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2019年中国泛在电力物联网市场概况及市场发展潜力分析[图]

2019年05月15日 13:49:09字号:T|T

    一、泛在电力物联网建设展开,智能化投资有望提速

    1、泛在电力物联网基于现在信息技术,分为四层架构

    基于现代信息技术,构建泛在电力物联网。泛在电力物联网,就是围绕电力系统各环节,充分应用充分应用“大云物移智”(大数据、云计算、物联网、移动互联网、人工智能)等现代信息技术和先进通信技术,实现电力系统各环节万物互联、人机交互,具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。

泛在电力物联网架构—ACNET

数据来源:公开资料整理

    泛在电力物联网包括4层应用架构和11个重点方向。从架构上来看,泛在电力物联网包含感知层、网络层、平台层、应用层4层结构。从技术视角看,通过应用层承载对内业务、对外业务7个方向的建设内容,通过感知层、网络层和平台层承载数据共享、基础支撑2个方向的建设内容,技术攻关和安全防护2个方向的建设内容贯穿各层次。

泛在电力物联网应用架构

数据来源:公开资料整理

    从2009年研发LTE电力无线专网开始,国网公司就已经开始了在泛在电力物联网相关领域的探索。目前,已经有11个省市公司建设了一定规模的电力无线专网,接入了22类业务。到2018年底,国网接入的终端设备超过5.4亿只,采集数据日增量超过60TB,覆盖用户4.5亿户。按照国家电网公司规划,预计到2025年接入终端设备将超过10亿只,到2030年将超过20亿只。

电力无线专网建设情况

数据来源:公开资料整理

国网终端接入数量

数据来源:公开资料整理

    泛在电力物联网平台的核心技术与产品涉及6个领域。国网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、基础支撑、技术攻关和安全防护6个方面和11个重点方向。泛在电力物联网涉及的关键核心技术与产品,主要包括以下6个领域:

国网泛在电力物联网平台核心技术与产品

数据来源:公开资料整理

    2、泛在电力物联网的应用场景

    在传统电网领域,泛在电力物联网的应用场景总体上可分为控制和采集两大类。其中,控制类包含能分布式配电自动化、用电负荷需求侧响应、分布式能源调控等;采集类主要包括高级计量、智能电网大视频应用。未来在泛在电力物联网应用场景下,控制领域将从当前的星型集中连接模式向点到点分布式连接切换,主站系统将逐步下沉,出现更多的本地就近控制和边缘计算。

泛在电力物联网在传统电网领域的应用

数据来源:公开资料整理

    而采集类应用,在泛在电力物联网下在采集频次、内容、双向互动等各方面均将有较大变化。

泛在电力物联网应用场景--高级计量

数据来源:公开资料整理

在电力物联网应用场景--无人巡检

数据来源:公开资料整理

    在新兴领域,泛在电力物联网将在统一感知、实物ID应用、精准主动抢修、虚拟电厂、智慧能源服务一站式办理、大数据应用等领域,为电网企业和新兴业务主体赋能。以综合能源服务平台为例,对于可以应用入口将能效服务共享平台、省级客户侧用能服务平台、新能源大数据平台、车联网、光伏云网、智慧能源控制等系统,发挥规模化集聚效应;对外则可为各类新兴业务主体统一提供并网、监控、计量、计费、交易、运维等平台化共享服务。

泛在电力物联网应用场景--智慧能源综合服务

数据来源:公开资料整理

泛在电力物联网应用场景--实物ID

数据来源:公开资料整理

    3、两步走战略推进,泛在电力物联网投资有望加速

    两步走战略,2024年全面建成泛在电力物联网。国网计划到2021年初步建成泛在电力物联网,实现业务协同和数据贯通,初步实现统一物联管理,支撑电网业务与新兴业务发展。到2024年建成泛在电力物联网,全面实现业务协同、数据贯通和统一物联管理,全面形成共建共治共享的能源互联网生态圈。

国家电网公司泛在电力物联网建设规划

数据来源:公开资料整理

    国网智能化投入有望加速。2017年国网智能化投资124亿元,其中信息化和通信分别投资53亿和70亿,同比分别增7.5%和15%。到2018年底,国网公司建成全球规模最大的电力专用通信网,光缆总长达152.08万千米,设备52.77万台/套,站点8.8万座,骨干网带宽400Gbps,承载各类业务通道40.32万余条。考虑到泛在电力特联网全面建设即将展开,我们预计,未来几年电网智能化投资金额与占比有望同时快速提升。

我国电力信息化历年投资(亿元)

数据来源:公开资料整理

国网2017年智能化投资

数据来源:公开资料整理

    三、发展泛在电力物联网能带来多大的市场潜力?

