淺談基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的電力能耗管理系統(tǒng)研究

圖4

4安科瑞為國(guó)家電網(wǎng)2021泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提供解決方案

安科瑞電氣深耕用戶側(cè)能效管理多年，逐漸完善了從電力物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)到終端傳感器的生態(tài)體系，在“源（電源）-網(wǎng)（電網(wǎng)）-荷（負(fù)荷）-儲(chǔ)（儲(chǔ)能）”各個(gè)環(huán)節(jié)加大研發(fā)投入，已經(jīng)形成“云（云平臺(tái)）-管（有線/無線物聯(lián)）-邊（邊緣計(jì)算）-端（終端設(shè)備）”的生態(tài)系統(tǒng)，參與泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，為國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)“三型兩網(wǎng)”提供解決方案，使用戶在任何時(shí)間、地點(diǎn)、人、物之間實(shí)現(xiàn)信息連接和交互，產(chǎn)生共享數(shù)據(jù)，從而為電網(wǎng)、發(fā)電、供應(yīng)商、用戶服務(wù)。

4.1云平臺(tái)

安科瑞電氣近年來已經(jīng)陸續(xù)推出變電所運(yùn)維云平臺(tái)、能源管理云平臺(tái)、智慧用電云平臺(tái)、環(huán)保用電監(jiān)管云平臺(tái)、充電樁（電動(dòng)汽車/自行車）運(yùn)營(yíng)管理云平臺(tái)、預(yù)付費(fèi)管理云平臺(tái)等云平臺(tái)解決方案等解決方案，并已經(jīng)廣泛應(yīng)用在多地國(guó)網(wǎng)公司用戶端業(yè)務(wù)、環(huán)保部門、安監(jiān)部門、住建部門等。

4.1.1變電所運(yùn)維云平臺(tái)

據(jù)統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)高供高計(jì)的工商業(yè)用戶數(shù)量達(dá)到200多萬戶，規(guī)模巨大，但是大部分日常的運(yùn)行維護(hù)工作比較傳統(tǒng)，普遍存在人力成本高、工作效率低、故障搶修時(shí)間長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防薄弱等問題。國(guó)網(wǎng)公司和眾多電力運(yùn)維公司正在搶占這塊巨大的市場(chǎng)，這是一個(gè)千億級(jí)別的市場(chǎng)。

AcrelCloud-1000電力運(yùn)維云平臺(tái)采用多功能電力儀表、無線通信、邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)及大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，通過智能網(wǎng)關(guān)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在本地，再定時(shí)向云平臺(tái)推送數(shù)據(jù)。平臺(tái)可同時(shí)接入數(shù)以千計(jì)的用戶變電站數(shù)據(jù)。平臺(tái)采集的數(shù)據(jù)包括變電所電氣參數(shù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，包括電流電壓功率、開關(guān)狀態(tài)、變壓器溫度、環(huán)境溫濕度、浸水、煙霧、視頻、門禁等信息，有異常發(fā)生10S內(nèi)通過短信和APP發(fā)出告警信號(hào)。平臺(tái)通過手機(jī)APP下發(fā)運(yùn)維任務(wù)到指定人員手機(jī)上，并通過GPS跟蹤運(yùn)維執(zhí)行過程進(jìn)行閉環(huán)，提高運(yùn)維效率，即時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行缺陷并做消缺處理。

4.1.2能源管理云平臺(tái)

Acrelcloud-5000能耗管理云平臺(tái)可適用于各個(gè)行業(yè)，如政府辦公建筑、工廠、教育建筑、醫(yī)療建筑、商業(yè)綜合體等，可通過局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)或者4G網(wǎng)絡(luò)采集不同區(qū)域多個(gè)建筑或單位的用能數(shù)據(jù)。

平臺(tái)采集建筑電、水、氣、冷熱量等能源消耗數(shù)據(jù)和光伏、風(fēng)力、儲(chǔ)能等新能源數(shù)據(jù)，對(duì)用能數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，按照區(qū)域、部門、用電設(shè)備類型進(jìn)行細(xì)分，提供同比、環(huán)比分析比較和用能數(shù)據(jù)追溯，同時(shí)可以提供尖峰平谷各時(shí)段用能數(shù)據(jù)和報(bào)表，幫助用戶梳理能源賬單明細(xì)和制定能源績(jī)效考核。

4.1.3環(huán)保用電監(jiān)管云平臺(tái)

近年來我們的環(huán)境質(zhì)量有了很大的改善，這都?xì)w功于國(guó)家層面對(duì)環(huán)保的重視和環(huán)保部門的有力監(jiān)察執(zhí)法。安科瑞針對(duì)環(huán)保監(jiān)察的痛點(diǎn)研發(fā)了環(huán)保用電監(jiān)管系統(tǒng)解決方案，助力環(huán)保部門堅(jiān)決打贏藍(lán)天碧水保衛(wèi)戰(zhàn)。

