泛在電力物聯網的內涵與特征及建設的必要性
作者： 日期： 2019/5/24 16:17:59 來源：一、建設泛在電力物聯網的必要性
為什么要建設泛在電力物聯網?從能源供給方式看，我國能源革命從煤電結構轉向清潔綠色發展，并與物聯網、大數據等新科學技術革命和應用互相融合，電網供電方式已經從以特高壓為主的大動脈式轉向與以分布式為主的毛細血管方式并存模式，這是主動順應能源革命和數字革命融合發展趨勢的需要和必然。從全球視野來看，歐美已經開始示范建設泛在電力物聯網項目，旨在通過信息通信技術網絡對可再生能源和電網進行控制；而我國也需要從戰略層面對清潔能源實現高質量、高效率、經濟化的生產和利用，來貫徹落實能源革命的戰略部署。從電網供電方式看，隨著清潔能源技術進步與經濟適用性的增加，居民和一般工商業用電由以往對電網參與度不多的情況轉向迫切需要同電網進行互動。從國家政策角度看，響應黨中央國務院為企業降低用能成本，降低一般工商業電價的要求，國家電網公司既要讓渡部分利潤支持社會經濟發展，踐行社會責任，又應兼顧適應電力體制改革和國企改革向縱深推進，更要不斷發展壯大以提高公司的盈利能力。
二、泛在電力物聯網的內涵與特征
（一）內涵。泛在電力物聯網就是圍繞電力系統各環節，充分應用移動互聯、人工智能等現代信息技術、先進通信技術，實現電力系統各環節萬物互聯、人機交互，是具有狀態全面感知、信息高效處理、應用便捷靈活特征的智慧能源服務系統。其包含感知層、網絡層、平臺層、應用層四個完整環節。它以電網為樞紐，通過智慧能源調度和交易系統，將各種與能源生產、消費等相關的電力行業及用戶連接起來，形成共享數據，為各類用戶提供能源服務，為各類商戶提供更多機遇，更大限度帶動產業鏈上下游共享發展成果。它是一個兼容開放、和諧友好、智能互動、機會均等、利益共享的平臺，是能源互聯網的重要組成部分。
（二）特征。一是基于互聯網技術實現更廣范圍、更大空間能源共享；二是支持超大規模分布式能源系統與儲能系統隨時接入與退出；三是實現可再生能源在一次能源占比逐年遞增，電網要有能掌控一定額度的備用儲能系統，能夠平移清潔能源發電對電網系統的波動；四是支持并滿足電動汽車等智能交通的電氣生態化。泛在電力物聯網的本質特征既不是在大數據、云平臺、AI技術或業務層面的競爭，也不是在某細分市場或局部的技術競爭，而是生態平臺和版圖的競爭，是生態體系對生態體系的競爭。這種競爭比拼的是網絡效應的規模優勢。
（三）商業模式。與傳統智能電網是以賺取電費價差為主要經營模式不同，泛在電力物聯網的商業模式則完全采用成本加合理收益的模式。即通過現代信息通信技術與電力系統深度融合，來促進通道共享、設施共用、終端共建和平臺集成，以打造新的跨界生態圈，來提高效率和效益，屬于網絡協同加數據驅動模式。依靠能源網絡、數據和流量等，基于市場價格響應，提供的數字化服務，形成數字經濟，來推動公司利潤再上新臺階。其中儲能峰谷價差、電量聚合交易、產品打包銷售、數據加工變現、網絡技術服務、平臺金融服務、系統運營維護及廣告增值等都是泛在互聯網商業模式的具體表現。
三、泛在電力物聯網建設的目標、原則、內容及條件
（一）建設目標。計劃分三步走：第一步，戰略目標突破期。從2019年到2021年，經過3年時間初步建成泛在電力物聯網，以適應社會發展需要，打造行業生態，支撐電網業務與新興業務融合發展。第二步，鞏固目標提升期。在初步建成基礎上，進一步鞏固、充實、提高、完善，爭取到2024年基本建成泛在電力物聯網，支撐“三型兩網”世界一流能源互聯網企業建設。第三步，完全目標建成期。到本世紀中葉建國一百周年，完全建成現代化的泛在電力物聯網，與智能電網一起構成完整的世界領先的能源互聯網生態圈。
（二）建設原則。四個原則：一是用戶至上的原則。開發軟件、硬件要真正站在用戶角度考慮，一切以用戶懂與不懂、滿不滿意、方不方便、操作簡不簡單為出發點，來設計、建設和改造系統，真正把以用戶為中心落到實處，而不是站在管理者的角度去研發系統或空喊口號不落實。二是標準統一的原則。系統建設首先做到數據統一、標準統一、接口統一、應用統一，確保泛在電力物聯網系統的前端、中臺、后臺數據貫通，內外部系統通道連貫，數據共享使用。三是本著經濟的原則。在用戶需求明確、內部管理需要的前提下，根據輕重緩急，仔細評估項目投資，合理安排建設時序，系統建設真正做到經濟實用、操作簡便、易于推廣、收益共享，而不是年年修補，甚至重復建設。四是創新應用的原則。在少量已有成果的基礎上，繼續加大重點項目、重點領域、關鍵產品、急需部件的研發投入，鼓勵多方創新，吸收采用國內乃至全球最新產品和技術用于泛在電力物聯網建設，爭取做到經濟技術兼顧，效果效益雙顯。
