韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：城市能源革命是國家構建清潔低碳、有效的能源體系的重要路徑，城市能源系統的數字化轉型是城市能源革命的重要抓手。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設，為電力系統數字化轉型堅強賦能，進(jìn)一步推動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)的建設和實(shí)現城市能源系統的數字化轉型。

關(guān)鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng)；能源；影響

1城市能源轉型會(huì )帶來(lái)何種影響？

        以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎的數字化技術(shù)的發(fā)展，很大地改變了城市能源系統的面貌。信息流與能源流的交融共生，讓城市能源系統變得更加智慧和美妙，也使得能源企業(yè)與用戶(hù)之間的交互越來(lái)越強烈，與此同時(shí)，新的商業(yè)模式正逐漸興起。

        物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展對能源系統的各個(gè)環(huán)節均產(chǎn)生了深遠影響。比如生產(chǎn)環(huán)節，用于提升煤炭、石油、天然氣的生產(chǎn)效率和穩定性，促進(jìn)發(fā)電效率、穩定運行水平、可再生能源利用水平的大幅提升；輸配環(huán)節，讓線(xiàn)路故障、故障檢測、線(xiàn)路損耗等問(wèn)題迎刃而解；消費環(huán)節，通過(guò)智能計量技術(shù)讓能源消費越來(lái)越可視化和可控化，促進(jìn)工業(yè)、建筑、交通等重要領(lǐng)域的能效提升和節約成本；管理環(huán)節，結合云計算、機器學(xué)習等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現對能源全鏈條管理和新商業(yè)模式的開(kāi)拓。

2為什么要進(jìn)行數字化轉型？

        數字化轉型正成為中國和世界經(jīng)濟發(fā)展的強大動(dòng)力。過(guò)去十年，以物聯(lián)網(wǎng)、數據分析、云計算、人工智能為代表的數字技術(shù)，以及無(wú)遠弗屆的電子商務(wù)和社交媒體，帶來(lái)了人與人、人與世界關(guān)系的巨大革命。到2019年，全球、尤其是中國進(jìn)入到了數字化轉型的攻堅之年。微軟與市場(chǎng)調查公司IDC聯(lián)合發(fā)布的一份報告顯示：到2021年，數字化轉型將為中國GDP的年度增長(cháng)貢獻1%的增速，價(jià)值7160億美元。

        物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅驅動(dòng)企業(yè)數字化轉型，完成現代化大企業(yè)構建，也為全社會(huì )數字化轉型賦能。物聯(lián)網(wǎng)最核心的商業(yè)價(jià)值在于通過(guò)萬(wàn)物互聯(lián)所產(chǎn)生的海量數據，經(jīng)智能化的處理、分析，最終透過(guò)數據形成產(chǎn)品或服務(wù)，如今已應用在社會(huì )的方方面面。手表、家用電器和汽車(chē)等日常用品正通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)提供一系列服務(wù)和應用，如個(gè)人醫療保健、智能電網(wǎng)、監控、家庭自動(dòng)化和智能交通等。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)對工業(yè)、運輸行業(yè)、汽車(chē)行業(yè)、能源行業(yè)、智能生活等各領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠影響。

3未來(lái)方向是什么？

        電網(wǎng)企業(yè)數字化轉型是推動(dòng)城市能源系統轉型的關(guān)鍵。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)能源數字化轉型，潛力是它能夠打破部門(mén)之間的界限，提高靈活性并實(shí)現整個(gè)系統的整合，而電網(wǎng)企業(yè)是這一轉型的核心。電力行業(yè)是“物聯(lián)網(wǎng)＋數字化"技術(shù)應用較早的部門(mén)之一，早在20世紀70年代，電力公司就利用新興技術(shù)提升電網(wǎng)管理和運行水平。國際能源署分析表明，數字化有每年節省約800億美元的潛力，大約占全年發(fā)電成本的5%。

        泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設是電力部門(mén)數字化轉型的重要抓手。通過(guò)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設，數字化與電氣化交融共生，物聯(lián)網(wǎng)與大數據、云計算、人工智能等技術(shù)賦能電力系統的數字化轉型。例如，發(fā)電廠(chǎng)、輸電和配電線(xiàn)路以及終端能源設備協(xié)調工作，可在的時(shí)間和地點(diǎn)為用戶(hù)提供可靠、低成本和可持續的能源。在未來(lái)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應用場(chǎng)景包括：

