引言
電力工業(yè)市場化改革使得電力交易的方式逐步從計劃模式向市場模式的方向過渡，但是由于可再生能源、分布式發(fā)電和需求側響應等新興技術和機制的出現(xiàn)，電力市場的發(fā)展將面臨一系列新的挑戰(zhàn)[16]。為應對新時代電力系統(tǒng)發(fā)展的挑戰(zhàn)，2019年1月，國家電網(wǎng)有限公司工作會議上第一次提出“三型兩網(wǎng)"的新時代戰(zhàn)略目標,打造“樞紐型"、“平臺型"和“共享型"企業(yè)，建設運營堅強智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，成為我國現(xiàn)代電力工業(yè)發(fā)展的“航向標"。
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術在電力系統(tǒng)中的高級應用，其充分融合了現(xiàn)代通信、大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等技術，依托智能電網(wǎng)的基礎，構建一個萬物互聯(lián)和人機交互的信息物理融合系統(tǒng)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設將很大程度地提高電力系統(tǒng)的智能化程度，實現(xiàn)電力系統(tǒng)運行狀態(tài)感知，優(yōu)化配置各類資源，靈活提供多樣化服務，為建立全球能源互聯(lián)網(wǎng)邁下堅實的一步。
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)受到了能源、互聯(lián)網(wǎng)和設備制造等領域研究人員的廣泛關注。目前已有很多學者對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的釋義實施策略和關鍵技術等內容進行了研究和展望，討論了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在輸變電設備和智能配電網(wǎng)等領域中的應用。從物聯(lián)網(wǎng)和泛在網(wǎng)絡技術層面入手，分析了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的含義、技術要求和應用場景。文獻從終端層、網(wǎng)絡層和平臺層分別指出，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)構建過程中的關鍵技術主要包含物聯(lián)網(wǎng)設備研發(fā)、通信協(xié)議、網(wǎng)絡安全和海量數(shù)據(jù)分析及處理等。文獻根據(jù)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(lián)網(wǎng)在對應領域的建設方案和應用場景，分析了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術應用之后對電網(wǎng)運行管理和技術發(fā)展等方面帶來的影響。目前，針對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電力市場中應用的研究還比較少，文獻提出了一種基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術的電力市場主動服務感知共享平臺的架構和設想，但對于共享平臺具體運行模式和主要功能研究較少。
本文在前人研究的基礎上，討論了新時代電力系統(tǒng)結構的變化和存在的問題，分析了電力企業(yè)角色的轉變和面臨的挑戰(zhàn)。針對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電力市場中的應用，提出了一種綜合能源服務及交易平臺，并討論了該平臺具備的功能和帶來的經(jīng)濟、社會效益。最后，對面向電力市場的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術進行了討論。
1、新時代電力工業(yè)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)
1.1電力系統(tǒng)結構的轉變
隨著技術的不斷發(fā)展和環(huán)境問題的日益突出，當今電力系統(tǒng)在“發(fā)、輸、配、用"等各個方面都發(fā)生了顯著的變化。其表現(xiàn)為：發(fā)電側逐漸從過去的傳統(tǒng)能源集中發(fā)電方式轉變?yōu)榧惺桨l(fā)電與分布式發(fā)電、傳統(tǒng)能源發(fā)電與可再生能源發(fā)電并存的方式，由于發(fā)電側出現(xiàn)了大量的風力和光伏等可再生能源，導致系統(tǒng)電源側的隨機性和可調整性受到很大的影響。輸電側逐漸從過去的以超高壓電網(wǎng)為主網(wǎng)架的局部互聯(lián)方式轉變?yōu)橐蕴馗邏弘娋W(wǎng)為骨干網(wǎng)架的廣泛互聯(lián)方式，大容量、遠距離的特高壓交直流混合輸電的出現(xiàn)，導致系統(tǒng)的運行特性和穩(wěn)定特性發(fā)生重大變化。配電側用戶數(shù)量以及用電負荷種類的增多，導致配電網(wǎng)的網(wǎng)架結構和承載的功能正在發(fā)生改變，由于用戶多樣性的用能需求，配電網(wǎng)的角色已經(jīng)由傳統(tǒng)的單向電能提供逐漸轉變?yōu)殡p向能量互動。隨著智能終端、分布式發(fā)電和電動汽車的普及，用電側已經(jīng)具備了一定程度的參與電網(wǎng)動態(tài)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。
