“泛在电力物联网”引爆市场:电网投资的下一个风口

本文出处:中山市物联网协会

前言:

近日“泛在电力物联网”强势登顶股市热度榜。电网产业链个股疯狂大爆发,涨停股占据两市涨停股数量的三分之一,牢牢占据着最核心的热点板块地位。泛在电力物联网带来从终端感知到云端智能应用的全产业链投资机遇。

泛在电力物联网架构由下至上可分为感知层、通信层、平台层、应用层。其建设可带动从终端感知的现场采集部件、通信接入、LTE-230电力专用网、国网云平台以及对内业务和对外业务的线上应用的全面IT系统建设需求提升。

根据智能输配电设备产业技术创新战略联盟数据显示,建成后的泛在电力物联网预计在2030年将接入超20亿终端设备,或将推动千亿级电力信息化建设需求,相关电力IT公司有望充分受益。

泛在电力物联网是什么?

泛在电力物联网建设成为当下国网最重要任务。

泛在电力物联网建设计划已经酝酿一年有余。

在2018年年初,国家电网公司信息通信工作会议上已提出要打造全业务泛在电力物联网”,建设智慧企业,引领具有卓越竞争力的世界一流能源互联网企业建设。

此后华为与南瑞信通积极响应,推出IoT-G230MHz“使能全业务泛在电力物联网”方案(其是基于4.5G,面向5G的解决方案,通过电科院测试,具有全频段,抗干扰等9大优势),之后电科院副院长王继业发表专题报告进一步明确了泛在电力物联网的架构形式,产业关注度逐节提升。随着如何建设泛在电力物联网概念的明晰,国网对其部署的节奏也在加快。

今年两会上国网正式提出建设“三型两网”的战略目标(两网:坚强智能电网和泛在电力物联网)规划。

3月8日国网董事长寇伟及众领导于北京召开“泛在电力物联网”专项部署工作会议,董事长寇伟表示国网“最紧迫、最重要的任务就是加快推进泛在电力物联网建设”,泛在电力物联网战略地位之高不言而喻。

会议提出两阶段战略建设安排,至2021年初步建成网路,基本实现业务协同和数据贯通,初步实现统一物联管理等目标;至2024年建成该网路,全面实现业务协同、数据贯通和统一物联管理等要求。

作为实现电力系统各环节万物互联、人机交互,具有状态全面感知等特征的智慧服务系统,泛在电力物联网由国网层面统一推动望加速推进相关企业的业务拓展。

如何理解泛在电力物联网?

“泛在网”即广泛存在的网络,它以无处不在,无所不包,无所不能为基本特征,以实现在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信为目标。

泛在电力物联网,就是围绕电力系统各环节,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,具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统,其实质是实现各种信息传感设备与通信信息资源的(互联网、电信网甚至电力通信专网)结合,从而形成具有自我标识、感知和智能处理的物理实体。具有连接的泛在性、终端的智能化、数据的共享性、服务的平台化四大特征。

强调泛在电力物联网建设意在何为?

泛在电力网是坚强智能电网向能源互联网升级的必要环节。

国网规划2020年全面建成智能电网,当前已具备坚实基础。

2019年1月,国家电网公司在北京召开两会,会上提出了建设“三型两网”的目标,所谓的两网,指的就是坚强智能电网和泛在电力物联网。

坚强智能电网是以特高压骨干网架和各级电网协调发展的坚强电网为基础,以通信信息平台为支撑,以智能控制为手段,包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个坏节,覆盖所有电压等级,以信息化、自动化、互动化为特征,实现“电力流、信息流、业务流”的一体化融合的坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。

我国自2007年华东电网提出“智能电网可研项目”以来,已经过10余年,目前国内配网自动化与智能电表覆盖率都实现了明显的提升。依照国网规划,2020年将全面建成坚强智能电网,技术和装备全面达到全国领先水平。

细分目标又可以划分为发电、线路、变电、配电、用电服务、调度环节和通信信息平台七大方面。目前智能电网运行顺利,而泛在电力物联网尚存在难点。从“两网”看,智能电网运行得到了市场充分考验。

而主要靠“大云物移智”等新型信息通信技术支撑的泛在电力物联网,存在着难点—电力行业有着一系列的特殊性,如电力产品产供销瞬间完成、不能储存、投资短期难以见效、社会效益无法用财务衡量计算等,“大云物移智”要结合电力领域中的特有属性来应用。

能源互联网是顺应能源发展的必然形态

建设运营好“两网”,其最终目的为了实现建设世界一流能源互联网企业的目标追求。

能源互联网的构成,需要智能电网与泛在电力物联网“两网”的深入融合,因此泛在电力物联网的建设不可或缺。

能源互联网是源、网、荷、储、人等各能源参与方互联的基础平台,能源参与者可能同时具备能源生产与消费的双重身份,实现多种能源的相互转化和优化配臵,通过能源流、业务流和数据流的三流合一,实现“互联网”式的双向交互、平等共享及服务增值。

