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浅谈泛在电力物联网的转型与发展

时间: 2021-10-14 14:36 浏览次数: 来源:江苏电流火灾探测器

陈盼
安科瑞电气股份有限企业 上海嘉定201801
 
摘要:国家电网希翼淡化电力管网运营商的角色,突破传统电网投资、运营瓶颈,试图构 建一个万物互联、人机交互的生态系统。
关键词:物联网;智能电网;泛在电力物联网
 
0引言
国家电网巨轮转向,在泛在电力物联网风口下,资本市场迎来狂欢。
今年3月8日,国家电网组织召开泛在电力物联网建设工作部署电视电话会议,加快推进“三型两网、 世界先进”战略落地实施,并称之为紧迫、重要的任务。国家电网内部形容这是一个“脱胎换骨、浴火重生的过程”,于“大云物移智”等信息技术、智能技术服务商而言蕴含着巨大掘金机会。
对于这一全新的概念,能源行业充满好奇。更令人亢奋的是,在投资预期指引下,国家电网泛在电力物联网概念引爆资本市场。3月11日,泛在电力物联网指数(8841191)登陆A股,3.11-12日与之相关的智能电网、特高压、能源互联网企业领涨大盘,资本市场更乐意为设备企业做出高估值评级。对多数传统电力设备企业而言,电网转型带来的财富效应可以持续多年。不过资本的热情是短暂的,3月13日开始,备受热捧的电力物联网板块出现分化,诸多被热炒过的上市企业股价随之跳水。
1电网转型新赛道
寇伟履新国家电网董事长之后,全力启动国家电网转型之路。
在国家推动人工智能与实体经济深度融合、能源市场格局变化下,2019年国家电网提出“三型两网、世界先进”的战略目标(枢纽型、平台型、共享型;坚强智能电网+泛在电力物联网),推动国家电网4万亿资产转型,并启动“两网”建设。具体而言,智能电网通过特高压及各级电网承载电力流,服务于传统输配电业务;泛在电力物联网通过承载数据流,使电力业务数据化,电力网络信息化,进而实现电力数据业务化。
泛在电力物联网超出传统电网企业业务范畴。根据国家电网相关部门定义,泛在电力物联网是指围绕电力系统各环节(发电、电网、用户、设备、政府等),充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术,实现电力系统各环节万物互联、人机交互,具有状态感知、信息处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。按照国家电网目标,2021年初步建成泛在电力物联网,到2024年建成泛在电力物联网,形成共建共治共享的能源互联网生态圈,实现能源流、业务流、数据流“三流合一”。可以预见的是,泛在电力物联网则是电网企业未来五到十年投资建设的目标
国家电网为推动这一战略落地,已经调整内设机构及部分核心部门,将国家电网信通部与运监合并成立互联网部,同时调整国家电网产业部等部门负责人,原南瑞集团董事长、国网电科院院长奚国富调任产业部主任。奚国富此前国电南瑞集团资产重组,并在国家电网系统内部率先推出股权激励计划,这是其个人职业生涯中浓墨重彩的一笔。有鉴于此,资本市场对国家电网提高资产证券化率、引入股权激励预期增强。
从电网转型的动机分析,在能源革命与数字革命大潮下,转型是电网企业不得不面临、不得不应对的宏大命题。尤其是在电力市场化进程加剧的背景下,(1)电网企业赚取购销价差的商业模式不可持续,对内需提高治理水平,对外需拓展新兴业务提高资产收益水平;(2)电网一家独大的体制环境很快不复存在,传统电网业务将面对更激烈的市场竞争;(3)在输配电价受到严格监管的政策要求下,电网公共服务属性愈来愈强,依托自然垄断属性具备开发新兴业务的优势;(4)在新能源接入、电力电子化、电力潮流多边趋势下,电网运行需要更稳定、更平稳;(5)从全球视野看,国家电网保障国家能源平稳、参与全球市场竞争,除做大资产版图外,需要借助信息、通信、人工智能等软实力亮剑。
2 泛在物联网下的资本狂欢
3月11日,泛在电力物联网指数登陆A股,在资金对电网物联网投资增加的强势预期下,国家电网企业所属岷江水电、国电南瑞,电力终端采集设备供应商(新联电子、海兴电力等)、电力App供应商(朗新科技、远光App等)、电力终端载波芯片供应商(东软载波、晓程科技等)等呈现集体上涨潮。在资金驱动下,涨势向配电设备、特高压设备、电力设备监测供应商蔓延,这种情形对于沉寂已久的电力装备制造业而言是一种救赎。
其中,岷江水电(600131)领涨全市场。岷江水电的转身源自于国家电网正在推进的一项重大资产重组。1月25日岷江水电公告称,国网信通拟以“云网融合”业务相关资产与岷江水电进行资产重组,拟重组业务主要包括通信网络建设运营运维、云平台及云应用服务等业务。重组完成后,岷江水电不再是配售电主体,而是国家电网“云网融合”平台。
根据方案,拟置入资产为信产集团持有的中电飞华67.31%股份、继远App100%股权、中电普华100%股权、中电启明星75%股权。四家企业2017年未经审计的营业收入合计为54.41亿元,净利润合计为3.24亿元。
