国网青岛供电公司深度应用配电物联网技术的试点台区正式投入运行,战略下的综合能源服务研讨会上

国网青岛供电公司建成“全物联网化”配电示范台区

泛在电力物联网的数据量将大幅增加 需构建相适应的大数据平台

国家电网结合泛在电力物联网建设 创造综合能源服务新价值

2019年4月23日

2019年4月22日

2019年4月23日

近日,随着智能微网控制APP在智能配变终端内部署调试完成,国网青岛供电公司深度应用配电物联网技术的试点台区正式投入运行,标志着该公司在“泛在电力物联网”建设中迈出了坚实的一步。

建设泛在电力物联网,是国家电网有限公司推进“三型两网”建设的重要内容和关键环节。而其中,如何构建一个强大的数据平台,是加快推进泛在电力物联网建设的前提和基础。

国家电网有限公司提出“三型两网,世界一流”战略目标后,积极开展业务业态和模式创新。近日,在国网节能服务有限公司举办的“三型两网,世界一流”战略下的综合能源服务研讨会上,多个领域的专家结合泛在电力物联网建设,围绕综合能源服务的发展规划、布局落地等展开交流研讨。

试点台区位于青岛市黄岛区古镇口军民融合创新示范区内,以示范区深度融合发展样板区、靠前综合保障示范区、陆海统筹特色海军城战略定位为蓝图,突出示范区对供电可靠性和优质服务更高的需求,以智能配变终端为核心,遵循配电网物联网“云-管-边-端”技术路线,率先建成全面覆盖物联网技术的试点台区。

泛在电力物联网的数据量将大幅增加

党的十九大提出,推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系,推动清洁转型。继今年年初提出“三型两网、世界一流”战略目标之后,国家电网有限公司2019年第二季度工作会议强调,推进“三型两网”建设,要积极开展业务业态和模式创新,并明确了发展综合能源服务的四大重点领域。

该试点台区在设计阶段即广泛融入了物联网技术,高起点开展建设工作。综合运用先进的检测和控制技术,实现客户“零感知”电源切换、设备缺陷深度挖掘等功能。首次实现基于智能配变终端实时分析下的台区电压波动精准管理功能;依托智能配变终端对低压各节点开关的“三遥”功能,实现低压故障隔离自愈、单户停电主动抢修、低压线损实时监测等场景化应用;配电室内各类监测装置与环控设备联动,实现站房环境“自治”。此外,试点台区还建成了集光伏发电、储能和充电桩于一体的示范站点,将微网运行数据同样接入智能配变终端内,验证了终端在微网运行控制方面的可行性。

电力行业历来重视数据和信息技术,从上世纪80年代起,就采用实时数据库处理发电以及电网采集的各种数据。但随着电网规模的扩大,数据采集量的大幅增加,传统的实时数据库和IT架构已经无法满足海量数据的处理需求。最近几年,电力行业开始采用互联网行业的大数据平台技术,最典型的就是将Kafka、Hadoop、HBase、Spark、Redis等技术集成在一起处理海量数据。比如智能电表的用电信息采集系统、电费的计算等,都采用这类方案。

近日,在国网节能服务有限公司举办的“三型两网、世界一流”战略下的综合能源服务研讨会上,来自能源电力、信息通信、产业金融等领域的专家,结合泛在电力物联网建设,围绕综合能源服务的发展规划、布局落地等展开了热烈讨论。

该试点台区实现了“三化”运行。

推进泛在电力物联网建设,需要全方位对电网运行状态、客户用电等进行实时监测、预警、分析,数据采集点和采集频次会大幅增加,数据量将在原来的基础上增加上百倍。

与会专家认为,无论是基于落实能源转型的要求,还是企业转型变革的内在逻辑,综合能源服务作为一种新型的满足终端客户多元化能源生产与消费的能源服务方式,已成为国家电网公司由单一的能源提供商向综合能源服务提供商转型的重要路径。

配电台区“全透明化”监测。一是监测范围全,将台区10千伏开关柜的运行及状态信息纳入到智能配变终端中,弥补了中低压配网交汇处的监测空白。二是采集数据全,不仅监测了各节点开关的电流、电压等电气量,也采集到设备局放、温度等状态量,以及用户末端的电流、电压等用户侧数据。三是数据分析全,依托智能配变终端内24个边缘计算APP,实现了从低电压、过负荷等简单阈值方式分析,到局放检测、微网运行监测等高级分析的全面覆盖。