能源互联网属于典型的工业物联网,以电网为网络枢纽,连接能源生产和能源消费。通过先进信息、通讯、大数据、人工智能、互联网技术的深度融合,建设发、输、配、用、储等环节的互联互通、全息感知、高效分析、智能控制、灵活共享的泛在电力物联网,实现能源供需的实时匹配、安全经济、智能响应、高效服务。

两网融合战略是破解当前传统电力行业瓶颈的有效途径

新能源占比提高导致电网形态发生变化、电改降费导向使传统电力企业经营遭遇压力和数字互联经济促社会经济形态发展变化是当前电力行业面临的三大突出问题,能源互联网是顺应能源和数字信息融合发展趋势的产物,望解决上述问题,而建设泛在互联网是发展变革的有效前臵途径。

我们认为国网提出的“三型两网”建设能源互联网战略是解决上述三个问题的的有效途径,未来基于5G、人工智能等众多互联网技术和模式,望对传统电网进行赋能。

泛在电力物联网是国网“三型两网”战略目标的重要拼图

2019年1月,国家电网公司在北京召开内部两会,会上提出了建设“三型两网”的目标,三型指的是建设具有枢纽型、平台型、共享型特征的能源互联网企业,两网指的是建设运营好坚强智能电网、泛在电力物联网。

华北电力大学能源互联网研究中心主任曾鸣认为:“国家电网提出的“三型两网”战略,“三型”是目标,而“两网”是实现目标的手段。

坚强智能电网,主要指能源的供给侧,或者说电力供给侧,主要强调以特高压为骨干网架的多级电网的协调发展,也就是“坚强智能电网”。它非常关键,也是中国能源和电力供给侧进行结构性改革必须有的基础支撑。

泛在电力物联网,侧重用户侧或者说能源的需求侧,指利用“大云物移智”(大数据、云计算、物联网、移动互联网、 智慧城市)等先进信息通信技术,促进能源需求侧实现多元化、低碳清洁化、综合化发展,提升能效的同时降低对环境的负面影响,从而实现用能、运维成本不断降低,也更好满足用户对多种能源的需求。

由此可见,供应侧的坚强智能电网和需求侧的泛在电力物联网,二者“一供一需”,密切相关、无法割裂。长远来看将促进源-网-荷-储的协调互动,减少“三弃”,切实弥补可再生能源的发展短板。

“两网”之间的互动,是需求侧与供应侧的互动,即坚强智能电网与泛在电力物联网能够实现协调互动,—这是国家电网有限公司提出“两网”的重大意义。

发展泛在电力物联网能带来多大的市场潜力?

泛在电力物联网分为终端、网络、平台、运营、安全五大体系。

2018年国家电网提出泛在电力物联网的概念,着手打造SG-eIoT。根据规划来看,整个“SG-eIoT(electricInternetofThings)”系统在技术上将分为终端、网络、平台、运维、安全等五大体系,打通输电业务、变电业务、配电业务、用电业务、经营管理等五大业务场景,通过统一的物联网平台来接入各业务板块的智能物联设备,制订各类电力终端接入系统的统一信道、数据模型、接入方式,以实现各类终端设备的即插即用。

电科院副院长王继业提出ACNET信息通信系统,进一步明确泛在电力物联网在未来电网中所起的作用。

构建ACNET支撑技术体系,通过数以亿计的传感器,进行物理量、电气量、状态量、环境量、行为量等信息物理全感知;信息传输系统将以5G通信技术为起点,结合高密度的卫星系统,形成空天地一体化通信平台;

存储和运算设备将基于大数据平台/人工智能平台,采用先进芯片技术、协同计算技术等,极大提升计算力,形成以人工智能为核心的“超级计算机”。

整个架构中具体可以分为终端信息收集器(传感器、RFID等)、边缘计算、通信网、云平台、人工智能五个层次,同时卫星和5G技术形成的信息传输系统将成为泛在网络实现的关键力量。

边缘计算

边缘计算的核心是一个开放分布式平台,即在网络边缘靠近数据源就近提供网络、计算、存储及应用服务,满足了行业数字化转型在联接、智能、实时、数据优化和安全的诉求。边缘计算产业联盟实验平台组副主席胡晓晶指出,“边缘计算是物理世界与数字世界的桥梁,云与物联网产业的关口。”

据IDC数据统计,到2022年将有超过500亿的终端与设备联网。未来超过75%的数据需要在网络边缘侧分析、处理与储存。

通信网通信网具体可以划分为三大网络—骨干通信网、配电通信网和终端接入网

骨干通信网

跨域光缆路由匮乏、SDH带宽受限、通道定制化和服务差异化能力不足,无法满足长距离输电、大范围消纳、远距离互动等业务大带宽、高可靠、超低时延、高精度同步的承载需求。

