北京電力經濟技術研究院有限公司、清華四川能源互聯網研究院的研究人員王曉冰、楊金雙、李偉、宋寶同、王舒，在2020年第2期《電氣技術》雜志上撰文，基于大型城市綜合體的特點及對電網企業供電質量的要求，分析泛在電力物聯網在大型城市綜合體中智能配電系統、精準供電服務、電動汽車有序共享充電服務、物聯感知、智慧能源綜合服務等場景下的技術應用，以此支撐大型城市綜合體信息化、智能化建設和相關技術向更高水平邁進。

城市綜合體是一個較新的概念，其產生是城市化不斷加快的結果。城市綜合體將現代社會的方方面面均包含在內，其體量龐大，因此傳統電網已無法滿足其需求，需要研發更加先進的電網形式。伴隨5G技術日趨成熟，更加“智慧”的城市將被建造，這將迫使電網企業改變傳統的供電服務理念，將新技術、新理念加入到“智慧”城市建造之中。

在社會快速發展、高新技術迅猛爆發的背景下，國家電網公司在2019年兩會報告上提出“三型兩網”的戰略目標，其中，“兩網”之一的泛在電力物聯網，簡而言之，就是將傳統電力生產、傳輸、消費的所有環節信息化。

在城市綜合體的大力建設進程下，物聯網感知技術將會被廣泛應用，這就要求電能也必須要泛在。因此，為了能夠有效支撐城市綜合體的大力建設，需要創新電網形式，使智能電網朝著泛在電力物聯網方向發展。

圖1 泛在電力物聯網與堅強智能電網

1 泛在電力物聯網在大型城市綜合體智能配電系統中的應用

配電系統作為電網結構中的一種，是主電網與用戶傳輸電能的橋梁，泛在電力物聯網在城市綜合體智能配電系統中的應用場景包括配電自動化、配電網隱患監控、電能質量監控、負荷預測等。因此泛在電力物聯網與配電系統將會深度融合，具體可體現在供電服務指揮、設備運行狀態以及在線用戶服務等方面。

圖2 在智能配電系統中的應用

1.1 用電托管服務

傳統電力運維業務基本通過線下運維，用戶自行配備電工或外委給工程安裝公司做設備維護。該方式人力成本高，設備故障搶修時效性差，在沒有工程市場基礎的情況下很難參與市場競爭。

用電托管服務，指通過監測設備線上監測用戶電力設備，配合集中式客服中心，為大型城市綜合體的配電設備提供線上線下相結合的托管服務。在線監測式托管服務可以大幅提升電力專業從業人員的工作效率，從而降低城市綜合體配電設備運行維護的人員成本。通過高水平客服人員和新技術的應用，可以降低城市綜合體配電設備的故障和事故發生率，有效保障用戶的用電安全和穩定。

用電托管工作的目的是提高用戶的用電可靠性，滿足用戶安全用電的需求。主要的工作內容包括：遠程數據采集和監控、數據報表管理、設備故障排除、定期設備維護、設備清掃檢修試驗、設備缺陷管理、人員培訓、制度管理等。

1.2 用戶個性化用能服務

大型城市綜合體配電系統作為傳統配電網的末端，在滿足供電的基礎上，開展其他拓展性、個性化用能服務，通過建立良好的監測技術以及良好的響應激勵體系，使用戶高度參與至配電網運行之中，調動電力用戶參與配網優化運行的積極性。

1）為用戶安裝電力監測設備，通過管理平臺實現信息流、數據流的傳遞交互，并根據數據分析、計算產生經濟高效的管理控制策略，來對用戶進行在線監測和管理，進而實現用戶側能源的優化管理和能源交易市場的高效營銷。

2）引導用戶在高峰時降低負荷，甚至反向出力；在低谷時增加負荷。通過需求響應，可以減少高峰負荷或裝機容量，提高能源互聯網的可靠性，并讓用戶積極參與負荷管理，調整用電方式，豐富配電網運行調節手段，提升電網彈性。

1.3 電動汽車有序共享充電服務

隨著電動汽車的保有量日益提升，大規模電動汽車集中充電造成的配電網超負荷運行，成為亟待解決的問題。通過泛在電力物聯網，能夠實現大型城市綜合體內電動汽車的有序充電，主要可從以下三個角度進行部署。

