。建設(shè)內(nèi)容主要包括體化“網(wǎng)云”平臺、物聯(lián)管理、全業(yè)務(wù)統(tǒng)數(shù)據(jù),以及圍繞3個進(jìn)行“三站合”的企業(yè)數(shù)據(jù)中臺。
應(yīng)用層的建設(shè)分為對內(nèi)業(yè)務(wù)和對外業(yè)務(wù)。對內(nèi)服務(wù)就是服務(wù)于網(wǎng)自身,通過搭設(shè)各種平臺來實現(xiàn)提升企業(yè)的運行管理效率。應(yīng)用層對外業(yè)務(wù)主要是打造綜合能源服務(wù)平臺,把家電網(wǎng)公司、電力用戶和各能源應(yīng)用供應(yīng)商整合到起進(jìn)行需求對接,同時不斷培育新興能源業(yè)務(wù),構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈。
此外,還有兩個細(xì)節(jié)值得關(guān)注。①感知層周邊的邊緣層。隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)底層設(shè)備數(shù)量的不斷增加,海量的數(shù)據(jù)信息往返于端側(cè)和云服務(wù)器之間,這會大大降低數(shù)據(jù)傳輸效率,加劇云服務(wù)器的運行負(fù)擔(dān)。因此,邊緣層成為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)靠近感知層*的組成部分。②防護(hù)設(shè)計將貫穿泛在電力物聯(lián)網(wǎng)全場景建設(shè),此項工作由網(wǎng)公司互聯(lián)網(wǎng)部牽頭,為電網(wǎng)運行保駕護(hù)航。
3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模和趨勢分析
3.1 感知層
感知層的市場規(guī)模從電力供給側(cè)的智能化增量和用電側(cè)終端設(shè)備增量2個維度考慮。
電力供給側(cè)方面,2017年網(wǎng)云平臺的正式上線,帶動了電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)的電力二次設(shè)備和監(jiān)測監(jiān)控等設(shè)備的數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級替代。反映在統(tǒng)計數(shù)據(jù)上,在2018年呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長。隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的不斷深入,到2021年,泛在電力物聯(lián)網(wǎng)初步實現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同和數(shù)據(jù)貫通,此時圍繞電力供給側(cè)的智能化數(shù)字化建設(shè)規(guī)模增量將達(dá)875.8億元;到了2024年,泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將實現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同和數(shù)據(jù)貫通,智能化數(shù)字化建設(shè)規(guī)模增量將超過千億級別(如 圖3)。
智能聯(lián)網(wǎng)家電的市場增長趨勢較為穩(wěn)定,不過受制于整體智能家電的滲透率低,到2024年智能家電聯(lián)網(wǎng)滲透率預(yù)測僅為10%,導(dǎo)致聯(lián)網(wǎng)家電市場規(guī)模也受局限。
相較而言,智能電表是具備明顯周期性替換的終端產(chǎn)品。我智能電表替換周期為7~8年,我在2011年迎來歷*大規(guī)模的智能電表招標(biāo),針對這波智能電表的替換在2019年開始得到體現(xiàn)。2019年家電網(wǎng)第1次智能電表替換招標(biāo)量近4000萬只,較2018年同比增長了近80%,預(yù)計2019年全年智能電表市場規(guī)模較2018年將提升112.6%。2020—2021年智能電表需求主要表現(xiàn)在增量市場,需求量下行。未來智能電表市場需求將逐步趨緩,電表替換數(shù)量趨于穩(wěn)定,下輪大規(guī)模放量或需等到2026年第2輪電表替換周期。
3.2 網(wǎng)絡(luò)層
網(wǎng)絡(luò)層方面,考慮到近年電網(wǎng)智能化業(yè)務(wù)的爆發(fā)增長,家電網(wǎng)向工信部申請頻譜資源的增補,并于2018年9月獲得6.25MHz增補。由此,在230 MHz這個頻段建設(shè)的電力無線專網(wǎng)于2018年起正式迎來爆發(fā)期。目前,網(wǎng)納入的無線專網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),個是普天的基于4G時代的LTE230,支持移動和非移動終端設(shè)備的接入。另個是華為基于4.5G、面向5G的IoTG230標(biāo)準(zhǔn),目前只支持非移動終端的接入。2018年,我電力無線專網(wǎng)采用LTE230主流技術(shù),市場規(guī)模4.48億元(如圖7)。隨著華為基于5G網(wǎng)絡(luò)特性下的IoTG230專網(wǎng)技術(shù)被納為家電網(wǎng)的另項無線專網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),預(yù)計2019年我230MHz電力無線專網(wǎng)市場將迎來快速增長,市場規(guī)模突破5.6億元。到2021年,泛在電力物聯(lián)網(wǎng)初步建成,電力無線專網(wǎng)市場規(guī)模將達(dá)到11.5億元;到2024年,無線專網(wǎng)建設(shè)將完成,我電力無線專網(wǎng)輻射范圍將覆蓋全所有用電區(qū)域,市場規(guī)模將達(dá)到約30億元。