新時代電力系統(tǒng)的組成和所承載的功能已經(jīng)發(fā)生了顯著的轉變，因電源、網(wǎng)架和負荷的變化而導致的系統(tǒng)備用容量不足、頻率/電壓穩(wěn)定性差和諧波含量高等問題日益凸顯。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)調控往往采用棄風、棄光和增加備用容量等措施維持系統(tǒng)穩(wěn)定，但這種方式會導致新能源利用率不高、投資成本過大和輸電通道傳輸容量無法充分利用等問題，無法從根本上保證系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟運行。因此，建設泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，提高電力系統(tǒng)全網(wǎng)絡的智能化水平，實時感知當前電網(wǎng)的運行狀態(tài)，優(yōu)化調整系統(tǒng)的運行方式和精細控制各方面現(xiàn)有的調節(jié)容量，是適應新時代電網(wǎng)調控的可行方案。
1.2電網(wǎng)公司角色的轉變
伴隨著電力體制改革和供給側結構性改革的不斷深化，電網(wǎng)公司和傳統(tǒng)的電信運營商一樣，面臨著被“管道化"的可能。過去的20年，互聯(lián)網(wǎng)和移動通信飛速發(fā)展，然而在這個發(fā)展的風口上，不斷崛起的是各大互聯(lián)網(wǎng)公司，而提供基礎服務的三大電信運營商不僅沒有從中獲得太多的紅利，反而逐步失去了市場中的主動權。這是由于在移動通信發(fā)展初期，運營商是典型的內容提供商，其直接與客戶群體聯(lián)系，為客戶群體提供通話和短信等業(yè)務并收取費用。
然而隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，移動數(shù)據(jù)流量成為了移動通信的主角，各大運營商所能提供的服務幾乎沒有差異。客戶對于運營商提供短信和通話服務的黏性逐漸轉變?yōu)閷ヂ?lián)網(wǎng)內容的黏性，導致過去運營商直接面向客戶的場景轉變?yōu)榛ヂ?lián)網(wǎng)公司直接面向客戶，而運營商只提供通信“管道"的現(xiàn)狀，如圖1所示?；ヂ?lián)網(wǎng)公司通過自身推出的各項服務吸引了大批客戶之后，其所提供的服務將不僅僅限于這些基礎業(yè)務，還可以利用大量的客戶群體提供各類增值業(yè)務(如廣告和理財服務等,并從中獲得更大的利潤。比較有代表性的例子包括，現(xiàn)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統(tǒng)的電話和短信業(yè)務，而社交平臺的作用也不僅限于社交，其還提供了公眾號的推廣服務、內嵌其他小程序的廣告服務和電子貨幣的理財服務等。在這個過程中，運營商已經(jīng)失去了市場的主動權，不僅無法獲得互聯(lián)網(wǎng)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。
從電信運營商被“管道化"的現(xiàn)象中不難發(fā)現(xiàn)，電力作為一種類似于移動數(shù)據(jù)的無差別商品，隨著開放的電力市場逐步完善，如果電網(wǎng)公司繼續(xù)堅持傳統(tǒng)的電網(wǎng)建設和運營業(yè)務，就會逐步失去客戶，逐漸變成為新型能源服務提供基礎支撐的“管道化"企業(yè)。因此在新時代電網(wǎng)公司必須改變傳統(tǒng)的業(yè)務模式和商業(yè)模式，加快推動電網(wǎng)向智能化和物聯(lián)網(wǎng)化的新階段轉型，打破傳統(tǒng)通過購銷價差獲得盈利的單一模式，在萬物互聯(lián)的新時代積極開辟新的經(jīng)營方式和發(fā)展理念。
1.3發(fā)電企業(yè)角色的轉變
與電網(wǎng)公司不同，在開放的電力市場環(huán)境下，發(fā)電企業(yè)可以成立售電公司，直接與用電客戶進行交易，并具備了一定程度上的自主定價權。發(fā)電企業(yè)進入電力市場，一方面能促進企業(yè)降本增效，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益；另一方面也使得企業(yè)面臨市場化的挑戰(zhàn)，增加了企業(yè)的經(jīng)營風險。由于受傳統(tǒng)壟斷式的運營方式所限，發(fā)電企業(yè)對于電力市場的了解很少，在電力營銷和用戶側服務方面的經(jīng)驗非常欠缺。如何打開售電渠道、提高企業(yè)的市場占用率是發(fā)電企業(yè)立足開放電力市場必須解決的問題。