1）建立有序充電模型

（1）有序充電模型

有序充電指利用泛在電力物聯網技術，通過能源路由器，在電網、用戶、充電樁以及車輛之間進行充分的信息交互和分層控制，全面感知配變負荷變化趨勢，動態調整充電時間和功率，優化配變負荷運行曲線，實現有效填谷。

（2）有序充電設備選取

支持有序充電的交流充電樁，配有液晶觸摸屏和能源路由器，交流充電樁中設計有能源路由器的獨立空間。液晶觸摸屏是人機交互界面，用戶可以通過液晶觸摸屏進行相應的充電操作，同時向用戶展示充電狀態、充電參數等數據。

2）有序充電控制策略

在智慧能源控制系統中，有序充電策略采用分層控制方式，由主站與能源控制器分層實施完成。

（1）能源控制器本地控制策略

能源控制器以主站下發的臺區日前總負荷規劃曲線為基準，結合當前臺區實時負荷信息和臺區內各充電樁實時充電情況，通過本地控制策略算法，對新增的充電申請進行預決策，編排合理的充電計劃；對處于充電過程中的訂單，能源控制器將充分發揮其本地自治的功能，在符合配變安全運行要求的前提下，制定經濟合理的充電計劃。

（2）能源路由器執行

能源路由器作為充電計劃的執行裝置，根據充電計劃在指定時間點向充電樁發送起動充電、停止充電或充電功率調節等控制指令。當出現通信故障時，可優先執行內置的默認充電計劃，即保持最低功率連續充電，其優先級較低，在通信恢復后主站或能源控制器有新的充電計劃輸入時會將其替代。

3）創新有序充電運營模式、激勵策略

（1）創新運營模式

加強與物業單位溝通，簽訂建設協議，在客戶私人車位或小區公共車位上有條件地更換有序充電樁、路由器等，資產統一歸國網電動車公司所有。更換條件可采用限定客戶參與有序充電電量、共享電量等方式。

（2）激勵引導策略

引導客戶參與有序充電、充電樁共享的激勵方式有積分、紅包等。

積分激勵：初步計劃按照一度電一積分進行獎勵，積分可用于增值服務、服務費抵扣等。

紅包激勵：對于參與有序充電黏度較高的客戶，可采用紅包激勵措施，紅包可用于“e充電”公共充電樁優惠等服務或將客戶積分兌換成紅包使用。

2 泛在電力物聯網在大型城市綜合體精準供電服務中的應用

按照國家電網公司建設泛在電力物聯網的整體工作要求，以大型城市綜合體為試點，充分應用移動互聯、人工智能等現代信息技術、先進通信技術，全面加快推進客戶側泛在電力物聯網建設工作，實現客戶需求全面感知、數據全程共享、業務全程在線、服務便捷靈活，構建精準服務體系。

為此，需要對泛在電力物聯網提出具體的指標要求，表1列出了客戶精準服務、購電下發、主動搶修、低壓電壓質量監控以及臺區精益化管理5個模塊實現的功能以及具體的指標要求。

表1 泛在電力物聯網的精準化服務

通過夯實感知層基礎支撐能力和提升平臺層數據共享能力，打造感知層基于HPLC、應用層全面整合營銷、設備部業務的精準供電服務區，重點提升對內業務，包括提升客戶服務水平、提升企業經營績效、提升電網安全經濟運行水平。

3 泛在電力物聯網在大型城市綜合體物聯感知技術中的應用

在核心區范圍內，廣泛分布監測終端，將運檢、營銷、調控的關鍵業務數據采集上來，通過光纖、無線等通信方式上傳，開展數據融合與綜合應用，增強對配網的感知能力、預測能力和掌控能力，整體提升副中心地區配網可靠性水平、智能化水平和實用化水平。

圖3 在城市綜合體物聯感知技術的應用

3.1 建立以客戶為中心、臺區為單元、臺區經理為管理對象的臺區管理綜合可視化平臺

轉變傳統理念，形成以客戶滿意度、臺區健康運行為導向的臺區經理評價機制。通過全面收集客戶信息，多維度勾畫客戶“畫像”，探索客戶信息大數據應用，為持續深化精準服務和超前服務提供平臺支撐。通過將臺區各項指標綜合展示，直觀查看臺區狀況、健康排名、異常數據發布處置等內容，為臺區經理評價“畫像”，為持續提升公司優質服務、精細化管理水平提供數據支撐。