鉴于岷江水电平台属性,资本市场预期国家电网信通产业集团所属资产将陆续注入上市企业,岷江水电届时也将成为国家电网推进泛在电力物联网的唯一平台。在这一预期下,企业股价和市值一路飙升。股价从停牌前的 6.19元上升至3月12日的25.29元,涨幅308.6%;企业市值由31亿元飙升至120亿元上下。
在本次资产重组前,国家电网信通产业集团旗下拥有1家分企业、11家二级和15家三级单位,业务涵盖技术服务、行业应用、芯片等硬件完整信息产业链。
面对股价异常波动,3月12日岷江水电并发布风险提示公告,称目前泛在电力物联网尚处于启动阶段,企业及拟注入资产能否获得相关项目存在不确定性。
同期因股价异常波动发布公告的是国电南瑞,这家国家电网系统内自动化龙头企业在3月8日、3月11日、3月12日连续三个交易日内日收盘价格涨幅偏离值累计达到20%,企业公告称目前生产经营正常,“泛在电力物联网”对企业生产经营未产生影响。
泛在电力物联网建设是一个系统工程,资本的逐利性决定其不会陪伴行业长跑。3月13日,wind泛在电力物联网板块出现调整,纳入指数的42家企业中,28家企业大幅下跌,龙头标的岷江水电报跌停,此后板块内上市企业股价均出现调整。
二级市场短期波动背后是资金驱动,大笔资金介入的背后是对电网投资财富效应的高预期。但从产业角度看,更希翼资金能助力芯片、传感器等核心技术研发,而非短期炒作。
3 数据采集、传感终端是投资重地
国家电网希翼淡化电力管网运营商的角色,突破传统电网投资、运营瓶颈,试图构建一个万物互联、人机交互的生态系统。
从网络架构上看,泛在电力物联网包含感知层、网络层、平台层、应用层四层结构。在这一战略驱动下,国家电网在电力信息化领域的投资安排预计将大幅增加。
如果电网企业这场转型如期成功,届时(2024年)电网企业对内可以实现跨部门协同(生产与营销贯通),感知源网荷储设备运行状态,提升电网运行管理水平,促进新能源消纳并网;对外实现数据共享,实时响应客户、政府部门、设备供应商、发电端等需求,创新大数据分析、金融服务、节能等新利润增长点。
从实施路径看,电力物联网的搭建首先从感知层基础设施搭建开始。感知层是由大量的具有感知、通信、识别能力的智能物体与感知网络组成。这包括配电侧采集装置、通信设备、边缘计算等产品,通过终端设备实现能源汇集、传输、转换、利用各环节设备、客户的状态全感知、业务全穿透。基于感知层采集系统的完善,电网系统各个要素才可以实现数字化管理,实现能源业务数据化。
由此,数据采集、传感等智能终端设备是泛在电力物联网投资的重地,数据采集是数据商业化应用的前端。
根据国家电网数据,到2018年底,国家电网接入的智能终端设备超过5.4亿台(套),采集数据日增量超过60TB,覆盖用户4.6亿户;车联网接入充电桩超过28万个。按照国家电网企业规划,预计到2025年接入终端设备将超过10亿只,到2030年将超过20亿只。
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企业用户端业务、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。国网企业和众多电力运维企业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跟踪运维实行过程进行闭环,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
近年来大家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,并支撑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资讯也屡见不鲜,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,适用于物业企业对小区、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。支撑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企业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结论
在泛在电力物联网的美妙远景前,基层数据的接入、采集甚至比平台层的搭建更重要,数据采集的终端则是芯片、传感器、信号采集器、智能电表、智能信息采集系统等。只有在感知层数据完成深度采集后,数据应用、智慧能源服务平台的搭建才有基础。所谓,积硅步至千里即是如此。
参考文献
[1] 王秀强.国网转型:掘金泛在电力物联网
[2] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版
 
编辑概况
 
陈盼,女,本科。任职单位:现任职于安科瑞电气股份有限企业,联系电话:021-69156059,
手机:18702112032,QQ:2880956079  企业网址:http://www.acrel-dyh.cn/

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