    1、泛在电力物联网分为终端、网络、平台、运营、安全五大体系

    2018年国家电网提出泛在电力物联网的概念,着手打造SG-eIoT。根据规划来看,整个“SG-eIoT(electricInternetofThings)”系统在技术上将分为终端、网络、平台、运维、安全等五大体系,打通输电业务、变电业务、配电业务、用电业务、经营管理等五大业务场景,通过统一的物联网平台来接入各业务板块的智能物联设备,制订各类电力终端接入系统的统一信道、数据模型、接入方式,以实现各类终端设备的即插即用。

    电科院副院长王继业提出ACNET信息通信系统,进一步明确泛在电力物联网在未来电网中所起的作用。构建ACNET支撑技术体系,通过数以亿计的传感器,进行物理量、电气量、状态量、环境量、行为量等信息物理全感知;信息传输系统将以5G通信技术为起点,结合高密度的卫星系统,形成空天地一体化通信平台;存储和运算设备将基于大数据平台/人工智能平台,采用先进芯片技术、协同计算技术等,极大提升计算力,形成以人工智能为核心的“超级计算机”。

泛在电力物联网架构——电力通信ACNET

数据来源:公开资料整理

    整个架构中具体可以分为终端信息收集器(传感器、RFID等)、边缘计算、通信网、云平台、人工智能五个层次,同时卫星和5G技术形成的信息传输系统将成为泛在网络实现的关键力量。

    1)边缘计算

    边缘计算的核心是一个开放分布式平台,即在网络边缘靠近数据源就近提供网络、计算、存储及应用服务,满足了行业数字化转型在联接、智能、实时、数据优化和安全的诉求。边缘计算产业联盟实验平台组副主席胡晓晶指出,“边缘计算是物理世界与数字世界的桥梁,云与物联网产业的关口。”到2022年将有超过500亿的终端与设备联网。未来超过75%的数据需要在网络边缘侧分析、处理与储存。

边缘计算架构

数据来源:公开资料整理

    2)通信网

    通信网具体可以划分为三大网络——骨干通信网、配电通信网和终端接入网骨干通信网:跨域光缆路由匮乏、SDH带宽受限、通道定制化和服务差异化能力不足,无法满足长距离输电、大范围消纳、远距离互动等业务大带宽、高可靠、超低时延、高精度同步的承载需求。基于M-POTN构建极简架构(1种技术1张网)、长距离大容量(1000km、单波100G)、低时延高可靠、带宽按需调整、业务极速开通、全网同步(ns级)的新一代认知承载网,实现网络即服务(NaaS)。

    配电通信网:传统光纤通信(EPON)覆盖范围受限,新型配电网业务要求网络灵活接入并满足不同QoS需求,配电通信网还需在覆盖范围、传输容量、网络灵活性等方面进一步提升。

    终端接入网:随业务系统分别建设,技术体制、数据模型、接口协议不统一,采集频次趋于准实时双向互动,海量通信节点IP地址受限,亟需构建异构融合、广泛覆盖、直接互联的终端接入网。以230MHz专网和LoRa无线专网为主,宽带PLC等有线为辅,统一接口协议和数据模型,即插即用,开放互联,并最终向5G演进。

泛在电力物联网通信网架构

数据来源:公开资料整理

    3)云平台

    云平台是一种基于互联网的计算平台,共享的软硬件资源和信息可以按需求提供给计算机各种终端和其他设备,主要提供算力支撑、应用开发和数据融合。“国网云”是泛在电力物联网的计算平台和算法平台,包括企业管理云、公共服务云和生产控制云(简称三朵云),分别覆盖不同区域的资源及服务,由一体化“国网云”平台(简称云平台)及其支撑的各类业务应用组成。