為應對市場化所帶來的機遇與挑戰(zhàn)，首先，發(fā)電企業(yè)必須加強電力營銷與宣傳的力度，不斷擴大自身的用戶群體，充分利用信息化網(wǎng)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，為增強電力用戶與發(fā)電企業(yè)產(chǎn)品之間的黏性，企業(yè)必須準確獲取用戶的用能信息和習慣，針對不同的用戶群體推出精細化、個性化的服務，合理安排各種類型的優(yōu)惠政策，突出企業(yè)的特點，增強核心競爭力。
2、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電力市場中的應用場景
2.1綜合能源服務及交易平臺架構
在一個技術條件齊備和市場管理機制成熟的開放電力市場下，電力系統(tǒng)中的發(fā)電側和購電側市場化，人們可以靈活地參與到電力的交易中來。其中：發(fā)電側既包含了傳統(tǒng)的發(fā)電集團，也包含了個人的小水電、分布式新能源以及電動汽車等；而購電側則包含了工廠等大客戶以及居民等個人客戶。需要注意的是，除了專門的發(fā)電集團以外，其他客戶可以根據(jù)自己當前的電能需求、個人電源當前能發(fā)出的電量以及上網(wǎng)的實時電價，決定是從電網(wǎng)購電還是向電網(wǎng)售電。
在上述開放的電力市場下，依托泛在電力物聯(lián)網(wǎng)構建一個綜合能源服務及交易平臺(以下簡稱“綜合能源服務平臺"),并開發(fā)相應的電腦和手機客戶端。所有參與電力交易的企業(yè)和個人可以通過實名制賬戶進入綜合能源服務平臺，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臺的核心業(yè)務和基礎功能。所有需要參與電力能源交易的企業(yè)和個人需向有關部門及運營的電網(wǎng)公司提出開戶請求，獲得審核批準之后，可以登錄綜合能源服務平臺。
發(fā)電企業(yè)是典型的售電側客戶，其根據(jù)發(fā)電調度計劃和電力需求的情況，決定當前該企業(yè)的售電電價并將這部分電能像商品一樣在綜合能源服務平臺上“上架"。待用電客戶通過綜合能源服務平臺買走該部分電能之后，發(fā)電企業(yè)將對應容量的電能輸送上網(wǎng)。
大型的企業(yè)及工廠是典型的購電側客戶，其根據(jù)企業(yè)的電能需求和自身的用能特點，在綜合能源服務平臺上選擇價格合適的售電商。與對應的售電商簽訂購買協(xié)議并支付費用之后，購電企業(yè)獲得對應容量電能的使用權限。
個人用戶在不同的場景下既可能是售電側客戶，也可能是購電側客戶?？紤]當用戶家庭安裝有分布式小型發(fā)電及儲能系統(tǒng)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。當個人的分布式發(fā)電系統(tǒng)所供電能超出了目前個人所需的電能時，用戶可以將這部分多余的電能定價后在綜合能源服務平臺上“上架";而當分布式發(fā)電不能滿足自身需求時，用戶則可以在平臺上向發(fā)電企業(yè)或其他個人賣家購買電能。
在此過程中，綜合能源服務平臺相當于為售電和購電的客戶提供了一個實時交易的平臺。售電側和購電側客戶只需要在平臺上完成交易，負責運營的電網(wǎng)公司作為中間層負責電能的傳輸、調度和功率平衡，并從中收取一定比例的過網(wǎng)費和手續(xù)費。對于發(fā)電企業(yè)，綜合能源服務平臺為其提供了廣大的客戶群體，解決了企業(yè)的售電渠道問題并降低了市場化運營的風險。對于用電客戶，綜合能源服務平臺為其提供了更多的選擇，可以根據(jù)自身用能的特點選擇的售電商，從而降低自身的用電成本。另外，對于具備發(fā)電能力的用電客戶，綜合能源服務平臺為其提供了良好的電力交易環(huán)境，有利于分布式電源廣泛接入和各類能源綜合利用。對于電網(wǎng)公司，其依托傳輸通道和調度管理的核心地位，擁有了綜合能源服務平臺的運營權，后續(xù)可在平臺上繼續(xù)開發(fā)高級應用，為企業(yè)發(fā)展注入新的動力。
2.3電力需求側響應
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的頻率和電壓調節(jié)主要通過供給側改變有功和無功出力的方式實現(xiàn)，這種傳統(tǒng)的調節(jié)方法增大了系統(tǒng)的備用容量和投資成本。利用綜合能源服務平臺上靈活的電力交易機制，可以通過市場化的調節(jié)手段鼓勵用電客戶主動參與到電網(wǎng)的調節(jié)中，從而實現(xiàn)電力的需求側響應。
在電力使用的高峰期，由于電力需求緊張，各個售電商會提高電價。此時為了降低用電成本，企業(yè)和工廠會將部分耗能或者不緊急的業(yè)務推遲到用電低谷時期，而個人客戶也會將部分可轉移負荷(洗衣機、洗碗機和電動汽車充電等)推遲到用電低谷時期。此外，為了賺取更多的售電收益，具備發(fā)電能力的個人用戶還會將儲能系統(tǒng)和電動汽車中多余的電能反送上網(wǎng)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。
而在電力使用的低谷時期，由于電價便宜，工廠和企業(yè)可進行大規(guī)模的生產(chǎn)。個人客戶此時可以開始可轉移負荷的用電，同時給自己的儲能系統(tǒng)和電動汽車進行充電。
