程瑜
江蘇安科瑞電器製造有限公司 江蘇江陰 214405
摘要：隨著電力體(ti) 製改革的不斷深化，電力用戶借助分布式發電、儲(chu) 能係統和電動汽車等新興(xing) 技術已經具備了參與(yu) 電力交易的能力，但傳(chuan) 統電力係統的運行控製方式卻難以適應新時代開放電力市場的需求。國家電網有限公司所提出的泛在電力物聯網戰略可以實現電力係統各環節互連、狀態感知和優(you) 化控製，是建設開放電力市場的技術支撐。基於(yu) 此，分析了新時代電力係統發展所麵臨(lin) 的挑戰以及建設泛在電力物聯網的必要性；研究了泛在電力物聯網在開放電力市場中的典型應用；對麵向電力市場的泛在電力物聯網關(guan) 鍵技術進行了討論，為(wei) 構建現代化開放電力市場提供參考。
關(guan) 鍵詞：泛在電力物聯網(UPIoT);電力市場；優(you) 化控製；可再生能源
引言
電力工業(ye) 市場化改革使得電力交易的方式逐步從(cong) 計劃模式向市場模式的方向過渡，但是由於(yu) 可再生能源、分布式發電和需求側(ce) 響應等新興(xing) 技術和機製的出現，電力市場的發展將麵臨(lin) 一係列新的挑戰[16]。為(wei) 應對新時代電力係統發展的挑戰，2019年1月，國家電網有限公司工作會(hui) 議上第一次提出“三型兩(liang) 網”的新時代戰略目標,打造“樞紐型”、“平台型”和“共享型”企業(ye) ，建設運營堅強智能電網和泛在電力物聯網，成為(wei) 我國現代電力工業(ye) 發展的“航向標”。
泛在電力物聯網是物聯網技術在電力係統中的高級應用，其充分融合了現代通信、大數據、雲(yun) 計算和人工智能等技術，依托智能電網的基礎，構建一個(ge) 萬(wan) 物互聯和人機交互的信息物理融合係統。泛在電力物聯網的建設將很大程度地提高電力係統的智能化程度，實現電力係統運行狀態感知，優(you) 化配置各類資源，靈活提供多樣化服務，為(wei) 建立全球能源互聯網邁下堅實的一步。
作為(wei) 提出的現代化電網新興(xing) 理念，泛在電力物聯網受到了能源、互聯網和設備製造等領域研究人員的廣泛關(guan) 注。目前已有很多學者對泛在電力物聯網的釋義(yi) 實施策略和關(guan) 鍵技術等內(nei) 容進行了研究和展望，討論了泛在電力物聯網在輸變電設備和智能配電網等領域中的應用。從(cong) 物聯網和泛在網絡技術層麵入手，分析了泛在電力物聯網的含義(yi) 、技術要求和應用場景。文獻從(cong) 終端層、網絡層和平台層分別指出，泛在電力物聯網構建過程中的關(guan) 鍵技術主要包含物聯網設備研發、通信協議、網絡安全和海量數據分析及處理等。文獻根據輸電、變電和配電設備各自的運行特點和檢測需求，分別提出了泛在電力物聯網在對應領域的建設方案和應用場景，分析了泛在電力物聯網技術應用之後對電網運行管理和技術發展等方麵帶來的影響。目前，針對泛在電力物聯網在電力市場中應用的研究還比較少，文獻提出了一種基於(yu) 泛在電力物聯網技術的電力市場主動服務感知共享平台的架構和設想，但對於(yu) 共享平台具體(ti) 運行模式和主要功能研究較少。
本文在前人研究的基礎上，討論了新時代電力係統結構的變化和存在的問題，分析了電力企業(ye) 角色的轉變和麵臨(lin) 的挑戰。針對泛在電力物聯網在電力市場中的應用，提出了一種綜合能源服務及交易平台，並討論了該平台具備的功能和帶來的經濟、社會(hui) 效益。最後，對麵向電力市場的泛在電力物聯網關(guan) 鍵技術進行了討論。
1、新時代電力工業(ye) 發展所麵臨(lin) 的挑戰
1.1電力係統結構的轉變
隨著技術的不斷發展和環境問題的日益突出，當今電力係統在“發、輸、配、用”等各個(ge) 方麵都發生了顯著的變化。其表現為(wei) ：發電側(ce) 逐漸從(cong) 過去的傳(chuan) 統能源集中發電方式轉變為(wei) 集中式發電與(yu) 分布式發電、傳(chuan) 統能源發電與(yu) 可再生能源發電並存的方式，由於(yu) 發電側(ce) 出現了大量的風力和光伏等可再生能源，導致係統電源側(ce) 的隨機性和可調整性受到很大的影響。輸電側(ce) 逐漸從(cong) 過去的以超高壓電網為(wei) 主網架的局部互聯方式轉變為(wei) 以特高壓電網為(wei) 骨幹網架的廣泛互聯方式，大容量、遠距離的特高壓交直流混合輸電的出現，導致係統的運行特性和穩定特性發生重大變化。配電側(ce) 用戶數量以及用電負荷種類的增多，導致配電網的網架結構和承載的功能正在發生改變，由於(yu) 用戶多樣性的用能需求，配電網的角色已經由傳(chuan) 統的單向電能提供逐漸轉變為(wei) 雙向能量互動。隨著智能終端、分布式發電和電動汽車的普及，用電側(ce) 已經具備了一定程度的參與(yu) 電網動態調整和電能供應的能力,用電客戶的角色界定也越來越模糊。