3.3 平臺層
平臺層是兩網(wǎng)融合建設(shè)的核心環(huán)節(jié)。在各省網(wǎng)公司體化“網(wǎng)云”平臺基礎(chǔ)上,通過整合物聯(lián)管理與全業(yè)務(wù)統(tǒng)數(shù)據(jù)形成家電網(wǎng)全企業(yè)數(shù)據(jù)中臺,以實現(xiàn)海量電力相關(guān)采集數(shù)據(jù)的“次采集、多處使用”、實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的精細(xì)化管理、提升數(shù)據(jù)處理效率以及平臺能力的開放與共享。2019年,通過對網(wǎng)公司各子系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫的加工、清洗與整合,企業(yè)數(shù)據(jù)中臺的建設(shè)規(guī)模突破了5個億(如圖8);預(yù)測到2021年,家電網(wǎng)實現(xiàn)初步數(shù)據(jù)貫通時,企業(yè)數(shù)據(jù)中臺規(guī)模將達(dá)7.57億;到2024年,網(wǎng)實現(xiàn)全部數(shù)據(jù)貫通時,企業(yè)數(shù)據(jù)中臺規(guī)模將達(dá)9.25億。
3.4 應(yīng)用層
應(yīng)用層方面,市場規(guī)??紤]對外服務(wù)當(dāng)中,綜合能源服務(wù)所帶來的電力市場化交易和電力資源信息對接的體量。目前,網(wǎng)公司對外綜合能源服務(wù)已基本實現(xiàn)電力市場金融交易、光伏云網(wǎng)2.0、分布式新能源服務(wù)以及儲能業(yè)務(wù)等多個應(yīng)用板塊,2019年末預(yù)計將達(dá)到9 87億的“近萬億”市場規(guī)模(如 圖9和10)。隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)時代感知層終端信息采集的不斷完善,綜合能源服務(wù)范圍將從用戶群體和覆蓋地域2個維度不斷擴展外延,預(yù)計到2021年,對外綜合能源服務(wù)市場規(guī)模將到達(dá)17 974億元;到2024年,綜合能源服務(wù)市場將突破3萬億元。除現(xiàn)有應(yīng)用模塊之外,未來應(yīng)用層對外服務(wù)將涌現(xiàn)出大量新興電力應(yīng)用市場,包括非侵入式負(fù)荷監(jiān)測、微網(wǎng)售電、車聯(lián)網(wǎng)、電力配售體等。這些潛在的新興能源服務(wù)將為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層帶來額外近30%的市場增量。
4.5 安科瑞產(chǎn)品在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用
近兩年來,安科瑞已經(jīng)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(wǎng)綜合能源服務(wù)平臺、上海嘉定區(qū)147所學(xué)校電力運維平臺等相關(guān)平臺的建設(shè),提供了包括云平臺、智能網(wǎng)關(guān)、終端設(shè)備等產(chǎn)品,各類用戶端云平臺在全各地運行案例700多套,并且根據(jù)用戶需求不斷完善產(chǎn)品功能,這些項目就是未來泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的部分。
“能源互聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)還有些不同的聲音,但是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)悄無聲息的鋪開來,融入能源互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)的方方面面。
5 結(jié)語
泛在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是以配電領(lǐng)域為,來實現(xiàn)相關(guān)技術(shù)的智能控制。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的作用非常重要,且包含的范圍也非常廣泛。建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是社會和科技發(fā)展的必然趨勢,需要不斷地探究,來做進(jìn)步的完善。
參考文獻(xiàn)
[1]袁 也.我泛在電力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].通信電源技術(shù),2019,36(8):198-199.
[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版.
作者簡介
劉細(xì)鳳,女,現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為物聯(lián)網(wǎng)智能運維系統(tǒng)。