电力通信趋势：配/用电侧的电力通信建设将成发展重点 - 信息谷 - ICITU

电力信息化是指应用通信、自动控制、计算机、网络、传感等信息技术，结合企业管理理念，驱动电力工业旧传统工业向知识、技术高度密集型工业转变，为电力企业生产稳定运行和提升管理水平提供支撑和引领变革的过程。

电网智能化包括发电、输电、变电、配电、用电、调度六个环节。电网智能化，也被称为“电网 2.0”，它以高速双向的通信集成网络为基础，通过传感、测量、控制、决策等先进技术，实现安全可靠、经济高效、环境友好等目标。电网智能化涉及发电、输电、变电、配电、用电、调度六个环节以及通信信息平台的建设，主要包括以下三个方面的内容：

现状：智能电网引领提升阶段基本完成。2009年，国家电网发布智能电网规划，将2009-2020年分为规划试点、全面建设、引领提升三个阶段，推进坚强智能电网的建设。时任国家电网总经理认为，坚强是智能电网的基础，智能则是坚强电网充分发挥作用的关键，两者相辅相成、协调统一。经过数十年的投资建设，截至2020年，我国智能电网三步走战略已经完成，基本全面建成统一的坚强智能电网。

2021 年 3 月，我国出台“第十四个五年规划”，规划中明确提出，“加快电网基础设施智能化改造和智能微电网建设”。随后，国家电网表示未来五年计划投入 3500 亿美元，用于电网转型升级，其中配电网建设投资超过 1.2 万亿元，占电网建设总投资的 60%以上。就在 11 月，南方电网的发展规划也新鲜出炉，“规划”指出十四五期间南方电网总体电网建设将规划投资约 6700 亿元，以加快数字电网建设和现代化电网进程。值得注意的是，南方电网也将配电网建设列为工作重点，规划投资达 3200 亿元，接近总投资的一半。

2021 年碳达峰碳中和成为产业焦点，国家能源局、国务院等机构颁布多项相关政策推动新能源占比提升。2021年，全国风电、光伏发电发电量占全社会用电量的比重达到11%左右，未来几年新能源占比提升将进一步提升。

以新能源为主体的电力系统驱动电网向智能化转变：为助力我国实现“碳达峰、碳中和”目标，电力企业纷纷提出构建以新能源为主题的新型电力系统。然而，新能源发电具有受季节影响较大、电压不稳定、输电技术和输电安全要求高等特点，传统电网难以实现较好的接入效果，因此随着新能源应用的逐渐广泛，对于智能电网的配套需求也变得愈发强烈。

智能电网的本质是物联网，产业链的组成可简单分成感知层、网络层和应用层。在智能电网中，感知层主要功能是感知识别物体或环境状态，并且实时采集、捕获信息。由 RFID 标签、传感器、摄像头、二维码标签、读写器、识读器、GPS 等器件以及传感器网络和传感网关构成，通过传感器获取信息，并通过接收网关获得控制命令。

在输电、变电及配电等环节，需要用到微气象、杆塔倾斜、覆冰、舞动、弧垂、风偏、局放、介损、绝缘气体、泄漏电流、振动及压力等多种传感器及智能终端，实现对电气主设备状态、环境与其他辅助信息的采集；

采用电能质量、负荷监测、图像视频等传感器及量测装置等，支撑需求侧柔性负荷资源的充分利用，补偿能源互联网中因直流惯性不足或供需失衡导致的频率波动等系统运行问题，同时提升能源利用率。

新型电力系统对数据的广度、深度和密度提出更高的要求，因此新型电力系统感知终端种类多样，且感知设备不断朝向低功耗、高可靠性、智能化等特征发展。物联网发展主要受制于网络接入、数据存储和处理等技术瓶颈。随着 NB-IoT等物联网基础通讯技术的规模化应用，终端设备接入网络、数据存储和处理的成本大大降低。

新材料、磁阻芯片、微型传感器集成技术、低功耗 MEMS 技术的突破。在数字中国建设的引领下，我国在智能传感领域有了长足进步，传感器产业已初步形成了长三角、珠三角、环渤海以及中西部地区 4 大区域集聚发展的产业空间格局。根据南方电网数字电网研究院技术负责人介绍，我国智能传感领域在新材料、磁阻芯片、微型传感器集成技术、低功耗 MEMS 技术等方面，已具备重要的研究基础和核心优势，尤其是在电力行业，部分产品整体技术已达国际领先水平。