新時代電力係統的組成和所承載的功能已經發生了顯著的轉變，因電源、網架和負荷的變化而導致的係統備用容量不足、頻率/電壓穩定性差和諧波含量高等問題日益凸顯。傳(chuan) 統電力係統調控往往采用棄風、棄光和增加備用容量等措施維持係統穩定，但這種方式會(hui) 導致新能源利用率不高、投資成本過大和輸電通道傳(chuan) 輸容量無法充分利用等問題，無法從(cong) 根本上保證係統的安全和經濟運行。因此，建設泛在電力物聯網，提高電力係統全網絡的智能化水平，實時感知當前電網的運行狀態，優(you) 化調整係統的運行方式和精細控製各方麵現有的調節容量，是適應新時代電網調控的可行方案。
1.2電網公司角色的轉變
伴隨著電力體(ti) 製改革和供給側(ce) 結構性改革的不斷深化，電網公司和傳(chuan) 統的電信運營商一樣，麵臨(lin) 著被“管道化”的可能。過去的20年，互聯網和移動通信飛速發展，然而在這個(ge) 發展的風口上，不斷崛起的是各大互聯網公司，而提供基礎服務的三大電信運營商不僅(jin) 沒有從(cong) 中獲得太多的紅利，反而逐步失去了市場中的主動權。這是由於(yu) 在移動通信發展初期，運營商是典型的內(nei) 容提供商，其直接與(yu) 客戶群體(ti) 聯係，為(wei) 客戶群體(ti) 提供通話和短信等業(ye) 務並收取費用。
然而隨著互聯網時代的到來，移動數據流量成為(wei) 了移動通信的主角，各大運營商所能提供的服務幾乎沒有差異。客戶對於(yu) 運營商提供短信和通話服務的黏性逐漸轉變為(wei) 對互聯網內(nei) 容的黏性，導致過去運營商直接麵向客戶的場景轉變為(wei) 互聯網公司直接麵向客戶，而運營商隻提供通信“管道”的現狀，如圖1所示。互聯網公司通過自身推出的各項服務吸引了大批客戶之後，其所提供的服務將不僅(jin) 僅(jin) 限於(yu) 這些基礎業(ye) 務，還可以利用大量的客戶群體(ti) 提供各類增值業(ye) 務(如廣告和理財服務等,並從(cong) 中獲得更大的利潤。比較有代表性的例子包括，現在越來越多的人開始使用社交軟件的音頻或者視頻通話取代傳(chuan) 統的電話和短信業(ye) 務，而社交平台的作用也不僅(jin) 限於(yu) 社交，其還提供了公眾(zhong) 號的推廣服務、內(nei) 嵌其他小程序的廣告服務和電子貨幣的理財服務等。在這個(ge) 過程中，運營商已經失去了市場的主動權，不僅(jin) 無法獲得互聯網帶來的紅利，還需要承擔基礎設施建設和維護的龐大費用，因此導致運營商的利潤逐年下滑。
從(cong) 電信運營商被“管道化”的現象中不難發現，電力作為(wei) 一種類似於(yu) 移動數據的無差別商品，隨著開放的電力市場逐步完善，如果電網公司繼續堅持傳(chuan) 統的電網建設和運營業(ye) 務，就會(hui) 逐步失去客戶，逐漸變成為(wei) 新型能源服務提供基礎支撐的“管道化”企業(ye) 。因此在新時代電網公司必須改變傳(chuan) 統的業(ye) 務模式和商業(ye) 模式，加快推動電網向智能化和物聯網化的新階段轉型，打破傳(chuan) 統通過購銷價(jia) 差獲得盈利的單一模式，在萬(wan) 物互聯的新時代積極開辟新的經營方式和發展理念。
1.3發電企業(ye) 角色的轉變
與(yu) 電網公司不同，在開放的電力市場環境下，發電企業(ye) 可以成立售電公司，直接與(yu) 用電客戶進行交易，並具備了一定程度上的自主定價(jia) 權。發電企業(ye) 進入電力市場，一方麵能促進企業(ye) 降本增效，提高企業(ye) 的經濟效益；另一方麵也使得企業(ye) 麵臨(lin) 市場化的挑戰，增加了企業(ye) 的經營風險。由於(yu) 受傳(chuan) 統壟斷式的運營方式所限，發電企業(ye) 對於(yu) 電力市場的了解很少，在電力營銷和用戶側(ce) 服務方麵的經驗非常欠缺。如何打開售電渠道、提高企業(ye) 的市場占用率是發電企業(ye) 立足開放電力市場必須解決(jue) 的問題。
為(wei) 應對市場化所帶來的機遇與(yu) 挑戰，首先，發電企業(ye) 必須加強電力營銷與(yu) 宣傳(chuan) 的力度，不斷擴大自身的用戶群體(ti) ，充分利用信息化網絡技術，簡化售電的流程，構建一條開放、便捷和實時的售電渠道。其次，為(wei) 增強電力用戶與(yu) 發電企業(ye) 產(chan) 品之間的黏性，企業(ye) 必須準確獲取用戶的用能信息和習(xi) 慣，針對不同的用戶群體(ti) 推出精細化、個(ge) 性化的服務，合理安排各種類型的優(you) 惠政策，突出企業(ye) 的特點，增強核心競爭(zheng) 力。
2、泛在電力物聯網在電力市場中的應用場景
2.1綜合能源服務及交易平台架構
在一個(ge) 技術條件齊備和市場管理機製成熟的開放電力市場下，電力係統中的發電側(ce) 和購電側(ce) 市場化，人們(men) 可以靈活地參與(yu) 到電力的交易中來。其中：發電側(ce) 既包含了傳(chuan) 統的發電集團，也包含了個(ge) 人的小水電、分布式新能源以及電動汽車等；而購電側(ce) 則包含了工廠等大客戶以及居民等個(ge) 人客戶。需要注意的是，除了專(zhuan) 門的發電集團以外，其他客戶可以根據自己當前的電能需求、個(ge) 人電源當前能發出的電量以及上網的實時電價(jia) ，決(jue) 定是從(cong) 電網購電還是向電網售電。
