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电力能源物联网专家陈浩勇深度解读泛在电力物联网

北极星输配电网  来源:华泰证券研究所    2019/3/12 16:28:03  我要投稿  

北极星输配电网讯:【主持人】孙纯鹏/电新分析师【嘉宾】陈皓勇教授/博士生导师,研究方向为电力(能源)物联网、电力经济与电力市场,综合能源系统等。

【主持人-孙纯鹏】:各位新老朋友,大家晚上好。我是华泰证券电力设备新能源研究员孙纯鹏,今天整个电新板块在泛在电力物联网的带动下涨幅市场第一,相较于上一波的特高压行情,泛在电力物联网覆盖面更广、涉及的行业的上下游也更多,因此我们认为泛在电力物联网不仅局限于主题投资,它是贯穿未来电网3- 5年建设的行业机会。新一任的国网董事长寇伟提出把国网建成“一流的能源互联网企业”,这是泛在电力物联网提出的背景,也是新一任领导工作的重点和着力点。我们今天非常荣幸地邀请到了华南理工大学博士生导师陈皓勇教授,为大家解读一下能源互联网与泛在电力物联网的联系,以及未来国网在这一块的重点投资的方向。下面有请陈教授。

【陈皓勇】:大家晚上好,因为泛在电力物联网属于能源互联网的一个重要组成部分,所以我就从能源互联网开始介绍。能源互联网是来自于里夫金提出的Energy internet,他是美国著名学者专家,在《第三次工业革命》里面提出了能源互联网的愿景,他认为能源互联网有几大特征:

第一、以可再生能源为主要能源;

第二、支持超大规模的分布式发电系统以及分布式储能系统的进入;

第三、互联网技术实现广域的能源共享;

第四、交通信息电气化。

这个概念热起来应该是2015年的时候,我正在美国访问,那时候国内也开了很多相关的论坛。后来我一直在思考到底什么是能源互联网,这之前有一个智能电网的概念,后来我写了一篇文章,我认为实现能源互联网关键应该是以现有的可再生能源发电与智能电网的技术为基础,在这个基础上进一步建立物联互联、信息互联、商业互联,这三个层次的互联。现有基础技术包括可再生能源发电和智能电网技术。未来的电网趋势,我认为是三个互联,首先是物理互联,物理互联是多种能源形式的互联和综合应用,这就是我们说的综合能源系统;第二个信息互联是先进的信息中心技术,物联网就属于这个层次的一部分;第三个商业互联,我认为是奠定市场机制的建立和共享经济模式。

2015年也是新一轮电改元年,中共中央、国务院联合下发了9号文(2015年3月15号)。新能源电改的核心思想是管住中间,放开两头,实际上是让供需两侧来见面,电网就是变成一个所谓的通道、高速公路的角色,这就实现了商业互联。再后来我就进行了进一步的思考,在2017年、2018年的中国智能电网学术联会上两次提出了这三个互联,就是关于怎么样实现建立多能互补的系统,第二个是建立信息互联,就是能源物联网技术。所以说当时我是叫做“电力泛在物联网”,与现在国家电网公司叫做“泛在电力物联网”,其实就是有两个词的顺序不一样。

从能源互联网过度到泛在电力物联网应该是一个比较自然的阶段,属于能源互联网实现信息互联的基础。我在讲这个“泛在”,其实“泛在”是无处不在。其实电网本身就是一个泛在网,他的泛在网体现在它的电能,因为家家户户都要用电,已经是遍布全社会各个角落了;但是他的泛在仅体现在电能,没有体现到数据方面或者是信息方面,就是国家电网公司实现数据互联也是实现了泛在。我们现在看到的国家电网公司泛在电力物联网发展纲要是一个很宏大的计划,涉及整个系统。