通過電價激勵的手段，電力客戶會逐漸轉變自己的用電習慣，主動參與到電力系統(tǒng)的調節(jié)中。這不僅可以提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)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，使用戶從中獲得一部分經(jīng)濟利益。
2.4增值業(yè)務
2.4.1增值業(yè)務模式
增值業(yè)務是綜合能源服務平臺一大新的經(jīng)濟增長極，也是平臺型業(yè)務的優(yōu)勢，現(xiàn)代社會每個人都需要參與到電力交易中來，因此綜合能源服務平臺將會成為擁有客戶占有率的企業(yè)平臺。利用如此龐大的客戶群體，可以通過提供相關的高級應用和增值服務進一步挖掘綜合能源服務平臺的潛在價值。
2.4.2能源服務一站化解決
隨著分布式發(fā)電和電動汽車等技術的快速發(fā)展，出于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(fā)電系統(tǒng)以及電動汽車充放電裝置，綜合能源服務平臺可以為客戶提供從方案設計到產(chǎn)品選型再到施工安裝的一站式綜合能源解決方案。對于有相關需求的客戶，可在綜合能源服務平臺上填報自己的需求和安裝地址，之后會由專人對現(xiàn)場情況進行查看并出具設計方案和設備清單。客戶可以在綜合能源服務平臺的電力商城中選購安裝所需要的各類部件，付款后再由專人配送到家并負責安裝。
2.4.3電力商城
以能源服務為契機，推進綜合能源服務平臺中電力商城業(yè)務的進一步拓寬，打造專業(yè)電力領域的網(wǎng)上商場。所有經(jīng)過認證的國內外電力設計及設備制造的廠家，都可以在電力商場中銷售電力設備及技術服務。通過在產(chǎn)品安裝和售后服務等方面的專業(yè)優(yōu)勢，提高電力商城相比于其他平臺的競爭力。
2.4.4智能購售電
在開放的電力市場下，電價隨著時間和需求不斷波動。為了提高客戶用電的經(jīng)濟性，可以利用大數(shù)據(jù)和優(yōu)化算法為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臺上設定某段時間之內所需交易的電量之后，智能購售電程序將在這段時間內不斷尋找售電商進行購買，或尋找的售電時間和電價進行出售。此外，在用戶配備有儲能系統(tǒng)的情況下，智能購售電業(yè)務還可以利用波動的電價，通過低價買入和高價賣出的方式獲得部分利潤。
2.4.5貨幣金融業(yè)務
為了實現(xiàn)綜合能源服務平臺上能源交易的功能，貨幣交易是該平臺不能缺少的環(huán)節(jié)。用戶將自己的銀行卡與個人賬戶綁定，并將真實貨幣與平臺上的虛擬貨幣進行兌換后方可進行能源交易。由于在綜合能源服務平臺上任何時間都可以將虛擬貨幣兌換為等價的電能，實現(xiàn)了該平臺上虛擬貨幣的“實體化",保證了此虛擬貨幣的價值。為了鼓勵用戶將貨幣存入平臺內，綜合能源服務平臺可以進一步開發(fā)貨幣基金、理財產(chǎn)品等金融業(yè)務，將能源的平臺進一步轉變?yōu)榻鹑诘钠脚_。
3、面向電力市場的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關鍵
技術為構建本文所提出的綜合能源服務平臺的體系架構和相關功能，實現(xiàn)全系統(tǒng)能源流、信息流、業(yè)務流的一體化融合，應當在狀態(tài)感知、信息交互和數(shù)據(jù)處理等各環(huán)節(jié)著重發(fā)展以下關鍵技術。
3.1 電力物聯(lián)網(wǎng)終端設備
智能化采集終端和用戶終端是綜合能源服務平臺的“神經(jīng)末梢",一方面，其可以采集電力設備的狀態(tài)信息和用戶的用能信息等原始數(shù)據(jù)，從而準確判斷當前系統(tǒng)的運行狀態(tài)，優(yōu)化系統(tǒng)的運行方式和潮流大小，提前發(fā)現(xiàn)故障隱患并評估運行的安全風險。另一方面，基于優(yōu)化的運行方式，終端設備可以實時發(fā)布當前的電能需求，調整電網(wǎng)的拓撲結構，準確控制各電源的出力，優(yōu)化調整用戶的用電模式。
若要發(fā)展電力物聯(lián)網(wǎng)智能終端設備，首先，應在當前系統(tǒng)已有的電壓電流互感器、各類傳感器和用戶側智能電表的基礎上，解決數(shù)據(jù)種類單一和信息交互能力不強的問題。其次，針對系統(tǒng)中新型的分布式發(fā)電單元、用戶側智能家電和電動汽車等設備，開發(fā)對應的智能傳感接口設備，實現(xiàn)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。最后，由于電力設備長期運行在復雜多變的環(huán)境中，電磁場、溫濕度和壓力大小都會對傳感器的運行產(chǎn)生影響。因此，電力物聯(lián)網(wǎng)終端設備在面對復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(shù)據(jù)的初步處理和可靠性評估的能力
3.2 綜合通信網(wǎng)絡及信息安全
綜合通信網(wǎng)絡是綜合能源服務平臺的“傳輸媒介",其可為設備狀態(tài)信息、電力交易信息和調度控制命令等多種類型的業(yè)務提供可靠、安全的信息交互通道。