        智能需求響應。通過(guò)采取價(jià)格等激勵政策引導用戶(hù)主動(dòng)改變消費行為，實(shí)現供需平衡優(yōu)化。IEA分析表明，可以為電力系統提供185千兆瓦的靈活性，大致相當于澳大利亞和意大利目前的裝機容量之和?？稍偕茉床⒕W(wǎng)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用可更好地匹配電網(wǎng)需求和可再生能源發(fā)電，降低可再生能源波動(dòng)性。僅在歐盟，新增儲能和數字化需求響應可以在2040年將太陽(yáng)能光伏和風(fēng)能的棄光棄風(fēng)率從7%減少到1.6%。電動(dòng)汽車(chē)智能充電。引導充電行為向低負荷、供應足時(shí)段轉移，提升電網(wǎng)的穩定性和為電網(wǎng)提供更大的靈活性。個(gè)人售電。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展有助于家用分布式能源的發(fā)展，如太陽(yáng)能光伏板和儲能等，提高個(gè)人用戶(hù)電力市場(chǎng)的參與度。

        可以預見(jiàn)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設加快，必將在多個(gè)領(lǐng)域驅動(dòng)城市能源系統實(shí)現數字化轉型。

        推行電網(wǎng)數字化運營(yíng)與管理。對設備資產(chǎn)運行集約化，優(yōu)化資產(chǎn)管理，提高資產(chǎn)利用效率；運營(yíng)細節可優(yōu)化，對電網(wǎng)關(guān)鍵參數進(jìn)行動(dòng)態(tài)監測，基于智能電網(wǎng)技術(shù)和先進(jìn)的測量技術(shù)實(shí)現電網(wǎng)故障的快速定位，形成優(yōu)化方案庫進(jìn)行調節；電力調度經(jīng)濟化，基于天氣預報、負荷預測、市場(chǎng)價(jià)格等因素對電力進(jìn)行科學(xué)調度。

        基于電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展電網(wǎng)自愈技術(shù)?；跀底种悄軅鞲衅骷夹g(shù)實(shí)現對故障的快速定位和辨識；通過(guò)云平臺對網(wǎng)絡(luò )故障庫進(jìn)行共享，進(jìn)行匯總和機器學(xué)習，形成統一解決方案庫；提高電力系統自動(dòng)化水平，在保證穩定的前提下實(shí)現故障自動(dòng)處理，包括斷電隔離與換線(xiàn)恢復供電，大幅降低供電中斷時(shí)間。

深度挖掘電網(wǎng)大數據利用價(jià)值?；诖罅總鞲衅鞑杉娋W(wǎng)海量數據，包括狀態(tài)數據與預警信息（過(guò)電壓等），匯集到統一的大數據平臺，結合人工智能、機器學(xué)習等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行分析，挖掘本質(zhì)特征，為電網(wǎng)規劃、故障處理、負荷預測等重要內容提供支撐。應用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為可再生能源并網(wǎng)提供更好的保障。結合儲能技術(shù)，提高可再生能源并網(wǎng)穿透率，提高分布式能源并網(wǎng)的可行性和穩定性。

4安科瑞為國家電網(wǎng)2021泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設提供解決方案

        安科瑞電氣深耕用戶(hù)側能效管理多年，逐漸完善了從電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺到終端傳感器的生態(tài)體系，在“源（電源）-網(wǎng)（電網(wǎng)）-荷（負荷）-儲（儲能）"各個(gè)環(huán)節加大研發(fā)投入，已經(jīng)形成“云（云平臺）-管（有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)物聯(lián)）-邊（邊緣計算）-端（終端設備）"的生態(tài)系統，參與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設，為國家電網(wǎng)建設“三型兩網(wǎng)"提供解決方案，使用戶(hù)在任何時(shí)間、地點(diǎn)、人、物之間實(shí)現信息連接和交互，產(chǎn)生共享數據，從而為電網(wǎng)、發(fā)電、供應商、用戶(hù)服務(wù)。