3.2 建立配電網運行狀態全息感知體系

采用差異化的配置原則，多種類、廣覆蓋地布置設備狀態監測終端。在核心區內的變電站安裝GIS特高頻局放監測終端；在開關站、環網柜等配電設施內，加裝數據傳輸單元（data transfer unit， DTU）實現10kV配網運行數據全采集。在配電室、箱變加裝DTU和低壓側電流、電壓監測傳感器，實現0.4kV配網運行數據全采集。加裝電纜電子標簽，隧道管廊的三維建模，實現電纜資產及配網網架的可視化展示，有效提升運維精益化管理水平。

4 泛在電力物聯網在大型城市綜合體智慧能源綜合服務中的應用

通過“大云物移智”的技術，充分結合泛在物聯網為用戶、電網、發電、供應商和政府社會服務的目標，形成以電能為核心的采、監、管、控、運、策的智慧綜合能源服務生態圈。

打造泛在電力物聯網綜合能源服務產業聯盟，構建統一標準，引領行業發展，實現數據共享及創新應用。

4.1 智慧能源管家企業級平臺

將最基礎的綜合能源數據以表計形式接入系統，實現客戶用能數據的采集、監測、管理、控制。

圖4 泛在電力物聯網服務平臺架構

1）能耗運行監測

將采集的水、電、氣、熱、冷等能源用能數據實時上傳到系統中，實現能耗實時監測和歷史能耗查詢。

2）報警管理

實現多種能源類型的報警監測，當各類能耗發生異常時，系統自動記錄下發生的時間、位置、異常類型等數據，供以后查找和分析使用。同時系統對發生的事件進行初步的分析和診斷，大致確定發生的原因和位置，通過消息通知系統，把事件發送給相關負責人和維修搶修人員。

3）節能診斷

建立能耗特征庫對能耗數據進行判斷篩選，將能耗異常數據列入診斷對象，按不同設備反饋節能診斷報告，指出問題及產生原因，可以采取的措施是什么，管理人員根據節能報告對設備進行排查，最終解決相應的問題。

4.2 智慧管家運營云平臺

通過智慧管家運營云平臺，開拓能源托管服務、能源審計和清潔生產服務、節能咨詢服務、節能改造服務、配電運維服務、設備廠商服務、新能源建設服務、配售電服務、碳交易服務、能源培訓認證服務、綠建能源服務、可視化服務等，為能源全生命周期各類用戶提供盈利模式和相應功能。

1）配電運維服務

建立面向電力客戶的智能運維搶修站點，可以實現配電室遠程值守，這種模式同樣適用于供冷站、供暖站、供水站等其他能源供應站的運維。

2）能源審計和清潔生產服務

出具能源審計和清潔生產報告是企業剛性需求，和節能改造及資金申請密切相關，云平臺為企業提供能源審計報告及清潔生產報告功能，定位用戶能源系統中的高能耗癥結，并為其提供有效的改進建議，推動企業實現節能改造。

3）節能咨詢服務

通過能源平臺數據多方位分析企業能耗，深度挖掘節能潛力，根據分析結果，為用戶提供節能咨詢服務，優化用能方案。

4）節能改造服務

與節能咨詢服務相配合，智能快速地為用戶提供節能改造備選方案和成本估算服務，為用戶提供最優的節能改造服務。

5 結論

通過對大型城市綜合體的發展模式及發展方向進行介紹，提出了大型城市綜合體對電網企業電能供應的要求。基于此背景，結合2019年國家電網提出的泛在電力物聯網概念，引出泛在電力物聯網在大型城市綜合體中的應用，詳細對大型城市綜合體中智能配電系統、精準供電服務、電動汽車有序共享充電服務、物聯感知技術、智慧能源綜合服務幾方面進行了介紹，為大型城市綜合體信息化、智能化建設提供了有力的技術支撐。

結合大型城市綜合體能源供應特點，建設泛在電力物聯網，一方面可提升電網感知能力、互動水平、運行效率，支撐大型城市綜合體各種能源接入利用，提高能源利用效率；另一方面從電網企業轉型、開拓新興業務角度來看，探索利用泛在電力物聯網基礎設施開展大型城市綜合體綜合能源服務的業務模式，具有十分重要的意義。