（三）建設內容。一是在感知層和網絡層實現設備物理互聯。在現有電網控制系統的基礎上，將多種能源設備（風電、光伏、地熱、天然氣等）通過智能芯片、智能傳感器/智能終端、一體化通訊網絡連接起來，形成全時連接、全域覆蓋、萬物互聯的物聯網生態圈，實現多種能源設備的實時互聯、在線監測和故障處理。這些新能源機器的接入，都需要變流器等電力電子設備。二是在平臺層實現電力交易互聯。構建一個全球統一的泛在電力物聯網平臺，猶如用戶通過手機APP參與股市交易系統一樣的平臺，平臺具備智能互動、開放共享、經濟高效、安全可控等特征，能夠實現在任何時間、任何地點、任何人、任何電力互聯，向用戶提供各種能源交易管理、調度供需、自動交易、實時結算等功能，滿足各類用戶電力設施接入退出及多元化需要。三是在應用層實現數字經濟互聯。泛在電力物聯網平臺能匯集發供用等各方需求，進行智能分析和交易；能提供參與各方的數字經濟資信證明，提供全鏈條電力參考信息，提供產供需等多種服務并改進，以大幅提高工作效率，減少無效經營成本，實現多用戶、多層次、高等級、大范圍的經濟共享，促進電力行業可持續發展。
（四）建設條件。第一是外部技術要有實質性進步。泛在電力物聯網的建設，受制于儲能技術進步、光伏技術進步、人工智能計算進步、電池技術進步、5G大規模應用、充放電次數增加、能量存貯損失率降低、設備能量轉化效率增高、電池光伏充換電設施儲能風力發電等設備價格降低，新能源上網電價成本低于火力發電價格等因素，上述技術要有明顯進步，成本要有斷崖式下降。第二是內部技術要有創新性突破。涉及到電網需要自主研發的電力調控技術、儲能設施調度能力、電力芯片和傳感器的研發和應用、大功率充放電技術研究和設備研發、虛擬同步機等新能源發電并網關鍵技術研究與應用、大容量海底電纜等重點技術裝備研究、特高壓柔性直流輸電攻關、電力交易平臺技術研發和建設、智慧車聯網平臺技術研發和建設等，要加大研究力度，早出創新性成果，并具備經濟實用和推廣價值，以提高泛在電力物聯網的穩定靈活調節水平和用戶智慧互動能力。做好整體網絡安全防護體系，有效防范外部網絡攻擊。第三是人才激勵等措施要迅速落地。建設泛在電力物聯網，關鍵在人。一方面要充分調動全體員工的積極性和主動性，把業績和獎懲結合，把成效與利潤掛鉤，真正做到多勞多得，按勞分配，打破以前按級別按職務平均分配薪酬的做法，打破以前工資總額與正式員工編制掛鉤的做法；另一方面，根據需要注重引進各領域各方面各層級人才，充分發揮個人的聰明才智和專業優勢，讓其價值在建設泛在電力物聯網的過程中得以體現，破除身份編制的種種限制，激發歸屬認同感，齊心合力建設泛在電力物聯網。
四、建設泛在電力物聯網需要注意的關系與防范的風險
（一）建設泛在電力物聯網需要處理的關系。第一是處理好智能電網向泛在互聯網融合并轉化的關系，打造兩網命運共同體。智能電網雖然建設多年，但發展不均衡不充分的矛盾依然突出，特別是中西部地區電網的智能化水平亟需提高。相比而言，建設泛在電力物聯網體量巨大且資源眾多，在外部建設能力有限情況下，堅持依法合規、依據充分、名義合適、取費準確的前提下，迫切需要通過加大轉移支付力度，集中力量支持泛在電力物聯網建設，合力打造命運共同體。這需要統一共識，形成最大公約數。在可預見的30年內，兩網會相輔相成、融合發展，共同構成能源流、業務流、數據流、資金流“四流合一”的能源互聯網，形成強大的價值創造能力。第二是處理好不斷變化的電力需求與電網動態調節能力的關系，確保電網穩定。由于分散式或集中式風力光伏發電具有很強的隨機性和波動性，其大規模、大范圍并入泛在電力物聯網，對電網的適應性、調節靈活性和調頻調壓能力建設均提出了更高要求。這就需要泛在電力物聯網統籌協調好集中式與分布式發電、傳統能源與新能源、電力需求側管理與多樣化用電服務等關系，特別是服務好電動汽車、電鍋爐采暖等客戶側用電負荷規模化增加的需求。既要不斷創新電網電力調控技術，適應用戶不斷變化的電力需求，引導協調用戶有序充電；又要具備統一調度儲能設施（自建或他建）的能力，增強電網動態調節能力，緩解電網運行壓力，最大發揮儲能設施特性價值，實現用戶與電網雙贏。第三是處理好守正與創新的關系，確保行穩致遠。