在上述開放的電力市場下，依托泛在電力物聯網構建一個(ge) 綜合能源服務及交易平台(以下簡稱“綜合能源服務平台”),並開發相應的電腦和手機客戶端。所有參與(yu) 電力交易的企業(ye) 和個(ge) 人可以通過實名製賬戶進入綜合能源服務平台，進行實時靈活的電力交易。
2.2電力能源交易
電力能源交易是綜合能源服務平台的核心業(ye) 務和基礎功能。所有需要參與(yu) 電力能源交易的企業(ye) 和個(ge) 人需向有關(guan) 部門及運營的電網公司提出開戶請求，獲得審核批準之後，可以登錄綜合能源服務平台。
發電企業(ye) 是典型的售電側(ce) 客戶，其根據發電調度計劃和電力需求的情況，決(jue) 定當前該企業(ye) 的售電電價(jia) 並將這部分電能像商品一樣在綜合能源服務平台上“上架”。待用電客戶通過綜合能源服務平台買(mai) 走該部分電能之後，發電企業(ye) 將對應容量的電能輸送上網。
大型的企業(ye) 及工廠是典型的購電側(ce) 客戶，其根據企業(ye) 的電能需求和自身的用能特點，在綜合能源服務平台上選擇價(jia) 格合適的售電商。與(yu) 對應的售電商簽訂購買(mai) 協議並支付費用之後，購電企業(ye) 獲得對應容量電能的使用權限。
個(ge) 人用戶在不同的場景下既可能是售電側(ce) 客戶，也可能是購電側(ce) 客戶。考慮當用戶家庭安裝有分布式小型發電及儲(chu) 能係統時，用戶在滿足自身電能需求的情況下就具備了對外售電的能力。當個(ge) 人的分布式發電係統所供電能超出了目前個(ge) 人所需的電能時，用戶可以將這部分多餘(yu) 的電能定價(jia) 後在綜合能源服務平台上“上架”;而當分布式發電不能滿足自身需求時，用戶則可以在平台上向發電企業(ye) 或其他個(ge) 人賣家購買(mai) 電能。
在此過程中，綜合能源服務平台相當於(yu) 為(wei) 售電和購電的客戶提供了一個(ge) 實時交易的平台。售電側(ce) 和購電側(ce) 客戶隻需要在平台上完成交易，負責運營的電網公司作為(wei) 中間層負責電能的傳(chuan) 輸、調度和功率平衡，並從(cong) 中收取一定比例的過網費和手續費。對於(yu) 發電企業(ye) ，綜合能源服務平台為(wei) 其提供了廣大的客戶群體(ti) ，解決(jue) 了企業(ye) 的售電渠道問題並降低了市場化運營的風險。對於(yu) 用電客戶，綜合能源服務平台為(wei) 其提供了更多的選擇，可以根據自身用能的特點選擇的售電商，從(cong) 而降低自身的用電成本。另外，對於(yu) 具備發電能力的用電客戶，綜合能源服務平台為(wei) 其提供了良好的電力交易環境，有利於(yu) 分布式電源廣泛接入和各類能源綜合利用。對於(yu) 電網公司，其依托傳(chuan) 輸通道和調度管理的核心地位，擁有了綜合能源服務平台的運營權，後續可在平台上繼續開發高級應用，為(wei) 企業(ye) 發展注入新的動力。
2.3電力需求側(ce) 響應
傳(chuan) 統電力係統的頻率和電壓調節主要通過供給側(ce) 改變有功和無功出力的方式實現，這種傳(chuan) 統的調節方法增大了係統的備用容量和投資成本。利用綜合能源服務平台上靈活的電力交易機製，可以通過市場化的調節手段鼓勵用電客戶主動參與(yu) 到電網的調節中，從(cong) 而實現電力的需求側(ce) 響應。
在電力使用的高峰期，由於(yu) 電力需求緊張，各個(ge) 售電商會(hui) 提高電價(jia) 。此時為(wei) 了降低用電成本，企業(ye) 和工廠會(hui) 將部分耗能或者不緊急的業(ye) 務推遲到用電低穀時期，而個(ge) 人客戶也會(hui) 將部分可轉移負荷(洗衣機、洗碗機和電動汽車充電等)推遲到用電低穀時期。此外，為(wei) 了賺取更多的售電收益，具備發電能力的個(ge) 人用戶還會(hui) 將儲(chu) 能係統和電動汽車中多餘(yu) 的電能反送上網進行售賣，也能在一定程度上緩解高峰時期電力緊張的程度。
而在電力使用的低穀時期，由於(yu) 電價(jia) 便宜，工廠和企業(ye) 可進行大規模的生產(chan) 。個(ge) 人客戶此時可以開始可轉移負荷的用電，同時給自己的儲(chu) 能係統和電動汽車進行充電。
通過電價(jia) 激勵的手段，電力客戶會(hui) 逐漸轉變自己的用電習(xi) 慣，主動參與(yu) 到電力係統的調節中。這不僅(jin) 可以提高電力係統的穩定性，減少電力基礎設施的投資，還可以在保證用戶生活質量的同時，使用戶從(cong) 中獲得一部分經濟利益。
2.4增值業(ye) 務
2.4.1增值業(ye) 務模式