綜合能源服務平臺不僅涉及電力系統(tǒng)中設備運行的狀態(tài)信息，還需要處理海量的電力客戶用能信息，通信網(wǎng)絡所覆蓋的范圍更廣、程度更深且形式更加復雜。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中采用的電力線載波和專用光纖通信等“點對點"的有線通信方式，存在施工復雜、投資成本高且使用環(huán)境受限的弊端，因此泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的通信網(wǎng)絡應根據(jù)實際工況和經(jīng)濟成本等因素，靈活選擇局域網(wǎng)Zigbee和5G等新興的各類有線和無線通信方式進行組網(wǎng)3。另外，針對不同對象所使用的不同通信方式，為了保證各類設備的接入，需要制定泛在電力物聯(lián)網(wǎng)專用的通信標準,構建具備設備自識別、自動注冊和跨平臺信息交互的通信協(xié)議。
在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的背景下，電力系統(tǒng)所承載的功能全且業(yè)務廣，除了傳統(tǒng)的電力流以外，大量的業(yè)務流、資金流和各類用戶的私人信息都需要在通信網(wǎng)絡中進行交互，因此信息安全對于電網(wǎng)安全運行的重要性不言而喻。但由于開放性終端設備和雙向數(shù)據(jù)流通的出現(xiàn)，以及數(shù)據(jù)通信外網(wǎng)與電力專用內網(wǎng)的并存，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的信息安全問題也受到了嚴重的挑戰(zhàn)。針對信息安全問題，一方面，需要建立終端設備安全防護體系，加強對接入終端設備的身份認證和訪問權限的控制,過濾并攔截部分可信度較低的信息以及可能的惡意操作等。另一方面，需要對通信網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)進行安全管控，通信雙方可以采用數(shù)據(jù)加密技術或者安全路由技術等手段，保證數(shù)據(jù)傳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(lián)網(wǎng)管控平臺
智能化物聯(lián)網(wǎng)管控平臺是綜合能源服務平臺的“控制中心",其通過對海量的狀態(tài)信息進行分析和處理，從而對目前系統(tǒng)的運行狀態(tài)做出整體的判斷，并為系統(tǒng)的運行控制和各類用戶的電力交易提供指導。
綜合能源服務平臺中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來源多樣、格式復雜且冗余度高，雖然各類信息中所隱含的信息價值很大，但各類信息之間的關聯(lián)性不直觀，因此物聯(lián)網(wǎng)管控平臺必須具備數(shù)據(jù)的分類匯總、分析處理和信息挖掘的功能。對于系統(tǒng)中的原始數(shù)據(jù)，首先，應對各類型的數(shù)據(jù)進行分類匯總，解決當前電力系統(tǒng)信息碎片化存儲的問題，打破信息的孤島，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的互聯(lián)共享。其次，應用數(shù)據(jù)融合技術在冗余的數(shù)據(jù)中對同類型的數(shù)據(jù)進行分類，對有用的數(shù)據(jù)進行篩選，從而減小通信和數(shù)據(jù)存儲的壓力，提高數(shù)據(jù)分析的可信度。最后，針對篩選后的數(shù)據(jù)，應用大數(shù)據(jù)挖掘分析技術，從數(shù)據(jù)中分析得出當前電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)等深層次信息，并為綜合能源服務平臺中的電能交易、需求側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(lián)網(wǎng)平臺概述
Acrel-EIoT能源物聯(lián)網(wǎng)開放平臺是一套基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺，建立統(tǒng)一的上下行數(shù)據(jù)標準，為互聯(lián)網(wǎng)用戶提供能源物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務的平臺。 用戶僅需購買安科瑞物聯(lián)網(wǎng)傳感器，選配網(wǎng)關，自行安裝后掃碼即可使用手機和電腦得到所需的行業(yè)數(shù)據(jù)服務。
該平臺提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)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，并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問。
5、應用場所
本平臺適用于公寓出租戶、連鎖小超市、小型工廠、樓管系統(tǒng)集成商、小型物業(yè)、智慧城市、變配電站、建筑樓宇、通信基站、工業(yè)能耗、智能燈塔、電力運維等領域。