RFID 技术即无线射频识别技术，其通过无射频信号无接触地识别、辨认、获得、提取信息。RFID 技术最大的优点是在多种恶劣的环境下能够稳定地进行信息的传输。

RFID对电力管理环节的帮助。在传统电网中，通常采用人工巡视、手工记录的方式进行电力设备检测，这种方式会造成（1）巡检不到位、漏检或不准时；（2）手工填报巡检结果效率低，且容易错漏；（3）管理人员难以及时、准确地了解电力线路情况等多项弊端。通过使用 RFID 技术可以有效保证电力设备安全、提高设备可靠率等。此外，RFID 也可建立 RFID 标签与电力资产设备之间的关联，实现供电局资产可视化管理。

网络通信是新型电力系统的框架中各个关键领域的沟通的关键桥梁。中国的新型电力系统建设提出了以特高压电网为骨干网架，以坚强智能电网为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节的发展路线，强调各个领域电力流、信息流和业务流的融合。

感知层的信息经由网关转化为网络能够识别的信息后传达到网络层。网络层是由 2/3/4/5G、NBIoT、eMTC 等蜂窝通信网络，和 WiFi、蓝牙、ZigBee、LoRa、SigFox、电力载波等非蜂窝通信网络组成的数据传输网络，其通过通信模块、网关等网络层设备，对采集到的数据进行可靠的传输。

电力通信网络庞大，且通信技术种类繁多。电力通信网由骨干通信网、终端通信接入网组成，其中骨干通信网涵盖 35kV 及以上电网厂站及各类生产办公场所，终端通信接入网涵盖 10kV（或 20kV/6kV）和 0.4kV 电网相关站点。其中，骨干通信网按照功能分为传输网、业务网和支撑网。

电力数据网络和电力信息网络是电力行业的专用骨干网，承载主要数据流量。坚强智能电网对电力数据网的要求主要集中在两个方面：（1）对安全提出了更高的要求；（2）对网络的可靠性、可用性和服务质量（QoS）保证提出了更高的要求。

电力线通信(PLC)技术是采用电力线传送数据和话音信号的一种通信方式。该技术将载有信息的高频信号加载到电力线上，用电线进行数据传输，通过专用的电力线调制解调器将高频信号从电力线上分离出来，并传送到终端设备。

电力线窄带通信足以维持简单的信息交换，例如，用电量计量、向执行器发送命令、检验系统等。供电公司可通过户外电网远程监控路灯或实现集中抄表（AMR）和电表自动管理（AMM）解决方案，同时提供多项客户服务，包括用电控制和电价选择。针对电力线通信技术的特征，电力线通信技术可被广泛用于太阳能(8.140, -0.06, -0.73%)等再生能源发电系统微逆变器、电动汽车充电、智能电网集中器、智能电表、温控器、家庭自动化、工厂自动化、路灯控制等环节。

在终端，电力终端主要包括配电自动化终端、智能电表、无人机、巡检机器人(10.540, -0.25, -2.32%)、高清摄像头等产品，从形态上可细分为 CPE 和嵌入式通信模块，通信模组作为提供通信连接的核心产品，是新型电力信息系统重要的组成部分。广和通(28.300, 2.54, 9.86%) FG150/FM150 两款 5G 模组已经应用在电力终端，承载了配电自动化、用电信息采集等业务，大幅提升了电力数据的交互能力。

在新型电力信息系统的建设中，终端电表将产生大量的通信模块需求。通信模块可以帮助新型电力系统实现差动保护、无人巡检、高级计量等功能。通信模块可用于电表中，并一跳上网到运营商云平台，借此可实现电表数据远程采集、命令下发、事件上报、远程升级等功能，终端电表也可应用于铁塔、基站、园区、工厂等能效管理场景。

新型电力系统网络层的建设主体包括国家电网和南方电网，以及为其提供服务的部分电力设备商。 2021 年 3 月，中央财经委员会第九次会议首次提出构建以新能源为主体的新型电力系统。从国家电网、南方电网的经营区域来看，国家电网公司预计将负责占据我国 88%的国土面积的新型电力系统的建设，而南方电网预计将负责广东省、广西省、云南省、贵州省和海南省五个省份及港澳地区的新型电力系统建设。