建設“三型兩網，世界一流”能源互聯網企業的戰略目標，既要在守正中創新，也要在創新中守正。不斷創新，守正才能獲得活力源泉和動力根基；堅持守正，創新才能有明確的立場和指向。守正就是要繼續建設運營好以特高壓為骨干網架、各級電網協調發展的堅強智能電網，不斷提升能源資源配置能力和智能化水平，滿足人民群眾日益多樣的服務需求，這是公司發展的根基，必須堅持不懈、加快發展。創新就是要建設泛在電力物聯網，為電網安全經濟運行、提高經營績效、改善服務質量、培育發展戰略性新興產業提供強有力的數據資源支撐，為管理創新、業務創新和價值創造開拓一條新路，這是公司發展的新動力。其他關系也要處理好，譬如技術研發與資金投入，確保量力而行；項目投資與產品生產，確保合理回報；政府監管與公司定價，爭取收費自主；業務創新與試點先行等。
（二）需要防范的風險。第一是技術及應用場景變化的風險。當前對于泛在電力物聯網的定義及應用尚在摸索中，5G等信息通訊技術的變化或應用環境的變化，則可能帶來發展方向的不確定性。第二是清潔能源或儲能設施投運不及預期的風險。分布式或集中式風力、光伏等新能源發電，以及電動汽車、電鍋爐采暖、電化學儲能設施受技術或成本的影響，投資和收益不及預期，可能會影響后續泛在電力物聯網的建設。第三是平臺運行核心競爭力不及專業互聯網公司的風險。公司打造的泛在電力物聯網是一個包容開放的生態圈，在平臺生態圈的建設及場景應用方面，技不如人，可能會受到專業互聯網公司的直接沖擊。
五、泛在電力物聯網在電動汽車行業的探索與實踐
電動汽車公司處于泛在電力物聯網新興業務的戰略前沿，以服務電動汽車充電為己任，運營著國家電網公司投資建設的10萬個充電樁，運營區域覆蓋19個省150多個城市，涵蓋了“十縱十橫兩環”3.7萬公里高速公路和“兩縱一橫”港口碼頭，是全世界最大的充電設施運營商。國網電動汽車公司通過建設一流智慧車聯網平臺，將充電樁、電動車、電動輪船、電池儲能設施等接入車聯網平臺，大力開展在線智慧充電、智慧出行、智慧能源業務，推進泛在電力物聯網在智慧車聯網平臺率先落地應用。第一是實施智慧充電。充電樁作為連接電動汽車、用戶和電網的數據端口，是電動汽車數據、用戶數據、能源數據交互的關鍵樞紐，具有典型的物聯網終端特征，是泛在電力物聯網客戶側的重要入口。電動汽車公司通過智慧車聯網平臺對充電進行遠程充電，實現電流、信息流、資金流的統一。第二是進行有序充電。通過平臺將電動汽車等客戶側儲能設備與電力交易系統協調控制，實現了以臺區為單位的削峰填谷，將研發的有序充電技術落地應用。第三是服務社會出行。在19個省購置電動汽車并根據需要配備司機，并與滴滴出行、曹操專車、首汽新能源合作，通過平臺為社會提供全方位電動汽車出租或出行服務，真正實現一機在手，走遍神州。第四是提供清潔能源。在高速公路服務區建設光充儲一體化電站，光伏發電首先滿足服務區用電和電動汽車充電，多余電力再上網；在高速公路兩側建設光伏電站，向電網提供清潔能源。第五是聚合電量交易。通過平臺匯總電動汽車實時充電需求及功率，再與電網動態最優匹配，充分發揮電網柔性調節能力，實現智能化的綠色電力交易，有效促進清潔能源消納。第六是開展電能替代。在城市商業區或公園，建設磷酸鐵鋰電池儲能電站，利用峰谷價差向用戶提供電力服務，滿足用戶能源需求。第七是打造網絡生態。通過平臺將平臺沉淀的業務、數據、技術等能力資源向全國充電設施運營商全面開放，并與其深度互聯，推動實施全方位融合，共享大數據增值服務，支撐電動汽車服務生態體系建設。
六、結論
綜上所述，能源轉型是一個系統化的社會工程，未來美好社會的發展，離不開電力系統提供必須的能源支持。國家電網公司繼續發揮行業引領和主導作用，通過將電力系統與人工智能、大數據、物聯網、5G等現代信息通信技術和控制技術深度融合，來建設“目標清晰、布局科學、結構合理、智能高效”的泛在電力物聯網，以實現電能的清潔化、高效率、高質量、經濟化生產和利用，來滿足用戶的各種用能需求，進一步推動中國能源革命和世界經濟轉型。
鑒于泛在電力物聯網目標遠大，任務繁重，領域寬廣、難點眾多，沒有數輪甚至十幾輪的迭代、構建、精化、淘汰、再構建，很難建成。但只要發揮“一萬年太久只爭朝夕”的精神，只要樹立“功成不必有我”的境界，從我做起，從現在做起，帶頭推動能源科技行業轉型升級，就可以真正重塑未來三年乃至三十年的能源互聯網生態，為共同建設三型兩網、世界一流能源互聯網企業而努力奮斗！