6、組網(wǎng)結構
7、平臺功能
7.1 可定制駕駛艙
可定制化的駕駛艙：可根據(jù)客戶的行業(yè)特性，行業(yè)需求，經(jīng)過培訓的工程或調試人員自行繪制客戶所需的駕駛艙頁面。例如下圖所示的智慧物業(yè)駕駛艙，內容有：預付費、充電樁、電梯、空調、照明等設備管理、能耗統(tǒng)計、收益統(tǒng)計、運維情況等。
7.2 電力集抄
電力集抄模塊可以實現(xiàn)對各種監(jiān)測數(shù)據(jù)的查詢、分析、預警及綜合展示，以保證配電室的環(huán)境友好。在智能化方面實現(xiàn)供配電監(jiān)控系統(tǒng)的遙測'、遙信、遙控控制，對系統(tǒng)進行綜合檢測和統(tǒng)一管理；在數(shù)據(jù)資源管理方面，可以顯示或查詢供配電室內各設 備運行（包括歷史和實時參數(shù)，并根據(jù)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(jié)約人力資源。
變壓器監(jiān)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(xiàn)從能源數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)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(chǎn)以及使用的全過程有機結合起來，運用數(shù)據(jù)處理與分析技術，進行離線生產(chǎn)分析 與管理，實現(xiàn)全廠能源系統(tǒng)的統(tǒng)一調度，優(yōu)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(jié)能降耗和提 升整體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，查看系統(tǒng)日志等功能；
2）系統(tǒng)配置：對建筑、通訊管理機、儀表及默認參數(shù)進行配置；
3）用戶管理：對商鋪用戶執(zhí)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、沖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，本系統(tǒng)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(lián)網(wǎng)技術，對接入系統(tǒng)的充電樁站點和各個充電樁進行不間斷地數(shù)據(jù)采集和監(jiān)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、絕緣檢測故障等一系列故障進行預警。云平臺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(jiān)控、運營分析、基礎數(shù)據(jù)管理等功能。
充電樁看板
7.6 智能照明
智能照明通過物聯(lián)網(wǎng)技術對安裝在城市各區(qū)域的室內照明、城市路燈等照明回路的用電狀態(tài)進行不間斷地數(shù)據(jù)監(jiān)測，也可以實現(xiàn)定時開關策略配置及后臺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，并達到一定節(jié)能減掛的效果。
照明實時監(jiān)控
7.7 安全用電
安全用電采用自主研發(fā)的剩余電流互感器、溫度傳感器、電氣火災探測器，對引發(fā)電氣火災的主要因素（導線溫度、電流和剩余電流）進行不間斷的數(shù)據(jù)跟蹤與統(tǒng)計分析，并將發(fā)現(xiàn)的各種隱患信息及時推送給企業(yè)管理人員，指導企業(yè)實現(xiàn)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(xiàn)“防患于未然"的目的。
7.8 智慧消防
通過云平臺進行數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析，幫助實現(xiàn)科學預警火災、網(wǎng)格化管理、落實多元責任監(jiān)管等目標。補充了原先針對“九小場所"和危化品生產(chǎn)企業(yè)無法有效監(jiān)控的空白，適應于所有公建和民建，實現(xiàn)了無人化值守智慧消防，實現(xiàn)智慧消防“自動化"、“智能化"、“系統(tǒng)化"、用電管理“精細化"的實際需求。
智慧消防看板
8、系統(tǒng)硬件配置
類型 | 型號 | 外觀 | 產(chǎn)品功能 |
能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺 | Acrel-EIOT |
| 提供數(shù)據(jù)駕駛艙、電氣安全監(jiān)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，并支持多平臺、多語言、多終端數(shù)據(jù)訪問 |
智能網(wǎng)關 | AWT100-4G |