增值業(ye) 務是綜合能源服務平台一大新的經濟增長極，也是平台型業(ye) 務的優(you) 勢，現代社會(hui) 每個(ge) 人都需要參與(yu) 到電力交易中來，因此綜合能源服務平台將會(hui) 成為(wei) 擁有客戶占有率的企業(ye) 平台。利用如此龐大的客戶群體(ti) ，可以通過提供相關(guan) 的高級應用和增值服務進一步挖掘綜合能源服務平台的潛在價(jia) 值。
2.4.2能源服務一站化解決(jue)
隨著分布式發電和電動汽車等技術的快速發展，出於(yu) 降低能源消費和提高生活質量等原因，未來有條件的客戶都可以在自己的家中安裝分布式發電係統以及電動汽車充放電裝置，綜合能源服務平台可以為(wei) 客戶提供從(cong) 方案設計到產(chan) 品選型再到施工安裝的一站式綜合能源解決(jue) 方案。對於(yu) 有相關(guan) 需求的客戶，可在綜合能源服務平台上填報自己的需求和安裝地址，之後會(hui) 由專(zhuan) 人對現場情況進行查看並出具設計方案和設備清單。客戶可以在綜合能源服務平台的電力商城中選購安裝所需要的各類部件，付款後再由專(zhuan) 人配送到家並負責安裝。
2.4.3電力商城
以能源服務為(wei) 契機，推進綜合能源服務平台中電力商城業(ye) 務的進一步拓寬，打造專(zhuan) 業(ye) 電力領域的網上商場。所有經過認證的國內(nei) 外電力設計及設備製造的廠家，都可以在電力商場中銷售電力設備及技術服務。通過在產(chan) 品安裝和售後服務等方麵的專(zhuan) 業(ye) 優(you) 勢，提高電力商城相比於(yu) 其他平台的競爭(zheng) 力。
2.4.4智能購售電
在開放的電力市場下，電價(jia) 隨著時間和需求不斷波動。為(wei) 了提高客戶用電的經濟性，可以利用大數據和優(you) 化算法為(wei) 客戶實時尋找的購電和售電方案。當用戶需要購電或者售電時，其通過在綜合能源服務平台上設定某段時間之內(nei) 所需交易的電量之後，智能購售電程序將在這段時間內(nei) 不斷尋找和預測的售電商進行購買(mai) ，或尋找的售電時間和電價(jia) 進行出售。此外，在用戶配備有儲(chu) 能係統的情況下，智能購售電業(ye) 務還可以利用波動的電價(jia) ，通過低價(jia) 買(mai) 入和高價(jia) 賣出的方式獲得部分利潤。
2.4.5貨幣金融業(ye) 務
為(wei) 了實現綜合能源服務平台上能源交易的功能，貨幣交易是該平台的環節。用戶將自己的銀行卡與(yu) 個(ge) 人賬戶綁定，並將真實貨幣與(yu) 平台上的虛擬貨幣進行兌(dui) 換後方可進行能源交易。由於(yu) 在綜合能源服務平台上任何時間都可以將虛擬貨幣兌(dui) 換為(wei) 等價(jia) 的電能，實現了該平台上虛擬貨幣的“實體(ti) 化”,保證了此虛擬貨幣的價(jia) 值。為(wei) 了鼓勵用戶將貨幣存入平台內(nei) ，綜合能源服務平台可以進一步開發貨幣基金、理財產(chan) 品等金融業(ye) 務，將能源的平台進一步轉變為(wei) 金融的平台。
3、麵向電力市場的泛在電力物聯網關(guan) 鍵
技術為(wei) 構建本文所提出的綜合能源服務平台的體(ti) 係架構和相關(guan) 功能，實現全係統能源流、信息流、業(ye) 務流的一體(ti) 化融合，應當在狀態感知、信息交互和數據處理等各環節著重發展以下關(guan) 鍵技術。
3.1 電力物聯網終端設備
智能化采集終端和用戶終端是綜合能源服務平台的“神經末梢”,一方麵，其可以采集電力設備的狀態信息和用戶的用能信息等原始數據，從(cong) 而準確判斷當前係統的運行狀態，優(you) 化係統的運行方式和潮流大小，提前發現故障隱患並評估運行的安全風險。另一方麵，基於(yu) 優(you) 化的運行方式，終端設備可以實時發布當前的電能需求，調整電網的拓撲結構，準確控製各電源的出力，優(you) 化調整用戶的用電模式。
若要發展電力物聯網智能終端設備，首先，應在當前係統已有的電壓電流互感器、各類傳(chuan) 感器和用戶側(ce) 智能電表的基礎上，解決(jue) 數據種類單一和信息交互能力不強的問題。其次，針對係統中新型的分布式發電單元、用戶側(ce) 智能家電和電動汽車等設備，開發對應的智能傳(chuan) 感接口設備，實現不同場景、不同設備的即插即用及能源信息雙向流通的功能[32-35]。最後，由於(yu) 電力設備長期運行在複雜多變的環境中，電磁場、溫濕度和壓力大小都會(hui) 對傳(chuan) 感器的運行產(chan) 生影響。因此，電力物聯網終端設備在麵對複雜運行工況的情況下，應當保證多維度信息采集的精度，具備數據的初步處理和可靠性評估的能力
3.2 綜合通信網絡及信息安全
綜合通信網絡是綜合能源服務平台的“傳(chuan) 輸媒介”,其可為(wei) 設備狀態信息、電力交易信息和調度控製命令等多種類型的業(ye) 務提供可靠、安全的信息交互通道。