Acrelcloud-3000環(huán)保用電監(jiān)管平臺(tái)主要為環(huán)保監(jiān)察部門和產(chǎn)污排污企業(yè)服務(wù)，為環(huán)保部門提供在線監(jiān)管和執(zhí)法依據(jù)，為生產(chǎn)企業(yè)提供設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控和產(chǎn)污排污數(shù)據(jù)記錄。

平臺(tái)采集生產(chǎn)企業(yè)總用電量、生產(chǎn)用電和治污設(shè)備用電量，進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，及時(shí)給出環(huán)保設(shè)備異常運(yùn)行信號(hào)或企業(yè)異常生產(chǎn)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)全過程防控。前端設(shè)備采用不停電免接線方案采集用電數(shù)據(jù)，經(jīng)LORA無線上傳到環(huán)保數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，再通過4G上傳平臺(tái)服務(wù)器或縣、市、省級(jí)環(huán)保平臺(tái)。各地環(huán)保部門通過污染防治設(shè)施用電實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)排污企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行無死角、全流程監(jiān)控，達(dá)到變?nèi)朔罏樾畔⒒挤?，從事后處罰到介入式執(zhí)法，扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)依靠人力、經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核查的狀態(tài)，為環(huán)保監(jiān)管開辟更加切實(shí)、有效的監(jiān)管方式，形成長(zhǎng)效機(jī)制。

4.1.4智慧用電云平臺(tái)

據(jù)應(yīng)急管理部網(wǎng)站數(shù)據(jù)，2016~2018年期間因?yàn)殡姎庠驅(qū)е碌幕馂?zāi)占總數(shù)的百分之三十到百分之三十四左右，其中2018年國(guó)內(nèi)共接報(bào)火災(zāi)23.7萬起，因違反電氣安裝使用規(guī)定引發(fā)的火災(zāi)占總數(shù)的百分之三十四，較大和重大火災(zāi)事故中，電氣火災(zāi)的比例更高。國(guó)務(wù)院、公安部消防局以及各省市自治區(qū)直轄市紛紛出臺(tái)文件推廣智慧用電，從源頭上預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生，現(xiàn)用電管理平臺(tái)已在九小場(chǎng)所、三合一場(chǎng)所、養(yǎng)老福利院、醫(yī)療場(chǎng)所、學(xué)校、金融網(wǎng)點(diǎn)等人員密集場(chǎng)所廣泛開展。

安科瑞Acrelcloud-6000用電管理云平臺(tái)對(duì)電氣引發(fā)火災(zāi)的主要因素（線纜溫度、漏電電流、負(fù)荷電流、電壓）進(jìn)行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計(jì)分析，通過2G/NB-IOT/4G方式采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣線路和用電設(shè)備存在的隱患（如：線纜溫度異常、過載、過壓、欠壓及漏電等）并通過短信、APP推送、自動(dòng)語音呼叫等方式及時(shí)預(yù)警，有效防止電氣火災(zāi)的

發(fā)生。系統(tǒng)可以顯示所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的漏電電流等電氣參數(shù)和線纜溫度，并支持巡檢記錄和派單操作，提供隱患分析報(bào)告，實(shí)時(shí)評(píng)估企業(yè)用電狀態(tài)。

4.1.5電動(dòng)汽車/電瓶車充電樁運(yùn)營(yíng)管理云平臺(tái)

電動(dòng)汽車現(xiàn)已成為廣泛使用的綠色能源交通工具，Acrelcloud-9000充電樁運(yùn)營(yíng)管理云平臺(tái)系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)接入系統(tǒng)的充電樁站點(diǎn)和各個(gè)充電樁進(jìn)行不間斷地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控，同時(shí)對(duì)各類故障如充電機(jī)過溫保護(hù)、充電機(jī)輸入輸出過壓、欠壓、絕緣檢測(cè)故障等一系列故障進(jìn)行預(yù)警；用戶通過微信小程序掃描二維碼，進(jìn)行支付后，系統(tǒng)發(fā)起充電請(qǐng)求，控制二維碼對(duì)應(yīng)的充電樁完成電動(dòng)汽車的充電過程。充電樁可選配WIFI模塊或GPRS模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，配合加密技術(shù)和秘鑰分發(fā)技術(shù)，基于TCP/IP的數(shù)據(jù)交互協(xié)議，與云端進(jìn)行直連。

電動(dòng)自行車數(shù)量越來越多，解決了老百姓短距離出行問題，但是和電動(dòng)自行車相關(guān)的和火災(zāi)事故新聞也屢見不鮮，有逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，給社會(huì)帶來了很大的損失，成為人民生命和財(cái)產(chǎn)的一個(gè)隱患?；陔妱?dòng)自行車火災(zāi)的危害和特點(diǎn)，各級(jí)政府部門發(fā)文對(duì)電動(dòng)自行車火災(zāi)的整治都放在規(guī)范停放和充電行為上。安科瑞Acrelcloud-9500充電樁運(yùn)營(yíng)管理云平臺(tái)，針對(duì)電動(dòng)自行車火災(zāi)治理提供充電管理、資產(chǎn)管理和交易管理的一攬子解決方案，解決充電難、管理難和收費(fèi)難的問題，可應(yīng)用于商業(yè)樓宇、小區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院等場(chǎng)所設(shè)置的電動(dòng)自行車充電場(chǎng)所的運(yùn)營(yíng)管理。

