专栏名称: 博慎能源智库
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参选论文 | 电力物联网:数据科学视角及商业模式(一)

博慎能源智库  · 公众号  ·  · 2021-04-14 17:46

正文

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引言

当前电力(能源)系统朝着数字化方向转型,电 力改革进程不断加快。智能电网、电力物联网、电 力市场改革、新能源革命以及“互联网+”智慧能 源等改革在各项政策的支持下继续推进。文献[1] 阐述了智能电网研究方向,提出要以赛博安全为标 准建立具有足够韧性的坚强智能电网,强调了智能 电网建设的紧迫性和长期性。2019 年,国家电网 公司系统地阐述了电力物联网的发展方向、目标和 应用场景,南方电网公司开始探索数字电网概念和 技术[3]。

在加快建设世界一流能源互联网和数字电网的背景下,海量电力设备和用户智能终端需要接入电 力系统,带来了大量的碎片化、零散化的信息[4], 传统的传输和处理技术已经不能满足当前需要,亟 需寻求满足海量信息传输的网络通信技术以及更高 效的数据处理方法。文献[5]较为系统地阐述电力物 联网的关键技术,如终端智能化、通信技术、数据 的处理与价值挖掘,以及业内应用场景。

为适应电力(能源)行业的数字化转型,需从数 字化的要求出发,运用云计算、人工智能、大数据 分析等先进手段对数据进行挖掘,推动数据业务发 展和商业模式转变。文献[6]以电力通信网为切入 点,对电力物联网的新业务场景进行需求分析,指 出适应当前电力物联网发展背景的通信网关键技 术。文献[7]通过小微智能传感器收集电网数据,引 出高效处理海量数据的难题,并挖掘用电大数据潜在值,促进用户智慧用电。文献[8]以电力电缆井 盖为切入点,通过云服务低成本实现井盖智能化。 文献[9]利用末端节点采集、大数据分析、云平台等 方法搭建电力物联网的可再生能源政策评估系统模 型,为可再生能源政策提供决策支持。

电力信息中具有海量的小数据,虽然单数据价 值密度低、收集困难,但通过当前多样的感知和通 信技术进行收集和传输,并进行整合处理后,将呈 现出大数据特征,蕴含的潜在价值高,对其分析处 理后可满足不同行业需求。文献[10]在大数据分析 的同时考虑用户隐私安全,提出打破系统内部数据 孤岛的联邦学习框架,建立用于电力计量的训练模 型。文献[11]以智能测量终端处理数据时拥堵、延 迟等问题为研究对象,提出了基于边缘计算与 MapReduce 的数据处理方法。文献[12]以荷兰智能 家庭用户为数据源,通过云计算和雾计算处理大量 零散数据,并挖掘它们的价值。文献[13]对电力物 联网收集到的实时数据和历史数据进行数据分析, 从大数据角度挖掘出电力系统灾变因子,以求实现 “孕灾-传灾-报灾-防灾”的防控手段。

目前,相关行业对电力数据有着极大需求,电 力物联网可为用户提供数据相关服务,满足用户业 务的需求,实现数据变现,促进相关行业的不断发 展。文献[14]以内部、外部数据总结电力大数据的 主要来源,并引用哈佛商学院Michael E.Porter 教授 的价值链观点,建立了电力大数据价值链的模型, 更好地进行电力大数据的利用与价值挖掘。文献[15] 研究分析了虚拟电厂的商业模式,指出电力物联网 背景下未来虚拟电厂商业模式的运行发展方向。文 献[16]以智能小区为例,从投资建设、运营管理、 盈利模式等方面进行商业分析。文献[17]指出电力 物联网的发展需要引入商业模式利益驱动。在良性 循环的商业模式中,为数据科学注入动力,促进电 力物联网数据处理研究的发展。

本文探讨了当前电力物联网的架构及其含义, 并介绍了关键的通信方式。重点阐述了在电力物联 网中所获取的电力数据及其背后的社会经济信息, 指出了信息/数据的融合方式。最后总结了数据驱动 下电力物联网商业模式的关键业务,并分析了其所 面临的挑战。

1

电力物联网概念及技术架构

1.1 电力物联网的概念

1991 年美国麻省理工学院(MIT) 的KevinAsh-ton 教授首次提出物联网的概念,目的是在任何时间将物品和物品、物品和人、人和人相互来连接起来。物联网以传感网络为基础[18],采集任何需要的信息,通过网络接入技术,实现大范围、全覆盖的连接,为平台管理和应用奠定基础。

物联网的技术架构大致分为四个层级:感知层、网络层、平台层、应用层。如图1 所示,感知层是物联网的基础,包括现场采集部件和智能终端等,对物联网的基础设备和环境进行感知,并接入网络层;网络层包括接入网、骨干网、业务网、支撑网,将感知层测得的信息传送给平台层作下一步的处理;平台层通过一体化的云平台,建立全业务统一的数据中心和物联管理中心,提高数据的处理效率,建设企业中台,实现统一管理;应用层通过平台层,实现对内和对外业务的承接和办理,提供最终的服务。而电力物联网就是围绕电力系统的各个环节,如发输配电网络、家用电器、电力设备等,通过不同连接方式,实现全面感知和数据的高效处理。

图1 电力物联网技术架构

Fig. 1 Technology architecture of power IoT

电力物联网作为物联网的一种具体形态,从不 同学科视角,具有以下3 方面的涵义。

1) “物联网+”电力(自动化科学视角),即物联 网技术,如低功耗广域网络(LPWAN)[19]、5G[20]等 在电力行业的应用,作为传统电力信息化、自动化 的延伸,其主要作用是获取传统信息化、自动化系 统未覆盖的边缘数据,并应用于电力系统规划、运 行与控制。







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