綜合能源服務平台不僅(jin) 涉及電力係統中設備運行的狀態信息，還需要處理海量的電力客戶用能信息，通信網絡所覆蓋的範圍更廣、程度更深且形式更加複雜。傳(chuan) 統電力係統中采用的電力線載波和專(zhuan) 用光纖通信等“點對點”的有線通信方式，存在施工複雜、投資成本高且使用環境受限的弊端，因此泛在電力物聯網的通信網絡應根據實際工況和經濟成本等因素，靈活選擇局域網Zigbee和5G等新興(xing) 的各類有線和無線通信方式進行組網3。另外，針對不同對象所使用的不同通信方式，為(wei) 了保證各類設備的接入，需要製定泛在電力物聯網專(zhuan) 用的通信標準,構建具備設備自識別、自動注冊(ce) 和跨平台信息交互的通信協議。
在泛在電力物聯網的背景下，電力係統所承載的功能全且業(ye) 務廣，除了傳(chuan) 統的電力流以外，大量的業(ye) 務流、資金流和各類用戶的私人信息都需要在通信網絡中進行交互，因此信息安全對於(yu) 電網安全運行的重要性不言而喻。但由於(yu) 開放性終端設備和雙向數據流通的出現，以及數據通信外網與(yu) 電力專(zhuan) 用內(nei) 網的並存，泛在電力物聯網的信息安全問題也受到了嚴(yan) 重的挑戰。針對信息安全問題，一方麵，需要建立終端設備安全防護體(ti) 係，加強對接入終端設備的身份認證和訪問權限的控製,過濾並攔截部分可信度較低的信息以及可能的惡意操作等。另一方麵，需要對通信網絡上的數據進行安全管控，通信雙方可以采用數據加密技術或者安全路由技術等手段，保證數據傳(chuan) 輸過程中的安全性和完整性，確定每一條信息的合法性和真實性。
3.3 智能化物聯網管控平台
智能化物聯網管控平台是綜合能源服務平台的“控製中心”,其通過對海量的狀態信息進行分析和處理，從(cong) 而對目前係統的運行狀態做出整體(ti) 的判斷，並為(wei) 係統的運行控製和各類用戶的電力交易提供指導。
綜合能源服務平台中產(chan) 生的數據來源多樣、格式複雜且冗餘(yu) 度高，雖然各類信息中所隱含的信息價(jia) 值很大，但各類信息之間的關(guan) 聯性不直觀，因此物聯網管控平台必須具備數據的分類匯總、分析處理和信息挖掘的功能。對於(yu) 係統中的原始數據，首先，應對各類型的數據進行分類匯總，解決(jue) 當前電力係統信息碎片化存儲(chu) 的問題，打破信息的孤島，實現大數據的互聯共享。其次，應用數據融合技術在冗餘(yu) 的數據中對同類型的數據進行分類，對有用的數據進行篩選，從(cong) 而減小通信和數據存儲(chu) 的壓力，提高數據分析的可信度。最後，針對篩選後的數據，應用大數據挖掘分析技術，從(cong) 數據中分析得出當前電力係統的運行狀態等深層次信息，並為(wei) 綜合能源服務平台中的電能交易、需求側(ce) 響應和智能購售電等高級應用提供支撐。
4、安科瑞Acrel-EIOT能源物聯網平台概述
Acrel-EIoT能源物聯網開放平台是一套基於(yu) 物聯網數據中台，建立統一的上下行數據標準，為(wei) 互聯網用戶提供能源物聯網數據服務的平台。 用戶僅(jin) 需購買(mai) 安科瑞物聯網傳(chuan) 感器，選配網關(guan) ，自行安裝後掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(ye) 數據服務。
該平台提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，並支持多平台、多語言、多終端數據訪問。
5、應用場所
本平台適用於(yu) 公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管係統集成商、小型物業(ye) 、智慧城市、變配電站、建築樓宇、通信基站、工業(ye) 能耗、智能燈塔、電力運維等領域。
6、組網結構
7、平台功能
7.1 可定製駕駛艙
7.2 電力集抄
電力集抄模塊可以實現對各種監測數據的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環境友好。在智能化方麵實現供配電監控係統的遙測'、遙信、遙控控製，對係統進行綜合檢測和統一管理；在數據資源管理方麵，可以顯示或查詢供配電室內(nei) 各設 備運行（包括曆史和實時參數，並根據實際情況進行日報、月報和年報查詢或打印，提高工作效率，節約人力資源。
變壓器監控
配電圖
7.3 能耗分析
能耗分析模塊采用自動化、信息化技術，實現從(cong) 能源數據采集、過程監控、能源介質消耗分析、能耗管理等全過程的自動 化、科學化管理，使能源管理、能源生產(chan) 以及使用的全過程有機結合起來，運用數據處理與(yu) 分析技術，進行離線生產(chan) 分析 與(yu) 管理，實現全廠能源係統的統一調度，優(you) 化能源介質平衡、有效利用能源，提高能源質量、降低能源消耗，達到節能降耗和提 升整體(ti) 能源管理水平的目的。
能耗概況
7.4預付費管理
1）登陸管理：管理操作員賬戶及權限分配，查看係統日誌等功能；
2）係統配置：對建築、通訊管理機、儀(yi) 表及默認參數進行配置；