4.1云平臺

        安科瑞電氣近年來(lái)已經(jīng)陸續推出變電所運維云平臺、能源管理云平臺、智慧用電云平臺、環(huán)保用電監管云平臺、充電樁（電動(dòng)汽車(chē)/自行車(chē)）運營(yíng)管理云平臺、預付費管理云平臺等云平臺解決方案等解決方案，并已經(jīng)廣泛應用在多地國網(wǎng)公司用戶(hù)端業(yè)務(wù)、環(huán)保部門(mén)、安監部門(mén)、住建部門(mén)等。

4.1.1變電所運維云平臺

        據統計全國高供高計的工商業(yè)用戶(hù)數量達到200多萬(wàn)戶(hù)，規模巨大，但是大部分日常的運行維護工作比較傳統，普遍存在人力成本高、工作效率低、故障搶修時(shí)間長(cháng)、風(fēng)險預防薄弱等問(wèn)題。國網(wǎng)公司和眾多電力運維公司正在搶占這塊巨大的市場(chǎng)，這是一個(gè)千億級別的市場(chǎng)。

         AcrelCloud-1000電力運維云平臺采用多功能電力儀表、無(wú)線(xiàn)通信、邊緣計算網(wǎng)關(guān)及大數據分析技術(shù)，通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)采集現場(chǎng)數據并存儲在本地，再定時(shí)向云平臺推送數據。平臺可同時(shí)接入數以千計的用戶(hù)變電站數據。平臺采集的數據包括變電所電氣參數和環(huán)境數據，包括電流電壓功率、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、霧、視頻、門(mén)禁等信息，有異常發(fā)生10S內通過(guò)短信和APP發(fā)出告警信號。平臺通過(guò)手機APP下發(fā)運維任務(wù)到人員手機上，并通過(guò)GPS跟蹤運維執行過(guò)程進(jìn)行閉環(huán)，提高運維效率，即時(shí)發(fā)現運行缺陷并做消缺處理。

4.1.2能源管理云平臺

        Acrelcloud-5000能耗管理云平臺可適用于各個(gè)行業(yè)，如政府辦公建筑、工廠(chǎng)、教育建筑、醫療建筑、商業(yè)綜合體等，可通過(guò)局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)或者4G網(wǎng)絡(luò )采集不同區域多個(gè)建筑或單位的用能數據。

        平臺采集建筑電、水、氣、冷熱量等能源消耗數據和光伏、風(fēng)力、儲能等新能源數據，對用能數據進(jìn)行分析，按照區域、部門(mén)、用電設備類(lèi)型進(jìn)行細分，提供同比、環(huán)比分析比較和用能數據追溯，同時(shí)可以提供尖峰平谷各時(shí)段用能數據和報表，幫助用戶(hù)梳理能源賬單明細和制定能源績(jì)效考核。

4.1.3環(huán)保用電監管云平臺

        近年來(lái)我們的環(huán)境質(zhì)量有了很大的改善，這都歸功于國家層面對環(huán)保的重視和環(huán)保部門(mén)的有力監察執法。安科瑞針對環(huán)保監察的痛點(diǎn)研發(fā)了環(huán)保用電監管系統解決方案，助力環(huán)保部門(mén)堅決打贏(yíng)藍天碧水保衛戰。

        Acrelcloud-3000環(huán)保用電監管平臺主要為環(huán)保監察部門(mén)和產(chǎn)污排污企業(yè)服務(wù)，為環(huán)保部門(mén)提供在線(xiàn)監管和執法依據，為生產(chǎn)企業(yè)提供設備運行監控和產(chǎn)污排污數據記錄。

        平臺采集生產(chǎn)企業(yè)總用電量、生產(chǎn)用電和治污設備用電量，進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，及時(shí)給出環(huán)保設備異常運行信號或企業(yè)異常生產(chǎn)信號，實(shí)現全過(guò)程防控。前端設備采用不停電免接線(xiàn)方案采集用電數據，經(jīng)LORA無(wú)線(xiàn)上傳到環(huán)保數據網(wǎng)關(guān)，再通過(guò)4G上傳平臺服務(wù)器或縣、市、省級環(huán)保平臺。各地環(huán)保部門(mén)通過(guò)污染防治設施用電實(shí)時(shí)監控，實(shí)現對排污企業(yè)生產(chǎn)運行*、全流程監控，達到變人防為信息化技防，從事后處罰到介入式執法，扭轉傳統依靠人力、經(jīng)驗進(jìn)行現場(chǎng)核查的狀態(tài)，為環(huán)保監管開(kāi)辟更加切實(shí)、有效的監管方式，形成長(cháng)效機制。

