泛在電力物聯(lián)網(wǎng)有哪些智能終端先布局了

國家電網(wǎng)在 2019 年初提出，要緊緊抓住 2019 年到 2021 年這一戰(zhàn)略突破期， 通過三年攻堅(jiān)，到 2021 年初步建成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)；通過三年提升，到 2024 年建成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。

國網(wǎng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，將最先落子在智能終端的投資。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)對智能終端的需求不僅僅是升級原有設(shè)備，而是在更大范圍內(nèi)提升電網(wǎng)的全息感知能力。

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核心假設(shè)或邏輯

第一，國網(wǎng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，將最先落子在智能終端的投資。電網(wǎng)臺區(qū)側(cè)和用電側(cè)大量電能信息采集、監(jiān)測、控制、計(jì)量設(shè)備和其他傳感設(shè)備和控制系統(tǒng)將迎來全面的技術(shù)創(chuàng)新和硬件更換升級，新一代智能設(shè)備集成更多通訊和計(jì)算功能，因此單表價(jià)值也將翻倍。

第二，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)對智能終端的需求不僅僅是升級原有設(shè)備，而是在更大范圍內(nèi)提升電網(wǎng)的全息感知能力，因此對計(jì)量工具、通訊模塊的需求數(shù)量將幾倍于原來的智能電表和配電終端，打造廣闊的市場空間。

第三，在電網(wǎng)新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)下，我們預(yù)期2020年下半年將開始小批量新產(chǎn)品招標(biāo)，需求持續(xù)增長到2024年。市場早期階段由于研發(fā)創(chuàng)新的門檻較高，整個(gè)市場集中度將快速提升，從原來細(xì)分產(chǎn)品市場參與企業(yè)40-60家集中到30-20家以內(nèi)。

電力物聯(lián)網(wǎng)感知層關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備

電力物聯(lián)網(wǎng)感知層關(guān)鍵技術(shù)

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，在感知層需要鋪設(shè)大量的傳感設(shè)備（如智能電表、溫度 傳感等），還需要其他終端產(chǎn)品用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、邊緣計(jì)算和通信服務(wù)的功能。

這些終端產(chǎn)品分別用于最后一公里通信網(wǎng)、客戶側(cè)數(shù)據(jù)采集、有用于線路側(cè)數(shù) 據(jù)采集、臺區(qū)邊緣服務(wù)、變電站數(shù)據(jù)采集、有用于末端移動服務(wù)等。

1、非介入式負(fù)荷辨識技術(shù)

非介入式負(fù)荷辨識是一種在用戶電力負(fù)荷輸入總線端獲取負(fù)荷數(shù)據(jù)（電壓、電 流），并通過模式識別算法分解用戶用電負(fù)荷成分，實(shí)現(xiàn)分項(xiàng)計(jì)量功能的高級量測技術(shù)。

該技術(shù)利用智能電能表的感知量測數(shù)據(jù)和本地分析處理，依托主站測 的負(fù)荷模型庫和人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)算法，完成用戶用電負(fù)荷類型和用電量的量測。

具備非接入式負(fù)荷便是功能的電能表在江蘇、天津和浙江等地開展了小 規(guī)模試點(diǎn)驗(yàn)證工作，相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)已經(jīng)應(yīng)用于知道用戶科學(xué)用電、支撐居民增 值服務(wù)，電網(wǎng)建設(shè)運(yùn)行和政府建設(shè)運(yùn)行和政府宏觀決策。典型的應(yīng)用場景包括負(fù)荷預(yù)測、安全用電、智能家居等。

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2、隨器計(jì)量技術(shù)

隨器計(jì)量技術(shù)是一種面向居民用電設(shè)備應(yīng)用的新型感知技術(shù)，具有電參量量測、 環(huán)境參量感知和控制策略輸出等功能。一般采用嵌入家用電器內(nèi)部和隨氣計(jì)量 智能插座兩種技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案。該技術(shù)與非介入式符合便是技術(shù)相輔相乘，一般通過定制用電設(shè)備和隨器計(jì)量智能插座實(shí)現(xiàn)。