4.1.6物業(yè)小區(qū)預(yù)付費(fèi)管理云平臺(tái)

安科瑞遠(yuǎn)程預(yù)付費(fèi)系統(tǒng)可以針對(duì)各商業(yè)綜合體、小區(qū)、寫字樓、辦公樓、酒店式公寓等物業(yè)，學(xué)校、工廠宿舍的后勤管理部門以及連鎖超市、大型物業(yè)分布式財(cái)務(wù)操作，在線支付，總部財(cái)務(wù)扎口等。目前Acrelcloud-3000預(yù)付費(fèi)管理系統(tǒng)已經(jīng)成功在上述各場(chǎng)景得到廣泛的應(yīng)用并已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行多年，適用于物業(yè)公司對(duì)小區(qū)、辦公和商鋪?zhàn)鈶舻乃婎A(yù)付費(fèi)管理，或者學(xué)校對(duì)學(xué)生宿舍的用電預(yù)付費(fèi)和用電管控系統(tǒng)。

4.2有線/無線物聯(lián)

安科瑞根據(jù)多年來的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合用戶實(shí)際需求，開發(fā)了各類有線、區(qū)域無線、廣域無線通訊產(chǎn)品，包括網(wǎng)關(guān)和終端設(shè)備。支持RS485、以太網(wǎng)、LORA、ZigBee、GPRS、4G、NB-IOT等多種通訊方式，隨著5G建設(shè)步伐的加快，未來將會(huì)有越來越多的通訊方式融入產(chǎn)品，服務(wù)于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。

4.3邊緣計(jì)算

安科瑞針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)了多款智能網(wǎng)關(guān)，采用嵌入式系統(tǒng)和邊緣計(jì)算技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)采集和存儲(chǔ)終端設(shè)備數(shù)據(jù)，并根據(jù)云平臺(tái)的需要，采用不同的協(xié)議和云平臺(tái)對(duì)接。所有數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、異常報(bào)警觸發(fā)邏輯均在網(wǎng)關(guān)就地設(shè)置，網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后補(bǔ)傳數(shù)據(jù)，斷點(diǎn)續(xù)傳，提高數(shù)據(jù)可靠性。

4.4終端設(shè)備

針對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，安科瑞陸續(xù)推出多款物聯(lián)網(wǎng)儀表，應(yīng)用在不同場(chǎng)合以滿足不同需求，2019年全年各類終端儀表出貨量超過185萬臺(tái)。

4.5安科瑞產(chǎn)品在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

近兩年來，安科瑞已經(jīng)陸續(xù)參與江蘇省部分縣市電力公司的用戶端能源管理平臺(tái)、云南省網(wǎng)綜合能源服務(wù)平臺(tái)、上海嘉定區(qū)147所學(xué)校電力運(yùn)維平臺(tái)等相關(guān)平臺(tái)的建設(shè)，提供了包括云平臺(tái)、智能網(wǎng)關(guān)、終端設(shè)備等產(chǎn)品，各類用戶端云平臺(tái)在國(guó)內(nèi)各地運(yùn)行案例700多套，并且根據(jù)用戶需求不斷完善產(chǎn)品功能，這些項(xiàng)目就是未來泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的一部分。

“能源互聯(lián)網(wǎng)的春天到了，因其所能，它必將成為充滿活力的新型能源業(yè)態(tài)?！北M管針對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)還有一些不同的聲音，但是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)悄無聲息的鋪開來，融入能源互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)建設(shè)的方方面面。

5結(jié)束語

本文首先從感知層、計(jì)算層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層入手，分析泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基本概念和整體網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。進(jìn)而介紹了電力能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)所涉及到的幾種較為重要的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)。從設(shè)計(jì)、開發(fā)分析和說明以及運(yùn)行等維度，闡述了華北電力大學(xué)揚(yáng)中智能電氣研究的電力能耗監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，展示了一個(gè)智慧能源綜合服務(wù)平臺(tái)，以期為相關(guān)領(lǐng)域后續(xù)研究提供參考。

 

參考文獻(xiàn)

[1] 朱鵬,朱國(guó)義,楊順,周健.基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的電力能耗管理系統(tǒng)研究

[2] 童光毅. 關(guān)于當(dāng)代能源轉(zhuǎn)型方向的探討.智慧電力.2018

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版

 

作者簡(jiǎn)介

張娟，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)橹悄苷彰鞯难邪l(fā)與應(yīng)用