| 1路下行485，上行4G；WIFI、NB、LR網(wǎng)口其他規(guī)格可選 |
ANet-1E2S1-4G |
| 上行：以太網(wǎng)、4G 下行：RS485 斷點續(xù)傳，多平臺轉發(fā)，MQTT協(xié)議 | |
電力物聯(lián)網(wǎng) 儀表 | ADW300-4G |
| 三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、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歷史需量記錄；事件記錄、復費率、四象限電能及歷史電能記錄；支持4路開關量輸入、2路開關量輸出；支持4路測溫；支持1路剩余電流測量；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(shù)、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歷史需量記錄；事件記錄、復費率、四象限電能及歷史電能記錄；支持12路開關量輸入4路開關量輸出；支持12路測溫4路剩余電流測量；有功電能精度1級。 通訊方式：RS485接口，支持Modbus-RTU協(xié)議 | |
ADW210 |
| 4路三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、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歷史需量記錄；事件記錄、復費率、四象限電能及歷史電能記錄；支持12路開關量輸入4路開關量輸出；支持12路測溫4路剩余電流測量；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(xié)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 個月歷史電能數(shù) 據(jù)凍結存儲電參量測量：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、復 費率和通訊協(xié)議。 脈沖輸出：L有功電能脈沖輸出復費率：4個時區(qū)、2 個時段表、14 個日時段、4 個費率通訊： RS485接口， MODBUS-RTU 、 DL/T645-97 、 DL/T645-07 協(xié)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(shù)脈沖輸出： 有功脈沖輸出、 無功脈沖輸出 、時鐘脈沖輸出LED 報警： 失壓、過壓報警 復費率及附帶功能：有源開關量輸入 、 3 開關量輸出 、 支持 4 個時區(qū)、2 個時段表、 14 個日時段、4 個費率、最大需量及發(fā)生時間 、上 48 月、上 90 日歷史凍結數(shù)據(jù) 、 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?？傠娔苡嬃浚ǚ聪蛴嬋胝颍?，3個月歷史電能數(shù)據(jù)凍結存儲；8位段式LCD顯示；有功電能脈沖輸出；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個時區(qū)、2個時段表、14個日時段、4個費率最大需量及發(fā)生時間，實時需量，歷史凍結數(shù)據(jù)購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈沖輸出；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個時區(qū)、2個時段表、14個日時段、4個費率最大需量及發(fā)生時間，實時需量，歷史凍結數(shù)據(jù)購電記錄；8位段式LCD顯示、背光顯示；有功電能脈沖輸出；有功電能精度1級，無功電能0.5s級。 |
多功能電力儀表 | AEM96 |
| 三相電力參數(shù)測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、復費率、最大需量、歷史電能統(tǒng)計、開關量事件記錄、歷史極值記錄、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）、開關量、報警輸出通訊方式：RS485接口，支持Modbus-RTU 協(xié)議 |
| AEM72 |
| 三相電力參數(shù)測量、電壓和電流的相角、四象限電能計量、復費率、最大需量、歷史電能統(tǒng)計、開關量事件記錄、歷史極值記錄、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）、開關量、報警輸出 通訊方式：RS485接口，支持Modbus-RTU 協(xié)議 |
| ACR系列 |
| 三相所有電力參數(shù)、最大需量記錄（ACR320EFL）、分時電能統(tǒng)計及12月電能統(tǒng)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(wǎng) |
| APM系列 |