4.1.4智慧用電云平臺

        據應急管理部網(wǎng)站數據，2016~2018年期間因為電氣原因導致的火災占總數的百分之三十到百分之三十四左右，其中2018年全國共接報火災23.7萬(wàn)起，因違反電氣安裝使用規定引發(fā)的火災占總數的百分之三十四，較大和重大火災事故中，電氣火災的比例更高。國務(wù)院、公安部消防局以及各省市自治區直轄市紛紛出臺文件推廣智慧用電，從源頭上預防電氣火災的發(fā)生，現用電管理平臺已在九小場(chǎng)所、三合一場(chǎng)所、養老福利院、醫療場(chǎng)所、學(xué)校、金融網(wǎng)點(diǎn)等人員密集場(chǎng)所廣泛開(kāi)展。

        安科瑞Acrelcloud-6000用電管理云平臺對電氣引發(fā)火災的主要因素（線(xiàn)纜溫度、漏電電流、負荷電流、電壓）進(jìn)行不間斷的數據跟蹤與統計分析，通過(guò)2G/NB-IOT/4G方式采集現場(chǎng)數據，實(shí)時(shí)發(fā)現電氣線(xiàn)路和用電設備存在的隱患（如：線(xiàn)纜溫度異常、過(guò)載、過(guò)壓、欠壓及漏電等）并通過(guò)短信、APP推送、自動(dòng)語(yǔ)音呼叫等方式及時(shí)預警，有效防止電氣火災的發(fā)生。

        系統可以顯示所有監測點(diǎn)位的漏電電流等電氣參數和線(xiàn)纜溫度，并支持巡檢記錄和派單操作，提供隱患分析報告，實(shí)時(shí)評估企業(yè)用電狀態(tài)。

4.1.5電動(dòng)汽車(chē)/電瓶車(chē)充電樁運營(yíng)管理云平臺

        電動(dòng)汽車(chē)現已成為廣泛使用的綠色能源交通工具，Acrelcloud-9000充電樁運營(yíng)管理云平臺系統通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對接入系統的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地數據采集和監控，同時(shí)對各類(lèi)故障如充電機過(guò)溫保護、充電機輸入輸出過(guò)壓、欠壓、絕緣檢測故障等一系列故障進(jìn)行預警；用戶(hù)通過(guò)微信小程序掃描二維碼，進(jìn)行支付后，系統發(fā)起充電請求，控制二維碼對應的充電樁完成電動(dòng)汽車(chē)的充電過(guò)程。充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，配合加密技術(shù)和秘鑰分發(fā)技術(shù)，基于TCP/IP的數據交互協(xié)議，與云端進(jìn)行直連。

        電動(dòng)自行車(chē)數量越來(lái)越多，解決了老百姓短距離出行問(wèn)題，但是和電動(dòng)自行車(chē)相關(guān)的和火災事故新聞也屢見(jiàn)不鮮，有逐年增長(cháng)的趨勢，給社會(huì )帶來(lái)了很大的損失，成為人民生命和財產(chǎn)的一個(gè)隱患?；陔妱?dòng)自行車(chē)火災的危害和特點(diǎn)，各級政府部門(mén)發(fā)文對電動(dòng)自行車(chē)火災的整治都放在規范停放和充電行為上。安科瑞Acrelcloud-9500充電樁運營(yíng)管理云平臺，針對電動(dòng)自行車(chē)火災治理提供充電管理、資產(chǎn)管理和交易管理的一攬子解決方案，解決充電難、管理難和收費難的問(wèn)題，可應用于商業(yè)樓宇、小區、學(xué)校、醫院等場(chǎng)所設置的電動(dòng)自行車(chē)充電場(chǎng)所的運營(yíng)管理。

4.1.6物業(yè)小區預付費管理云平臺

       安科瑞遠程預付費系統可以針對各商業(yè)綜合體、小區、寫(xiě)字樓、辦公樓、酒店式公寓等物業(yè)，學(xué)校、工廠(chǎng)宿舍的后勤管理部門(mén)以及連鎖超市、大型物業(yè)分布式財務(wù)操作，在線(xiàn)支付，總部財務(wù)扎口等。目前Acrelcloud-3000預付費管理系