定制用電設(shè)備是指設(shè)備自帶計(jì)量模塊，國內(nèi)家電巨頭都在做相應(yīng)產(chǎn)品的規(guī)劃和開發(fā)；而隨器計(jì)量智能插座是在插座上加入計(jì)量功能。通過數(shù)據(jù)共享實(shí)現(xiàn)模型修正，共同實(shí)現(xiàn)對用戶符合的精確感知，滿足家用電器級的深入感知和精準(zhǔn)控制需求，為用電設(shè)備的精準(zhǔn)運(yùn)行 監(jiān)測、智能控制和源網(wǎng)荷協(xié)同運(yùn)行提供了技術(shù)方案。

3、傳感芯片技術(shù)應(yīng)用

三相智能電能表用磁傳感芯片能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測環(huán)境磁場干擾、記錄、上報(bào)磁場竊 電事件。已經(jīng)取得市場廣泛認(rèn)可;單相電能表用微控制器芯片已完成研發(fā),目前處 于驗(yàn)證測試階段。

4、基于 HPLC 的用采高級應(yīng)用技術(shù)

基于高速電力線載波通信（HPLC）技術(shù)的深化應(yīng)用主要包括:高頻數(shù)據(jù)采集、 停電主動上報(bào)、時(shí)鐘精準(zhǔn)管理、相位拓?fù)渥R別、臺區(qū)自動識別、ID 統(tǒng)一標(biāo)識管理、檔案自動同步以及通信性能檢測和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化八大高級應(yīng)用功能。這些功能支撐了多維的分布式能源接入、電動車充電樁的采集監(jiān)控、臺區(qū)線損精細(xì)分析、 營配貫通檔案校核等。

5、基于 HPLC 的雙模通信技術(shù)

基于 HPLC 的雙模通信技術(shù)可應(yīng)用于載波通信盲點(diǎn)場景、無線通信盲點(diǎn)場景以及雙模融合通信場景,并可在低壓配電網(wǎng)最后“一公里”接入場景,實(shí)現(xiàn)智能家居、 智慧城市、電動車充電樁遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)費(fèi)、分布式可再生能源接入及監(jiān)控、樓宇控制系統(tǒng)、工業(yè)配電及遠(yuǎn)程監(jiān)控,利用 HPLC 與無線互補(bǔ)特性,提高接入網(wǎng)通信的覆蓋率，提高智能電網(wǎng)新業(yè)務(wù)支撐能力。

6、電表智能化監(jiān)測技術(shù)

電能表在長時(shí)間運(yùn)行中,可能因?yàn)楦`電、故障、老化或失效造成幅值和相位誤差 變化,或者由于長時(shí)間過電流運(yùn)行造成電能表端子座溫度過高而燒毀的情況。

新一代智能電能表設(shè)計(jì)方案中增加了誤差自監(jiān)測功能和端子座測溫功能：通過誤差自監(jiān)測功能可及時(shí)發(fā)現(xiàn)計(jì)量異常情況并上報(bào),形成監(jiān)測時(shí)間記錄與凍結(jié);端子座測溫功能通過對電能表端子座進(jìn)行測溫,實(shí)時(shí)感知異?，F(xiàn)象,對現(xiàn)場情況進(jìn)行準(zhǔn)確報(bào)警、拉閘保護(hù)、事件記錄、主動上報(bào)。

7、綜合能源測量感知技術(shù)

綜合能源測量感知技術(shù)充分利用用電信息采集系統(tǒng)、設(shè)備、通信資源，構(gòu)建開放、共享的數(shù)據(jù)平臺。

設(shè)備感知層涵蓋各種類型的能源計(jì)量表計(jì)、環(huán)境監(jiān)測設(shè) 備、測量感知傳感器；網(wǎng)絡(luò)通信層可支持采用 HPLC、RF、藍(lán)牙、Zigbee、 WiFi、 M-BUS、RS-485 等各種通信技術(shù)，并構(gòu)建支持面向?qū)ο笸ㄐ艆f(xié)議，以及各類能源計(jì)量表計(jì)、測量感知設(shè)備的互聯(lián)互通協(xié)議棧，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的即插即用。