基于M-POTN构建极简架构(1种技术1张网)、长距离大容量(1000km、单波100G)、低时延高可靠、带宽按需调整、业务极速开通、全网同步(ns级)的新一代认知承载网,实现网络即服务(NaaS)。

配电通信网

传统光纤通信(EPON)覆盖范围受限,新型配电网业务要求网络灵活接入并满足不同QoS需求,配电通信网还需在覆盖范围、传输容量、网络灵活性等方面进一步提升。

终端接入网

随业务系统分别建设,技术体制、数据模型、接口协议不统一,采集频次趋于准实时双向互动,海量通信节点IP地址受限,亟需构建异构融合、广泛覆盖、直接互联的终端接入网。

以230MHz专网和LoRa无线专网为主,宽带PLC等有线为辅,统一接口协议和数据模型,即插即用,开放互联,并最终向5G演进。

云平台

云平台是一种基于互联网的计算平台,共享的软硬件资源和信息可以按需求提供给计算机各种终端和其他设备,主要提供算力支撑、应用开发和数据融合。

“国网云”是泛在电力物联网的计算平台和算法平台,包括企业管理云、公共服务云和生产控制云(简称三朵云),分别覆盖不同区域的资源及服务,由一体化“国网云”平台(简称云平台)及其支撑的各类业务应用组成。

人工智能

人工智能通过模拟、延伸、扩展人类智能,通过机器感知、机器学习、机器思维和智能行为等技术,代替人类做出分析、判断、优化和决策,通过智能计算,应对随机和不确定。

电力人工智能是人工智能的相关理论、技术和方法与电力系统的物理规律、技术与知识融合创新形成的“专用人工智能”。

电力卫星

目前,卫星通信及遥感数据主要依赖于社会通用卫星,存在(1)实时性低,使用成本昂贵;(2)调度困难,资源有限;(3)电力需求契合度不足等关键制约。

因此,结合能源互联网时空分布特征,发射具有电网特色的电力多载荷一体化卫星,是建设电力PNTRC的核心基础,为能源互联网和泛在电力物联网持续发展提供可靠的数据来源和系统支撑。

5G技术

5G技术即第五代移动通信网络技术,其峰值理论传输速度可达每秒数十Gb,比4G网络的传输速度快数百倍,具备广覆盖、低功耗、低成本、高效连接等特点,可广泛应用于低功耗广覆盖(LPWA)物联网市场。

5G相当于蓝牙或红外信号,不过它的一个基站可以带动20多万个终端,传输距离达10km。

比如一个社区可以通过NB-IoT管理所有的水表气表电表,一个工厂可以通过NB-IoT管理所有的设备运行监控空调消防等。工信部2017年发布《关于全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展的通知》,规划2020NB-IoT基站将达150万个,NB-IoT连接数将达6亿。

5G技术在电力系统的应用丰富多样,基于其性能特点可实现以下四种最具典型代表意义的业务需求:

满足智能分布式配电自动化、毫秒级精准负荷控制、主动配电网差动保护等工业控制类下行业务所需的超高可靠超低时延需求;低压用电信息采集、智能汽车充电站/桩、分布式电源接入等信息采集类上行业务所需的海量物联终端接入需求;输变电线路状态监控、无人机远程巡检、变电站机器人巡检、AR远程监护等所需的高清视频回传需求;以及调度电话、管理电话、远程巡检、应急通信等需要高安全、高可靠、高接通率和高清通话质量保障的高清语音通信需求。

终端面对的市场潜力能有多大?

泛在电力物联网拥有具有巨大应用潜力,未来还将继续升级。目前国网系统接入的终端设备超过5亿只(其中4.5亿只电表,各类保护、采集、控制设备几千万台),国网规划到2030年,接入SG-eIoT系统的设备数量将达到20亿,整个泛在电力物联网将是接入设备最大的物联网生态圈。

配电自动化和智能电表覆盖率明确规划将大幅提升。中国国家发改委、能源局提出到2020年,初步建成安全可靠、开放兼容、双向互动、高效经济、清洁环保的智能电网体系,在《国家能源局关于印发配电网建设改造行动计划(2015-2020)年的通知》中,要求全国配电自动化覆盖率从2014年的20%,在2020年需要提升至90%。终端应用市场新能源装机量和新能源汽车销量持续提升,带来更广阔的终端接入空间。

基于泛在电力物联网涉及终端信息收集器(传感器、RFID等)、边缘计算、通信网、云平台、人工智能五个层次,受益标的方面,软件端与硬件端两大维度值得关注。

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