我想在讲这个之前,我想讲一下物联网狭义的概念,核心概念实际上是实现数据的下沉,就是很多数据最后一公里就没有了,狭义的物联网解决的是这个问题。比如说我们的摩拜单车、OFO小黄,这实际上就是物联网的概念。它是一个小数据,实现低成本、低功耗、低数据、低频次、广覆盖场景,就是海量的小数据智能连接就能实现泛在感知。

现在有两类的主流技术,一类是非授权频谱的技术,这个就是以中兴主推的LoRa技术为代表,他是自己有机端,自己有终端,不需要运营商的网络。第二个是授权频谱的技术,就是过去蜂窝物联网,华为主推的以NB-LOT为主流的技术。这个是授权频谱,就是说这个频谱是管理的,是要授权的,非频谱技术等于说是没有人管的,他有可能是受干扰的,授权频谱受干扰比较小,实际上是过去2G、3G演进过来的授权,最后理论上是5G一统天下。

这种物联网到底包括几个环节呢?我们现在说物联网包括感知层、网络层、平台层、运营层,实际上感知层是各类的传感器,电表也属于感知层。对于感知层的数据要到网络层其实有两个步骤,最核心的是从感知层终端模组到物联网机端,这一块就是通过狭义物联网解决。终端要求功耗小,因为它希望不要老换电池,但同时又需要传输的距离比较远,这里面通过有一些先进的技术来解决这个问题。这个机端收集到数据以后,回传到平台系统。所以说网络层是有两个部分,一个是从终端模组到机端,是狭义物联网的核心技术;第二个就是从模组到后台信息系统,属于常规的网络技术,都可以属于物联网的一部分。

为什么我们刚才说现在海量的数据?一个是可再生能源的接入,新能源的市场化改革,还有能源互联网或者是互联网+智慧能源的背景,就产生了大量的数据。这些数据实际上是有巨大的价值,目前没有利用起来,而且他确实是泛在的,因为涉及到家家户户。我认为电网公司就是把这些数据真正的利用起来,这是国网做泛在电力物联网的初衷。我们讲基础数据难以下沉,就是这种小数据比较难获取,但是有很大的价值,同时是海量的。

这有几类的数据,比如说用户涉及居民的家庭、各种建筑、农工商业、企业、公共设施的数据。比如说居民家庭小数据有各种家用电器,用户电商及各种型号的开发,还有家庭用户内部的线路,还有一些表计等。还有车间的一些小数据,电动的工具、电动设备,还有电器的一些检测,智能管道等。另外还有建筑的小数据,比如说各类的中央空调、消防设施、电梯;另外城市基础设施也有一些小数据,比如说公共汽车、乘坐地铁、燃气、通讯等等这些小数据。对于我们电力系统本身在电力发生在配电各个环节也有一些小数据,比如说环境数据,比如说温湿度、水净、盐碱度、设备状态数据,比如说设备的温度等等。还有一些用电设备,比如说电暖隧道的环境数据,安全防范数据,还有电梯检测物的状态数据。还有一些电气设备的气象数据,比如说风速、温速度,能见度等。电力系统是使用最庞大的功能系统,他本身就是由许许多多的设备组成的,每个设备从出厂一直到报废,这种全寿命周期都可以用ID来管理的,这种用物联网技术才能实现全寿命周期的供应链管理,所以这也是物联网存在的价值之一。

在这些数据基础上我们可以干什么呢?比如以网络供应平台做业务。这些数据收集起来以后,可以建立在公共的云平台里面,可以建立智能的配电、智能用电、智慧园区,还有其他的综合能源的服务,也可以和用户建立很好的互动。刚才我讲了,这个物联网的构造一个是前端智能的感知层终端到终端的模组,模组到网端,这就是物联网无线核心技术。网端可以到云服务器平台,可以通过传统的运营商3G、4G网络,也可以通过电力专网,在这个平台的基础上可以建立各色各样的应用层,这就是从感知层到网络层、到平台层、最终到应用层的完整环节。