国网云由三部分组成

数据来源:公开资料整理

    4)人工智能

    人工智能通过模拟、延伸、扩展人类智能,通过机器感知、机器学习、机器思维和智能行为等技术,代替人类做出分析、判断、优化和决策,通过智能计算,应对随机和不确定。电力人工智能是人工智能的相关理论、技术和方法与电力系统的物理规律、技术与知识融合创新形成的“专用人工智能”。

人工智能技术架构

数据来源:公开资料整理

    5)电力卫星

    目前,卫星通信及遥感数据主要依赖于社会通用卫星,存在(1)实时性低,使用成本昂贵;(2)调度困难,资源有限;(3)电力需求契合度不足等关键制约。因此,结合能源互联网时空分布特征,发射具有电网特色的电力多载荷一体化卫星,是建设电力PNTRC的核心基础,为能源互联网和泛在电力物联网持续发展提供可靠的数据来源和系统支撑。

国网电力卫星架构

数据来源:公开资料整理

    6)5G技术

    5G技术即第五代移动通信网络技术,其峰值理论传输速度可达每秒数十Gb,比4G网络的传输速度快数百倍,具备广覆盖、低功耗、低成本、高效连接等特点,可广泛应用于低功耗广覆盖(LPWA)物联网市场。

NB-IoT架构

数据来源:公开资料整理

    5G相当于蓝牙或红外信号,不过它的一个基站可以带动20多万个终端,传输距离达10km。比如一个社区可以通过NB-IoT管理所有的水表气表电表,一个工厂可以通过NB-IoT管理所有的设备运行监控空调消防等。工信部2017年发布《关于全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展的通知》,规划2020NB-IoT基站将达150万个,NB-IoT连接数将达6亿。

NB-IoT具有突出优势

数据来源:公开资料整理

NB-IoT能应用于多种场景

数据来源:公开资料整理

    5G技术在电力系统的应用丰富多样,基于其性能特点可实现以下四种最具典型代表意义的业务需求:满足智能分布式配电自动化、毫秒级精准负荷控制、主动配电网差动保护等工业控制类下行业务所需的超高可靠超低时延需求;低压用电信息采集、智能汽车充电站/桩、分布式电源接入等信息采集类上行业务所需的海量物联终端接入需求;输变电线路状态监控、无人机远程巡检、变电站机器人巡检、AR远程监护等所需的高清视频回传需求及调度电话、管理电话、远程巡检、应急通信等需要高安全、高可靠、高接通率和高清通话质量保障的高清语音通信需求。

    2、终端面对的市场潜力能有多大?

    泛在电力物联网拥有具有巨大应用潜力,未来还将继续升级。目前国网系统接入的终端设备超过5亿只(其中4.5亿只电表,各类保护、采集、控制设备几千万台),国网规划到2030年,接入SG-eIoT系统的设备数量将达到20亿,整个泛在电力物联网将是接入设备最大的物联网生态圈。

接入国网电力物联网系统的终端设备数量将大幅提升(单元:亿)

数据来源:公开资料整理

    配电自动化和智能电表覆盖率明确规划将大幅提升。中国国家发改委、能源局提出到2020年,初步建成安全可靠、开放兼容、双向互动、高效经济、清洁环保的智能电网体系,在《国家能源局关于印发配电网建设改造行动计划(2015-2020)年的通知》中,要求全国配电自动化覆盖率从2014年的20%,在2020年需要提升至90%。

配电自动化覆盖率显著翻倍

数据来源:公开资料整理

智能电表覆盖率继续上升

数据来源:公开资料整理

    终端应用市场新能源装机量和新能源汽车销量持续提升,带来更广阔的终端接入空间。

风电、光伏装机量持续提升(单元:十亿瓦)

数据来源:公开资料整理

新能源汽车销量逐年攀升(单位:万台)

数据来源:公开资料整理

    相关报告:智研咨询发布的《2019-2025年中国泛在电力物联网行业市场潜力现状及投资战略研究报告》 

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