平臺應(yīng)用層可基于公有云和私有云進(jìn)行構(gòu)建,打破內(nèi)外網(wǎng)邊界,實(shí)現(xiàn)與政府、企業(yè)、 用戶數(shù)據(jù)的安全交互。目前已累計(jì)接入電、水、氣、熱“多表合一”信息采集用戶 533 萬戶,建成 14 個(gè)國網(wǎng)級示范區(qū),共享數(shù)據(jù)超過 5000 余萬條。

8、電動車有序充電技術(shù)

國網(wǎng)電動汽車公司在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中處于新興業(yè)務(wù)市場化的戰(zhàn)略前沿。

充電樁作為連接電動汽車、用戶和電網(wǎng)的數(shù)據(jù)端口，是電動汽車數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、 能源數(shù)據(jù)交互的關(guān)鍵樞紐，具有典型的物聯(lián)網(wǎng)終端特征，是國家電網(wǎng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在用戶側(cè)的重要入口。

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電動汽車有序充電是指用戶通過 APP 提出充放電業(yè)務(wù)申請,主站按照指定的充電計(jì)劃,在指定時(shí)間點(diǎn)給充電樁下達(dá)指令,實(shí)現(xiàn)對電動汽車充電啟?？刂坪蛯?shí)時(shí)功率限值調(diào)節(jié)。

2019 年，國網(wǎng)公司開展電動汽車有序充電方案設(shè)計(jì)和樣機(jī)研制。截止目前，電動汽車有序充電樁已經(jīng)在北京、上海、浙江等地區(qū)開展試點(diǎn)應(yīng)用。具體為：北 京 33 臺，上海 30 臺，杭州 30 臺，寧波 30 臺。

9、電力互感器在線監(jiān)測技術(shù)

互感器又稱為儀用變壓器，是電流互感器和電壓互感器的統(tǒng)稱。能將高電壓變 成低電壓、大電流變成小電流，用于量測或保護(hù)系統(tǒng)。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓（100V）或標(biāo)準(zhǔn)小電流（5A 或 1A，均指額 定值），以便實(shí)現(xiàn)測量儀表、保護(hù)設(shè)備及自動控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型化。同時(shí)，互感器還可用來隔開高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備的安全。

電力互感器在線監(jiān)測裝置根據(jù)電力互感器運(yùn)行誤差評價(jià)方法及模型,規(guī)范電力互感器的型式評價(jià)、現(xiàn)場檢定及運(yùn)行管理模式，提高電力互感器的檢驗(yàn)、運(yùn)維、 管理水平，直接服務(wù)電能貿(mào)易結(jié)算，開展精細(xì)化線損分析。

電力物聯(lián)網(wǎng)感知層關(guān)鍵設(shè)備

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的感知層包括基礎(chǔ)的傳感設(shè)備，如電能表、水表、燃?xì)獗怼?a href="http://www.ttokpm.com/tags/溫度傳感器/" target="_blank">溫度傳感器等，和其他終端產(chǎn)品，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、邊緣計(jì)算和通信服務(wù)的需要。

近年南方電網(wǎng)公司也提出“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”發(fā)展理念，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)狀態(tài)全感知、企業(yè)管理全在線、運(yùn)營數(shù)據(jù)全管控、客戶服務(wù)全新體驗(yàn)、能源發(fā)展合作共贏。聚焦數(shù)字電網(wǎng)、數(shù)字運(yùn)營和數(shù)字能源生態(tài)三個(gè)重點(diǎn)，與國網(wǎng)建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)所需要的智能化終端產(chǎn)品較為協(xié)同。

2019 年 4 月，在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)聯(lián)盟大會上，國網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)提出：建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的保障之一，是設(shè)計(jì)研發(fā)新一代智能電表，實(shí)現(xiàn)電能和溫度計(jì)量，用戶家庭中大容量負(fù)荷的用電信息采集與控制；新一代智能電表問世即將來臨，電表更換需求將大幅提升。我國電表行業(yè)經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段，并即將迎來最新的第五代技術(shù)發(fā)展階段。