| 全電量測量，四象限電能，復費率電能，儀表內部溫度測量，總有功、總無功、總視在電能脈沖輸出、秒脈沖等可選。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(shù)、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(wǎng) |
直流電能表 | DJSF1352 |
| 1.精度：1級或0.5級，帶±12V電壓輸出用于霍爾傳感器供電 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(jiān)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，單回路剩余電流監(jiān)測， 4 路溫度監(jiān)測，2 路繼電器輸出，2 路開關量輸入，支持斷電報警上傳 |
電氣防火限流式保護器 | ASCP200-40B |
| 可實現(xiàn)短路限流滅弧保護，過載限流保護、內部超溫限流保護、過電壓保護、漏電監(jiān)測、線纜溫度監(jiān)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(jiān)測故障電弧、漏電、溫度 兩路無源干接點（開關量）輸入 兩路無源常開觸點（開關量）輸出 |
電瓶車充電樁 | ACX系列 |
| 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,單相三線制，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(jiān)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(guī)格可選 |
電氣接點在線測溫裝置 | ARTM-Pn |
| 可監(jiān)測電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、電能，可接收60個無線溫度傳感器溫度 |
ATC600 |
| ATC600有2種工作模式：終端(-C)、中繼(-Z)，可根據(jù)項目布局選擇配置?？山邮?40個無線溫度傳感器溫度 | |
智能光伏采集裝置 | AGF-M系列 |
| 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路開關量狀態(tài)監(jiān)測，用于采集直流斷路器、防雷器等輸出空接點狀態(tài)；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系列 |
| 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(xié)議?？蓴U展2G、Lora、LoRAWAN、NB-IoT、4G、以太網(wǎng) |
智慧照明 | ASL200系列 |
| 遙控輸出 兩路無源干接點（開關量）輸入 兩路無源常開觸點（開關量）輸出 |
結語
對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電力市場中的具體應用進行了展望，并對關鍵技術的研究進行歸納總結，得出如下結論：
1)電力系統(tǒng)結構和電力市場環(huán)境的變化，使得傳統(tǒng)的運行控制方法無法保證電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行，繼續(xù)采用傳統(tǒng)運營模式的電力企業(yè)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(lián)網(wǎng)是突破傳統(tǒng)運行方式瓶頸、轉變電力工業(yè)發(fā)展方向和理念的重大戰(zhàn)略舉措，也是建設全球能源互聯(lián)網(wǎng)的必經(jīng)之路。
2)基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術所提出的綜合能源服務平臺是連接電力工業(yè)各個環(huán)節(jié)的關鍵，實現(xiàn)了開放電力市場下的能源交易、綜合能源服務以及增值業(yè)務等多項功能，充分體現(xiàn)了新時代電力系統(tǒng)“樞紐、平臺和共享"的作用，為電力工業(yè)各環(huán)節(jié)的發(fā)展提供了良好的基礎。
3)為實現(xiàn)綜合能源服務平臺的體系架構和相關功能，還需要在電力物聯(lián)網(wǎng)終端設備、綜合通信網(wǎng)絡及信息安全和智能化物聯(lián)網(wǎng)管控平臺等關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(yōu)選及設計[J].電力系統(tǒng)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(yè)務架構與購售電決策[J].電力系統(tǒng)自動化，2017,41(14):10-23。
[3] 夏超鵬. 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電力市場應用中的展望；國網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司，江蘇省南京市210000。
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