以智能电表为例,现在客户的智能电表是一天发送一条记录。如果改为与商业智能电表一样,15分钟发送一条记录到云端,数据量将至少增加96倍,数据插入请求数也相应增加96倍以上。以全网智能电表5亿台来统计,一天产生的数据条数多达480亿条,现有的大数据解决方案和架构将面临巨大的挑战,即使通过水平扩展增加服务器数量来处理,其运营成本也将数量级地增加。

以平台思维谋划综合能源服务业务布局

运维工作“全智能化”管理。一是实现设备异常预警,中低压开关柜、配变、进出线开关的异常运行工况,均可通过局放、测温数据分析及时主动获知。二是实现台区运行指标监测,依托各节点的电压、电流及用户末端的停送电信息,实现了台区电压合格率、供电可靠率、线损率等关键指标的实时分析,引导运维人员主动处置。三是运行状态的主动调整,根据台区负荷变化主动调整运行方式,降低变压器损耗;提前感知用户侧低电压、过电压风险,通过就地生成的调整策略,将低电压问题消灭在萌芽状态。

从配网的情况来看,即使采集点和采集频率不显著增加,但以D5000、CC2000为代表的主流产品,受限于历史数据处理能力,依然只能围绕实时采集数据、历史断面数据构建应用,拓扑分析技术无法在时间维度纵向扩展。

综合能源服务点多面广,市场潜力巨大。国家电网公司相关研究报告预测,2035年,我国综合能源服务产业市场潜力将达1.3万亿~1.8万亿元。当前,能源企业纷纷试水多能互补、微电网等综合能源服务项目。面对万亿级的市场,国家电网公司应如何布局综合能源服务业务,抢滩新业务蓝海?

客户需求“全主动化”服务。一是实现客户用电需求主动感知,实时监测客户侧突发停电、电压不稳等异常及接头松动打火等用电缺陷隐患。二是实现客户主动服务,突发停电向客户即时发送短信,主动告知客户服务人员及联系方式;异常问题由供电服务指挥系统派发主动服务工单至台区经理或运维人员,主动为客户排除隐患。

电网数据采集及监控系统作为物联网的一部分,不但要看实时数据,还需要看历史数据,不单需要实时监控,更需要故障预警、趋势分析、运营指标分析、效率分析等。通过快速存取、分析高频采集数据,将为电网的安全高效运行提供更精准的数据决策支撑。

在今年年初,国家电网公司提出打造“三型”企业,其中平台型就是汇集各类资源,促进供需对接、要素重组、融通创新,打造能源配置平台、综合服务平台和新业务、新业态、新模式发展平台。研讨会上,部分专家认为,国家电网公司应以平台思维谋划综合能源服务业务发展,发挥海量客户资源优势,打造涵盖政府、终端客户、产业链上下游的智慧能源综合服务平台。

经过3个多月的探索实践,该公司克服了技术融合互通、数据价值挖掘、分析模型构建等诸多重点、难点问题。试点台区的建成,既是青岛配电物联网建设的起点,更是青岛在建设“三型两网”企业过程中的成功实践。下一步,该公司将在年内实现2.3万台智能配变终端全覆盖,建成基于物联网和云化技术的新一代配电自动化主站,青岛电网能源流、业务流、数据流将实现更深层次、更高频度的融合交互,初步完成泛在电力物联网在供能侧的应用雏形,为下一步全面建成能源互联网打下坚实基础。来源:齐鲁壹点

另一方面,泛在电力物联网与通用的物联网一样,不仅会存在云端的数据中心,也会存在边缘节点。这些边缘节点具备一定的计算和存储能力,能进行数据的预处理和缓存,大幅缓解数据中心平台的压力,而且能更好地保证边缘节点覆盖的区域有更好的数据实时响应能力,更好地支撑本地业务实时智能化决策与执行。但是边缘计算与云计算需要通过紧密协同才能更好地满足各种需求场景的匹配,从而最大化边缘计算和云计算的应用价值。

综合能源服务业务涉及多个专业领域,平台的作用如何发挥?清华大学信息技术研究院研究员曹军威表示:“现在不可能一个人包打天下。互联的理念非常重要。”他提到,应该借鉴互联网平台模式,形成一个互联、高效、价值共享的平台,把蛋糕做大,使各种能源服务供应商都可以聚集于此,发挥所长,分享并实现价值,实现多方共赢。

采集点的增加和采集频次提高,能带来什么样的效益呢?以智能电表为例,如果将所有电表的数据采集频次提高到1次/15分钟,电网将实现对每个台区线损的实时监测,而不是现在的T-1模式,从而对异常线损实时处理。同时,对输电线路故障实时监测,再也无需客户上报,大大提升运维效率和服务质量。