3）用戶管理：對商鋪用戶執行開戶、銷戶、遠程分合閘、批量操作及記錄查詢等操作；
4）售電管理：對已開戶的表進行遠程售電、退電、衝(chong) 正及記錄查詢等操作；
5）售水管理：對已開戶的表進行遠程售水、退水、記錄查詢等操作；
6）報表中心：提供售電、售水財務報表、用能報表、報警報表等查詢，本係統所有的報表及記錄查詢，都支持excel格式導出。
預付費看板
7.5 充電樁管理
通過物聯網技術，對接入係統的充電樁站點和各個(ge) 充電樁進行不間斷地數據采集和監控，同時對各類故障如充電機過溫保護、充電機輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測故障等一係列故障進行預警。雲(yun) 平台包含了充電收費和充電樁運營的所有功能，包括城市級大屏、交易管理、財務管理、變壓器監控、運營分析、基礎數據管理等功能。
充電樁看板
7.6 智能照明
智能照明通過物聯網技術對安裝在城市各區域的室內(nei) 照明、城市路燈等照明回路的用電狀態進行不間斷地數據監測，也可以實現定時開關(guan) 策略配置及後台遠程管理和移動管理等，降低路燈設施的維護難度和成本，提升管理水平，並達到一定節能減掛的效果。
照明實時監控
7.7 安全用電
安全用電采用自主研發的剩餘(yu) 電流互感器、溫度傳(chuan) 感器、電氣火災探測器，對引發電氣火災的主要因素（導線溫度、電流和剩餘(yu) 電流）進行不間斷的數據跟蹤與(yu) 統計分析，並將發現的各種隱患信息及時推送給企業(ye) 管理人員，指導企業(ye) 實現快速時間的排查和治理，達到消除潛在電氣火災安全隱患，實現“防患於(yu) 未然”的目的。
7.8 智慧消防
通過雲(yun) 平台進行數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現科學預警火災、網格化管理、落實多元責任監管等目標。原先針對“九小場所”和危化品生產(chan) 企業(ye) 無法有效監控的空白，適應於(yu) 所有公建和民建，實現了無人化值守智慧消防，實現智慧消防“自動化”、“智能化”、“係統化”、用電管理“精細化”的實際需求。
智慧消防看板
8、係統硬件配置
| 類型 | 型號 | 外觀 | 產(chan) 品功能 |
| 能源物聯網雲(yun) 平台 | Acrel-EIOT |
| 提供數據駕駛艙、電氣安全監測、電能質量分析、用電管理、預付費管理、充電樁管理、智能照明管理、異常事件報警和記錄、運維管理等功能，並支持多平台、多語言、多終端數據訪問 |
| 智能網關(guan) | AWT100-4G |
| 1路下行485，上行4G；WIFI、NB、LR網口其他規格可選 |
| ANet-1E2S1-4G |
| 上行：以太網、4G 下行：RS485 斷點續傳(chuan) ，多平台轉發，MQTT協議 | |
| 電力物聯網 儀(yi) 表 | ADW300-4G |
| 三相電壓、電流、功率、功率因數、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當月及上三月的電壓、電流、功率極值記錄；最大需量及上十二月曆史需量記錄；事件記錄、複費率、四象限電能及曆史電能記錄；支持4路開關(guan) 量輸入、2路開關(guan) 量輸出；支持4路測溫；支持1路剩餘(yu) 電流測量；支持本地顯示及按鍵設置；有功電能精度1級。 通訊方式：支持RS485通訊、Lora無線通訊、4G通訊；WIFI通訊 |
| ADW200 |
| 4路三相電壓、電流、功率、功率因數、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當月及上三月的電壓、電流、功率極值記錄；最大需量及上十二月曆史需量記錄；事件記錄、複費率、四象限電能及曆史電能記錄；支持12路開關(guan) 量輸入4路開關(guan) 量輸出；支持12路測溫4路剩餘(yu) 電流測量；有功電能精度1級。 通訊方式：RS485接口，支持Modbus-RTU協議 | |
| ADW210 |
| 4路三相電壓、電流、功率、功率因數、頻率測量；電壓電流相角、電壓電流不平衡度測量；電壓電流2-31次分次諧波及總畸變測量；當月及上三月的電壓、電流、功率極值記錄；最大需量及上十二月曆史需量記錄；事件記錄、複費率、四象限電能及曆史電能記錄；支持12路開關(guan) 量輸入4路開關(guan) 量輸出；支持12路測溫4路剩餘(yu) 電流測量；有功電能精度1級。 | |
| 單相電子式計量表 | DDS |
| 單相有功、無功電能計量，電參量測量：U、I 、P、Q、S、PF、F， LCD 顯示， RS485通訊，MODBUS-RTU 和 DL/T645 協議 |
| 單相電子式計量表 | DDSD |