統已經(jīng)成功在上述各場(chǎng)景得到廣泛的應用并已經(jīng)穩定運行多年，適用于物業(yè)公司對小區、辦公和商鋪租戶(hù)的水電預付費管理，或者學(xué)校對學(xué)生宿舍的用電預付費和用電管控系統。

4.2有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)物聯(lián)

        安科瑞根據多年來(lái)的項目經(jīng)驗，結合用戶(hù)實(shí)際需求，開(kāi)發(fā)了各類(lèi)有線(xiàn)、區域無(wú)線(xiàn)、廣域無(wú)線(xiàn)通訊產(chǎn)品，包括網(wǎng)關(guān)和終端設備。支持RS485、以太網(wǎng)、LORA、ZigBee、GPRS、4G、NB-IOT等多種通訊方式，隨著(zhù)5G建設步伐的加快，未來(lái)將會(huì )有越來(lái)越多的通訊方式融入產(chǎn)品，服務(wù)于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設。

4.3邊緣計算

        安科瑞針對物聯(lián)網(wǎng)應用開(kāi)發(fā)了多款智能網(wǎng)關(guān)，采用嵌入式系統和邊緣計算技術(shù)，現場(chǎng)采集和存儲終端設備數據，并根據云平臺的需要，采用不同的協(xié)議和云平臺對接。所有數據采集、計算、異常報警觸發(fā)邏輯均在網(wǎng)關(guān)就地設置，網(wǎng)絡(luò )故障時(shí)數據存儲在本地，網(wǎng)絡(luò )恢復后補傳數據，斷點(diǎn)續傳，提高數據可靠性。

4.4終端設備

        針對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設，安科瑞陸續推出多款物聯(lián)網(wǎng)儀表，應用在不同場(chǎng)合以滿(mǎn)足不同需求，2019年全年各類(lèi)終端儀表出貨量超過(guò)185萬(wàn)臺。

4.5安科瑞產(chǎn)品在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應用

        近兩年來(lái)，安科瑞已經(jīng)陸續參與江蘇省部分縣市電力公司的用戶(hù)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147所學(xué)校電力運維平臺等相關(guān)平臺的建設，提供了包括云平臺、智能網(wǎng)關(guān)、終端設備等產(chǎn)品，各類(lèi)用戶(hù)端云平臺在全國各地運行案例700多套，并且根據用戶(hù)需求不斷完善產(chǎn)品功能，這些項目就是未來(lái)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的一部分。

        “能源互聯(lián)網(wǎng)的春天到了，因其所能，它必將成為充滿(mǎn)活力的新型能源業(yè)態(tài)。"盡管針對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)還有一些不同的聲音，但是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)悄無(wú)聲息的鋪開(kāi)來(lái)，融入能源互聯(lián)網(wǎng)基礎建設的方方面面。

5結論

        構建能源物聯(lián)網(wǎng)，促進(jìn)智慧城市建設。在智能建筑、智能家居、智能計量等領(lǐng)域探索拓展新業(yè)務(wù)，發(fā)掘綜合能源服務(wù)商業(yè)模式。

        例如，為建筑提供節能服務(wù)，基于能源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建能源管控平臺，實(shí)現電、熱、冷、氣的智能監測與控制，優(yōu)化使用成本，提高能源使用效率。智能家居方面，推廣使用智能插座、智慧照明等智能硬件以及相應移動(dòng)服務(wù)APP，實(shí)現節能和提升用戶(hù)體驗，形成能源服務(wù)生態(tài)鏈。智能計量方面，優(yōu)化改善智能電表，提高用戶(hù)交互性體驗，通過(guò)移動(dòng)服務(wù)提供能源消費數據與分析；發(fā)展多表合一技術(shù)，整合不同能源統計數據，共同開(kāi)發(fā)，共享能源物聯(lián)網(wǎng)建設帶來(lái)的成果。

參考文獻

[1]湯廣瑞，陳浩，王丹.以泛在電力物聯(lián)網(wǎng)驅動(dòng)城市能源轉型

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版

作者簡(jiǎn)介

韓歡慶，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能照明的研發(fā)與應用