1、新一代智能電表

新一代智能電能表采用多芯模組化設(shè)計(jì)理念,計(jì)量芯與管理芯相對獨(dú)立,同時(shí)配備上下行通信模塊以及各類業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊,非計(jì)量芯均可獨(dú)立升級,各類業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊靈活配置,在確保計(jì)量功能精準(zhǔn)、可靠的前提下為未來所需要拓展的業(yè)務(wù)需求預(yù)留充分的空間。

目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的擴(kuò)展模塊有居民用電負(fù)荷識別模塊、電動汽車有序充電模塊以及“多表集抄”模塊。

2、能源控制器

結(jié)合電動汽車有序充電、居民家庭智慧用能、商業(yè)樓宇用能等物理信息系統(tǒng)技術(shù)要求，國家電網(wǎng)研制基于邊緣計(jì)算與云計(jì)算協(xié)同運(yùn)行的能源控制器。

能源控制器硬件上采用模塊化的型式設(shè)計(jì),軟件上設(shè)計(jì)統(tǒng)一操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)與底層硬件和應(yīng)用層軟件的雙向解耦。研發(fā)了高頻數(shù)據(jù)采集、家庭居民智慧用能、 電動汽車有序充電、停電故障主動上報(bào)等 17 個(gè)大類、38 種功能設(shè)計(jì)。

3、電能計(jì)量鎖具

電能計(jì)量鎖具與智能、物聯(lián)、安全屬性泛在電力物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)涵高度契合，物理設(shè) 備層采用加密通信保障鎖具通信及操作安全;系統(tǒng)平臺層充分依托用電信息采集現(xiàn)有平臺系統(tǒng)及硬件資源，實(shí)現(xiàn)智能鎖具的智能操作和物聯(lián)監(jiān)測。

電能計(jì)量鎖具及其應(yīng)用系統(tǒng)可為現(xiàn)場人員提供創(chuàng)新、便捷、智能服務(wù)，全面支 撐用電側(cè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)場各項(xiàng)業(yè)務(wù)的有序開展。

4、智能有序充電樁

國網(wǎng)所研發(fā)的智慧能源控制系統(tǒng)，通過能源路由器和控制器將電動汽車、儲能、 分布式電源、微電網(wǎng)、蓄熱電采暖等客戶側(cè)新型設(shè)備通過平臺靈活接入，與電力交易系統(tǒng)、需求響應(yīng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制，通過有序充電樁實(shí)現(xiàn)了電動汽車有序充電的落地應(yīng)用。

智能充電樁立足規(guī)模化電動汽車充電對臺區(qū)配變的影響,結(jié)合有序充電精細(xì)化管理、無線組網(wǎng)、車樁通信、V2G 等先進(jìn)技術(shù),除滿足基本充電需求外,還可動態(tài)響應(yīng)、執(zhí)行功率調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)電動車輛充電功率動態(tài)跟隨,滿足臺區(qū)負(fù)荷削峰填谷、有序充電管理需求。2019 年結(jié)合智慧能源控制系統(tǒng)建設(shè),已完成多個(gè)省市有序充電小區(qū)試點(diǎn)。

5、有序充電控制模組

為有效調(diào)控電網(wǎng)負(fù)荷，降低大量電動汽車競爭充電對配變、配網(wǎng)的負(fù)荷沖擊影響,研究基于“國網(wǎng)芯“的智能有序充電控制通用標(biāo)準(zhǔn)模組,實(shí)現(xiàn)能源路由器有序 充電功能的小型化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、低成本化設(shè)計(jì),為電力用戶提供優(yōu)質(zhì)無感的充電服務(wù)。2019 年進(jìn)行智能有序充電控制模組方案設(shè)計(jì)和樣機(jī)試制工作； 2020 年開展產(chǎn)品批量化應(yīng)用。