国网能源研究院有限公司总经理王广辉则结合“三型”企业特征,提出综合能源服务应体现内外连接的枢纽型、整合型的平台型、价值型的共享型三个特征:“综合能源服务不要只向内找优势,而要向外拓展市场,把目前各省电力公司的综合能源服务业务和社会上的创新业务整合进来,使平台的价值聚集到千亿级甚至万亿级。”

以Hadoop体系为代表的互联网大数据解决方案,主要处理的是互联网领域的非结构化数据,比如爬虫数据、微博与微信数据等。但是,泛在电力物联网的数据与互联网数据有显著不同的特点,表现在几个方面:数据都是时序的,由传感器和设备不断产生,形成一个数据流;除视频、图像外,都是结构化的数据;数据是机器日志类型的,不会有删除或更新的动作;数据是有保留时长的,到期删除;数据流量是平稳可预测,知道测点数、采集频率,能较为准确估算流量大小;数据需要进行实时计算、分析;数据的分析、计算一般都是基于某一个时间段和地域进行;数据量巨大,一天产生几百亿条记录。

华北电力大学教授房方同样认为,发展综合能源服务业务,应该做核心技术或平台的提供商。“核心技术和平台在未来的服务当中,处于非常重要的地位。只有有了核心技术和平台,企业才有在综合能源服务中的不可替代性。”

除数据特征不一样之外,在数据处理上,泛在电力物联网与典型的互联网相比,还有不一样的需求。比如插值计算、数学函数计算以及某个具体时间点的断面数据等。而且这些数据的处理往往与采集设备的管理直接挂钩,需要依据采集设备的归属、地域以及其他属性进行各种分类统计。

依托泛在电力物联网形成核心竞争力

构建相适应的大数据平台

泛在电力物联网通过广泛应用大数据、云计算、物联网、移动互联、人工智能、区块链、边缘计算等信息技术和智能技术,汇集各方面资源,可为包括综合能源服务在内的新业务新模式发展提供充足有效的信息和数据支撑。

随着泛在电力物联网的加快建设,现有的互联网大数据技术平台将遇到巨大的挑战,因为电力数据规模将增加几个数量级,数据分析的量也更多,实时性要求也更高。因此,需要进一步加大信息技术的创新力度,构建和完善适应泛在电力物联网建设需求的大数据平台。

与会专家认为,在国家电网公司“三型两网”战略转型的背景下,综合能源服务应与泛在电力物联网建设紧密结合,在竞争中形成核心竞争力。

这个新一代的大数据平台,要有以下几个特点:充分利用泛在电力物联网的数据特点,在技术上做各种优化,大幅度提高数据插入、查询的性能,降低电网运营成本;必须能实时处理各种数据插入、查询请求,提升电网运行效率;必须是水平扩展的,随着数据量的增加,只需要增加服务器扩容即可;支持边缘计算与云计算的边缘协同;必须是易于维护的,降低对运维人员的要求;必须是开放的,有业界流行的标准SQL接口,便于各种应用集成;必须通过Python、R或其他接口来方便集成各种机器学习、人工智能算法。

科技创新是驱动综合能源服务高质量发展的重要手段。华北电力大学教授曾鸣表示,应以科技创新带动综合能源服务水平提升。具体来说,就是业务落地要考虑本地特点,并与泛在电力物联网建设方案紧密结合,最终形成高科技含量的综合能源服务系统,这样就具备了其他企业无法复制的核心竞争力。

当前,国内外诸多互联网企业已经注意到物联网兴起后,传统的大数据技术正面临新的考验和挑战,并开始着手研发新一代大数据平台。相信随着泛在电力物联网建设不断加快,必将构建新一代的能源电力大数据平台,从而进一步挖掘和利用好电网的数据资源,提升电网运营的效率和效益,保障电网安全稳定运行,为社会提供新的应用和服务。来源:国家电网杂志

中国科学院院士、中国电科院名誉院长周孝信结合新一代电力系统阐释了综合能源服务的发展路径。他提到,新一代电力系统的特征中,就包括高比例的可再生能源电力系统和多能互补的综合能源系统。从广义上讲,这两者都是综合能源业务的范围。新一代电力系统还是一个信息物理融合的智慧能源建设系统,也就是泛在电力物联网。“综合能源服务应该是未来电网的主营业务。发展综合能源服务最根本的目的是为电网企业、政府、社会、客户创造新的价值。”

未来,国家电网公司将朝着综合能源服务领域主要践行者、深度参与者、重要推动者和示范引领者方向迈进。可以想见,乘泛在电力物联网建设的东风,综合能源服务必将迎来巨大的发展机遇。来源:国家电网报

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