数字电网是以云计算、大数据、物联网、5G、人工智能、区块链等新一代数字技术为核心驱动力(3.600, 0.06, 1.69%)，以数据为关键生产要素，以现代电力能源网络与新一代信息网络为基础，通过数字技术与能源企业业务、管理业务深度融合，不断提高数字化、网络化、智能化水平而形成的新型能源生态系统，从而使得电网服务更加智能、安全、高效、绿色环保。在数字电网的运转和维护过程中，软件平台将发挥核心调度和指挥功能，成为电网数字化的承载实体和中枢神经。

电网数字业务平台将具备三项主要能力：1）具有强大的数据管理能力，通过统一的数据标准及数据模型，实现全域数据集中和实时管理，数据在各子系统之间有效集成和共享；2）具有超强的计算能力，基于云数一体的底座式数据中心，实现超大规模数据存储、超强数据分析处理、低延时高带宽网络通信、资源弹性伸缩管理及统一的数据进出管理、实时管理及同源共享；3）具备以数据驱动业务的能力，以全域数据资源为支撑驱动业务模块的数字化自由拼接实现业务目标，并对驱动能力进行沉淀和迭代优化。

南方电网的云数一体数字技术平台包括南网云平台、电网数字化平台、全域物联网三大数字基础平台和云化数据中心，汇聚数字基础通用能力，提供上层应用调用。

南网云平台：南网云平台是数字电网三大基础平台之一，采用异构、跨平台的多云管理技术，支撑广域的多云逻辑统一管理，从而使企业云俱备超大规模的硬件资源整合、超强的计算能力，灵活便捷的虚拟化、高可靠的运行容错、高通用的组件服务以及高可扩展的资源弹性伸缩能力。对内向各类平台提供基础硬件资源和中间件等通用技术组件，支撑敏捷开发、快速部署和故障自愈；对外为政府和社会，提供各项云计算和云服务，为信息的集成、共享和应用提供基础运行环境，拓展企业服务新模式。

电网数字化平台：基于统一电网数据模型构建，通过采集、汇聚、加工大量蕴含在资产全生命周期、供应链管理、电能量全过程、人财物集约化管理的数据，推进物理电网全环节、生产管理运营全过程的数字化，对内推动各业务领域的应用建设、提升企业精益化管理水平，对外支持面向电力用户、发电企业、政府及第三方机构等各类用户提供全方位服务。

全域物联网平台：按照“云管端”的三个层次布局，强化通道能力和终端规范接入。实现物联网终端感知能力、网络连接能力、平台管控能力和数据交互能力。对内实现对电网状态的全面实时感知，支撑属地化的实时操作和业务响应，促进云边端的全面协同；对外跨越企业物理电网边界，极大地丰富数据采集来源，为实现企业价值链的延伸提供有效手段。

电网数字业务平台包括电网管理平台、客户服务平台、调度运行平台和企业运营管控平台，数字业务平台部署在云数一体数字技术平台上，通过共享服务的模式拼接实现。

客户服务平台：主要承载用电服务应用、客户增值应用功能。其中，用电服务应用通过覆盖全面的用电影响业务功能组件，实现营销管理和客户服务的内外协同；客户增值应用则覆盖电子商城、商旅通、电动汽车运营、产业链金融、综合能源服务等“互联网+”业务。

全球光伏装机容量持续增长，光伏行业变革已经成为能源发展的重要趋势。2020 年，水电、核电、风电、光伏等非化石能源比重为 15.9%，相比 2011 年提升超过 7 个百分点。2021 年 9 月，《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》发布，明确指出到：到 2030 年，非化石能源消费比重达到 25%左右，风电、太阳能发电总装机容量达到 12 亿千瓦以上，二氧化碳排放量达到峰值并实现稳中有降；到 2060 年，非化石能源消费比重达到 80% 以上。在光伏发电走向规模化和平价的同时，光伏行业发展的驱动力也在发生转变，正在加速转变为市场驱动型。

2）AI 技术使能：数字化，AI 智能化平台面向未来演进，促进实现电站无人化，光伏电站的角度、湿度、辐照、风速、电流、电压、功率、温度，并网算法均需要 AI 技术进行优化。