当前由电力物联网还在布局的阶段,物联网是一步一步发展起来的,所以一开始重点应该还是在感知层和网络层这两层的发展,因为这两层的基础建好以后,后面才可以建平台层,慢慢到后面才到应用层。国家电网公司一开始是投入阶段,有足够的经费来做感知层和网络层,所以说我认为一开始投资的话可能是在这个方面。

国家电网公司要在物联网的基础上提出了十大的关键任务,包括对内业务和对外业务,提高客户服务的体验。实现全息感知、泛在连接、开放共享、融合创新,需要把没有连接的设备和客户连接起来,要把没有贯通的业务贯通起来,没有共享的数据共享起来,形成跨专业数据共享的生态,并且把过去没有用好的数据价值挖掘起来。另外,由于电网存在被管道化的风险,因为中共中央9号文件要求就是管好中间,放开两头,希望把电网变成通道,供需两侧自主来选择。管道化对电网是一个风险,公网需要利用公司的电网基础设施和数据独特的优势资源大力培育先进的业务,在新的更高层次形成核心的竞争力。对内,国网要实现数据的圆,电网一张图,业务一条线。对外要广泛连接上下游资源,打造能源互联网的生态圈。

这里有一个例子,比如说电动汽车介入的话,可能要到不同的部门跑不同的事,以后物联网实现以后,他只要报一次这个环节就打通了,就是只跑一次。国家电网提出泛在电力物联网两个阶段的目标,一个是2019年到2021年,战略初步期,经过这3年的时间初步建成泛在电力物联网;到2024年是建成泛在电力物联网。建设内容包括对内业务、对外业务、数据共享、基础职能、技术公关、安全防护六个方向及十一个重点方向。

对内业务就是提升客户服务的水平,提升企业经营绩效,提升电网安全经济水平,实现清洁能源的消纳。对外的业务,第一个是打造智慧能源综合服务平台,第二个是培育发展新业务,第三个是构建能源生态体系。另外,实现数据共享基础,开展技术公关做芯片,提升网络安全。所以泛在电力物联网是一个很大的产业链,所以应该说是各个投资方面都会带来很多的机会。

【主持人-孙纯鹏】:谢谢陈教授,我抛砖引玉.我们都知道泛在电力物联网分四个阶层:感知层、网络层、平台层、应用层,在这个之中,感知层是最底层的,它最基本的单位是什么?除了我们现在配电终端、包括用电信息采集、智能电表这些,这些都是存量的设备,未来为了实现泛在电力物联网我们需要新增哪些设备和设施?

【陈皓勇】:除了电表,就是各色各样的传感器,从电力的角度,就是包括测温,电气设施环境,另外还有智能电表、智能充电桩、甚至漏电检测。另外还包括能效管理,智能建筑、智能消防,都需要各色各样不同的传感器,由不同的厂家研发、生产。

【主持人-孙纯鹏】:除了传感器之外,像这种低功耗的通讯单元有哪些产品?

【陈皓勇】:他是传感器到模组,模组和传感器结合起来,传感器的数据带给终端的模组,这个模组再给他的机端,再远程传输给平台。做物联网模组现在也有很多的厂家,其实它核心的技术还是国外的技术。比如说LoRa这一套是美国的公司,他有终端,也有机端,是一整套的产品,没有办法分离。大家只能在他提供的终端模组的基础上再进行开发。

【主持人-孙纯鹏】:这四个层级中,陈教授你觉得无论是短期的爆发力,还是长期的成长空间,分别对应哪个环节更好一点?你觉得四个层级里面,哪一个层级最先铺展开来?

【陈皓勇】:物联网发展有内在的逻辑顺序,没有感知层和网络层就没有办法做其他的东西,所以早期的话,感知层和网络层是关键,这一层的架构如果基本完善以后,平台肯定是关键的。平台层是做物联网本身网络的管理,第二个是提供对外的接口,包括他的操作系统等,也是基础设施。最后要产生价值还是要到应用层,所以说它是有一定的逻辑顺序,一步一步的发展。

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