| 單相電能計量：總電能計量（反向計入正向），3 個(ge) 月曆史電能數 據凍結存儲(chu) 電參量測量：U、I 、P、Q、S、PF、F 測量 LCD 顯示：8位段式 LCD 顯示按鍵編程：3按鍵可編程設置密碼、通訊地址、波特率、複 費率和通訊協議。 脈衝(chong) 輸出：L有功電能脈衝(chong) 輸出複費率：4個(ge) 時區、2 個(ge) 時段表、14 個(ge) 日時段、4 個(ge) 費率通訊： RS485接口， MODBUS-RTU 、 DL/T645-97 、 DL/T645-07 協議、紅外通訊 |
| 三相電子式計量表 | DTSD |
| 三相電能計量：有功電能計量（正、反向）、無功電能計量（正、反向）、 A、B、C 分相正向有功電能電參量測量： U、I 、 P、Q、S、PF、F諧波測量： 2~31 次諧波電壓電流LCD 顯示： 8 位段式 LCD 顯示、背光顯示按鍵編程：4 按鍵可編程通信、變比等參數脈衝(chong) 輸出： 有功脈衝(chong) 輸出、 無功脈衝(chong) 輸出 、時鍾脈衝(chong) 輸出LED 報警： 失壓、過壓報警 複費率及附帶功能：有源開關(guan) 量輸入 、 3 開關(guan) 量輸出 、 支持 4 個(ge) 時區、2 個(ge) 時段表、 14 個(ge) 日時段、4 個(ge) 費率、最大需量及發生時間 、上 48 月、上 90 日曆史凍結數據 、 日期、時間 通訊：紅外通訊、RS485 接口、 同時支持 Modbus、DL/T645測溫：支持 3 外置 NTC 測溫 |
| 單相電子式計量表 | ADL200 |
| 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。總電能計量（反向計入正向），3個(ge) 月曆史電能數據凍結存儲(chu) ；8位段式LCD顯示；有功電能脈衝(chong) 輸出；有功電能精度1級，無功電能2級。 |
| 三相電子式計量表 | ADL400 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。（正、反向）有功、無功電能計量；A、B、C 分相正向有功電能計量；2-31次諧波電壓電流；12位段式LCD顯示、背光顯示，電能精度0.5s級。 |
| 單相預付費電表 | DDSY-4G |
| 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量（正、反向），A、B、C分相正向有功電能，支持4個(ge) 時區、2個(ge) 時段表、14個(ge) 日時段、4個(ge) 費率最大需量及發生時間，實時需量，曆史凍結數據購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈衝(chong) 輸出；有功電能精度1級，無功電能0.5s級。 |
| 三相預付費電表 | DTSY-4G |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量。有功電能計量（正、反向），A、B、C分相正向有功電能，支持4個(ge) 時區、2個(ge) 時段表、14個(ge) 日時段、4個(ge) 費率最大需量及發生時間，實時需量，曆史凍結數據購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈衝(chong) 輸出；有功電能精度1級，無功電能0.5s級。 |
| 多功能電力儀(yi) 表 | AEM96 |
| 三相電力參數測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、複費率、最大需量、曆史電能統計、開關(guan) 量事件記錄、曆史極值記錄、31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）、開關(guan) 量、報警輸出通訊方式：RS485接口，支持Modbus-RTU 協議 |
| AEM72 |
| 三相電力參數測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、複費率、最大需量、曆史電能統計、開關(guan) 量事件記錄、曆史極值記錄、31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）、開關(guan) 量、報警輸出 通訊方式：RS485接口，支持Modbus-RTU 協議 | |
| ACR係列 |
| 三相所有電力參數、最大需量記錄（ACR320EFL）、分時電能統計及12月電能統計、日期時間顯示、LCD顯示、RS485通訊，事件記錄。 通訊方式：RS485，Prifibus-DP、以太網 | |
| APM係列 |
| 全電量測量，四象限電能，複費率電能，儀(yi) 表內(nei) 部溫度測量，總有功、總無功、總視在電能脈衝(chong) 輸出、秒脈衝(chong) 等可選。三相電流、有功功率、無功功率、視在功率實時需量及最大需量(包含時間戳)。電流、線電壓、相電壓、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、頻率、電流總諧波、電壓總諧波的本月極值和上月極值(包含時間戳)。中文顯示，有功電能0.2s級。通訊方式：RS485，Prifibus-DP、以太網 | |
