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，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算功能，因此單表價值也將翻倍。

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)標準引導(dǎo)下，我們預(yù)期2020年下半年將開始小批量新產(chǎn)品招標，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，整個市場集中度將快速提升，從原來細分產(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)品用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、邊緣計算和通信服務(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、非介入式負荷辨識技術(shù)

非介入式負荷辨識是一種在用戶電力負荷輸入總線端獲取負荷數(shù)據(jù)（電壓、電 流），并通過模式識別算法分解用戶用電負荷成分，實現(xiàn)分項計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 的負荷模型庫和人工智能、機器學(xué)習(xí)算法，完成用戶用電負荷類型和用電量的量測。

具備非接入式負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)模試點驗證工作，相關(guān)運行數(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)運行和政府建設(shè)運行和政府宏觀決策。典型的應(yīng)用場景包括負荷預(yù)測、安全用電、智能家居等。

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2、隨器計量技術(shù)

隨器計量技術(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)部和隨氣計量 智能插座兩種技術(shù)實現(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)備和隨器計量智能插座實現(xiàn)。

定制用電設(shè)備是指設(shè)備自帶計量模塊，國內(nèi)家電巨頭都在做相應(yīng)產(chǎn)品的規(guī)劃和開發(fā)；而隨器計量智能插座是在插座上加入計量功能。通過數(shù)據(jù)共享實現(xiàn)模型修正，共同實現(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控制需求，為用電設(shè)備的精準運行 監(jiān)測、智能控制和源網(wǎng)荷協(xié)同運行提供了技術(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監(jiān)測環(huán)境磁場干擾、記錄、上報磁場竊 電事件。已經(jīng)取得市場廣泛認可;單相電能表用微控制器芯片已完成研發(fā),目前處 于驗證測試階段。

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、時鐘精準管理、相位拓撲識別、臺區(qū)自動識別、ID 統(tǒng)一標識管理、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)用于載波通信盲點場景、無線通信盲點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,實現(xiàn)智能家居、 智慧城市、電動車充電樁遠程監(jiān)控計費、分布式可再生能源接入及監(jiān)控、樓宇控制系統(tǒng)、工業(yè)配電及遠程監(jiān)控,利用 HPLC 與無線互補特性,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)

電能表在長時間運行中,可能因為竊電、故障、老化或失效造成幅值和相位誤差 變化,或者由于長時間過電流運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)測功能可及時發(fā)現(xiàn)計量異常情況并上報,形成監(jiān)測時間記錄與凍結(jié);端子座測溫功能通過對電能表端子座進行測溫,實時感知異?，F(xiàn)象,對現(xiàn)場情況進行準確報警、拉閘保護、事件記錄、主動上報。

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量表計、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，以及各類能源計量表計、測量感知設(shè)備的互聯(lián)互通協(xié)議棧，實現(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行構(gòu)建,打破內(nèi)外網(wǎng)邊界,實現(xiàn)與政府、企業(yè)、 用戶數(shù)據(jù)的安全交互。目前已累計接入電、水、氣、熱“多表合一”信息采集用戶 533 萬戶,建成 14 個國網(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劃,在指定時間點給充電樁下達指令,實現(xiàn)對電動汽車充電啟?？刂坪蛯崟r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)計和樣機研制。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，用于量測或保護系統(tǒng)。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標準低電壓（100V）或標準小電流（5A 或 1A，均指額 定值），以便實現(xiàn)測量儀表、保護設(shè)備及自動控制設(shè)備的標準化、小型化。同時，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)電力互感器運行誤差評價方法及模型,規(guī)范電力互感器的型式評價、現(xiàn)場檢定及運行管理模式，提高電力互感器的檢驗、運維、 管理水平，直接服務(wù)電能貿(mào)易結(jié)算，開展精細化線損分析。

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、燃氣表、溫度傳感器等，和其他終端產(chǎn)品，用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、邊緣計算和通信服務(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，實現(xiàn)電網(wǎng)狀態(tài)全感知、企業(yè)管理全在線、運營數(shù)據(jù)全管控、客戶服務(wù)全新體驗、能源發(fā)展合作共贏。聚焦數(shù)字電網(wǎng)、數(shù)字運營和數(shù)字能源生態(tài)三個重點，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)計研發(fā)新一代智能電表，實現(xiàn)電能和溫度計量，用戶家庭中大容量負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)計理念,計量芯與管理芯相對獨立,同時配備上下行通信模塊以及各類業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊,非計量芯均可獨立升級,各類業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊靈活配置,在確保計量功能精準、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)實現(xiàn)的擴展模塊有居民用電負荷識別模塊、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)研制基于邊緣計算與云計算協(xié)同運行的能源控制器。

能源控制器硬件上采用模塊化的型式設(shè)計,軟件上設(shè)計統(tǒng)一操作系統(tǒng)實現(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、停電故障主動上報等 17 個大類、38 種功能設(shè)計。

3、電能計量鎖具

電能計量鎖具與智能、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，實現(xiàn)智能鎖具的智能操作和物聯(lián)監(jiān)測。

電能計量鎖具及其應(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)?；妱悠嚦潆妼ε_區(qū)配變的影響,結(jié)合有序充電精細化管理、無線組網(wǎng)、車樁通信、V2G 等先進技術(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),實現(xiàn)電動車輛充電功率動態(tài)跟隨,滿足臺區(qū)負荷削峰填谷、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),已完成多個省市有序充電小區(qū)試點。

5、有序充電控制模組

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