| 直流電能表 | DJSF1352 |
| 1.精度：1級或0.5級，帶±12V電壓輸出用於(yu) 霍爾傳(chuan) 感器供電 2.測量：電壓、電流、功率、正反向電能，支持雙路計量。 |
| 智慧用電監測裝置 | ARCM300-Z |
| 三相（I、U、Kw、Kvar、Kwh、Kvarh、 Hz、cosΦ），視在電能、四象限 電能計量，單回路剩餘(yu) 電流監測， 4 路溫度監測，2 路繼電器輸出，2 路開關(guan) 量輸入，支持斷電報警上傳(chuan) |
| 電氣防火限流式保護器 | ASCP200-40B |
| 可實現短路限流滅弧保護，過載限流保護、內(nei) 部超溫限流保護、過電壓保護、漏電監測、線纜溫度監測等功能，1路RS485通訊，1路GPRS（或NB）無線通訊，額度電流0-40A，額定電流菜單可設 |
| 故障電弧探測器 | AAFD-DU |
| 監測故障電弧、漏電、溫度 兩(liang) 路無源幹接點（開關(guan) 量）輸入 兩(liang) 路無源常開觸點（開關(guan) 量）輸出 |
| 電瓶車充電樁 | ACX係列 |
| 充滿自停、斷電記憶、短路保護、過載保護、空載保護、故障回路識別、遠程升級、功率識別、獨立計量、告警上報。 支持投幣、刷卡，掃碼、免費充電， |
| 汽車充電樁 | AEV_AC007 |
| 額定功率7kW,單相三線製，防護等級IP65,具備防雷保護、過載保護、短路保護、漏電保護、智能監測、智能計量、遠程升級，支持刷卡、掃碼、即插即用。 通訊方式：4G、藍牙、Wifi 30KW、600KW、120KW多規格可選 |
| 電氣接點在線測溫裝置 | ARTM-Pn |
| 可監測電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、電能，可接收60個(ge) 無線溫度傳(chuan) 感器溫度 |
| ATC600 |
| ATC600有2種工作模式：終端(-C)、中繼(-Z)，可根據項目布局選擇配置。可接收240個(ge) 無線溫度傳(chuan) 感器溫度 | |
| 智能光伏采集裝置 | AGF-M係列 |
| 光伏電池串開路報警，可以配合組串電壓進行綜合判斷；帶3路開關(guan) 量狀態監測，用於(yu) 采集直流斷路器、防雷器等輸出空接點狀態；一次電流采用穿孔方式接入，安裝方便，安全性高；測量元件采用霍爾傳(chuan) 感器，隔離測量最大電流20A；電壓測量功能可測量母線電壓最高DC 1500V |
| 三遙單元 | ARTU係列 |
| 可擴展DIDO以及多路模擬量輸入輸出單元。 通訊方式：RS485接口，Modbus協議。可擴展2G、Lora、LoRAWAN、NB-IoT、4G、以太網 |
| 智慧照明 | ASL200係列 |
| 遙控輸出 兩(liang) 路無源幹接點（開關(guan) 量）輸入 兩(liang) 路無源常開觸點（開關(guan) 量）輸出 |
結語
對泛在電力物聯網在電力市場中的具體(ti) 應用進行了展望，並對關(guan) 鍵技術的研究進行歸納總結，得出如下結論：
電力係統結構和電力市場環境的變化，使得傳(chuan) 統的運行控製方法無法保證電網的安全經濟運行，繼續采用傳(chuan) 統運營模式的電力企業(ye) 無法適應開放電力市場下的角色轉變。大力建設泛在電力物聯網是突破傳(chuan) 統運行方式瓶頸、轉變電力工業(ye) 發展方向和理念的重大戰略舉(ju) 措，也是建設全球能源互聯網的必經之路。
2)基於(yu) 泛在電力物聯網技術所提出的綜合能源服務平台是連接電力工業(ye) 各個(ge) 環節的關(guan) 鍵，實現了開放電力市場下的能源交易、綜合能源服務以及增值業(ye) 務等多項功能，充分體(ti) 現了新時代電力係統“樞紐、平台和共享”的作用，為(wei) 電力工業(ye) 各環節的發展提供了良好的基礎。
3)為(wei) 實現綜合能源服務平台的體(ti) 係架構和相關(guan) 功能，還需要在電力物聯網終端設備、綜合通信網絡及信息安全和智能化物聯網管控平台等關(guan) 鍵技術領域加強研究。
參考文獻：
[1] 葛睿，陳龍翔，王軼禹，等.中國電力市場建設路徑優(you) 選及設計[J].電力係統自動化2017,41(24):10-15。
[2] 楊甲甲，趙俊華，文福拴，等.電力零售核心業(ye) 務架構與(yu) 購售電決(jue) 策[J].電力係統自動化，2017,41(14):10-23。
[3] 夏超鵬. 泛在電力物聯網在電力市場應用中的展望；國網江蘇省電力有限公司檢修分公司，江蘇省南京市210000。
[4] 安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) .2022.05版。
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