3）数据分析被越来越多光伏服务商重视：光伏电站每 10 秒采集一次生产数据，每年产生 1000GB 数据信息，针对这些数据的处理、分析、挖掘成为主流趋势。

以远景能源的“阿波罗”光伏云平台为例，“ 阿波罗” 光伏云平台从气象站、汇流箱、直流柜、电表、甚至直接从组串、组件上采集数据，形成一套具备多样性的数据。在接入项目运行数据之后,“ 阿波罗” 可以进行电站绩效的对标、电站健康度体检、以及损失电量分析等工作。“ 阿波罗” 还可以对每个电站进行全生命周期的资产风险评估和评级，综合评测电站整体性能，从而判断电站的交易可能和潜在的交易价值。系统可以在短时间内迅速做出风机布置规划、项目容量，计算投资收益率，给出具体的测风方案。

国网电商依托分布式光伏云网，实现分布式光伏建设运营规模化、规范化、智能化等发展需要。2017 年上线的国网分布式光伏云网是国家电网公司顺应能源转型，综合运用大数据、物联网、人工智能、区块链等技术创新构建的分布式新能源共享服务平台。目前，光伏云网汇集全产业链优质供应商 2200 家，面向客户提供分布式光伏全流程一站式服务，平台累计接入电站 217.28 万座，累计装机9741.69万千瓦，在全国26省市全面推广应用，累计线上结算分布式电费及补贴191.44 亿元。

2021 年 10 月，国家发展改革委印发《关于进一步深化燃煤发电上网电价市场化改革的通知》，明确四项重要改革措施，提出燃煤发电电量原则上全部进入电力市场；将市场交易电价浮动范围扩大为在基准价基础上,上下浮动原则上均不超过 20%，高耗能企业市场交易电价则不受上浮 20% 限制；推动工商业用户全部进入市场，鼓励地方对小微企业和个体工商业用电实行阶段性优惠政策；保持居民、农业用电价格稳定。从此，我国电力市场化改革又迈出重要一步。

国网电商成立于2016年，聚焦电子商务、金融科技、数字经济三大领域，是国家电网的二级全资子公司，作为国家电网全面深化改革的“试验田”。国网电商按照“一体四翼”发展布局，积极顺应能源革命与数字革命相融并进趋势；聚焦三大领域：能源电子商务、能源金融科技、能源数字技术；推动八大业务平台相互融合、协同发展：建成电 e 宝、国网商城、国网新能源云、电 e 金服、能源工业云网、国网商旅云、国网双创、e-交易等八大业务平台。

“电 e 金服”平台推进产融协同，电费金融业务全面铺开。“电 e 金服”定位于数字化产业链服务平台，立足产业链核心企业地位，深度融合数字经济和实体经济，帮助产业链上下游、中小微企业获得一站式普惠金融服务。“电 e 金服”以 4e 为核心特征：electronic—数字化、 economic—经济性、easy—便捷性、extendable—开放性，以服务实体经济为目标宗旨。公司 “电 e 金服”平台下产品“电 e 盈”、“电 e 贷”和“电 e 票”打造出了“安徽样本”，截至 2021 年 10 月末，国网安徽电力电费金融产品交易规模 28.66 亿元，较 2020 年同期增长 454%，其中“电 e 贷”完成授信金额 6.46 亿元，“电 e 盈”实现交费金额 20.53 亿元，“电 e 票”实现交费金额 1.67 亿元。（报告来源：未来智库）

1）“电 e 盈”为用电企业提供的一项‘电费增值+智能交费’创新服务，具备充值、交费、查询等“一站式”服务，可以满足企业多样化的电费交纳需求，在化解企业用电交费难题的同时，还给用户带来了实实在在的额外收益。从2021年5月在安徽开始推广，到6月30日单月“电e盈” 交易规模首次破亿元，7 月全省交易规模 2 亿元，9 月全省交易规模 4.75 亿元，9 月全省交易规模 6 亿元，交易规模快速增长。

2）“电 e 贷”是面向中小型生产制造企业提供的“纯线上、纯信用、秒放款”的贷款产品，满足中小微用电企业电费交纳及短期周转而产生的融资需求。“电 e 贷”产品在安徽上线后，为企业提供优质贴心的金融服务支持，有力地帮扶了省内小微企业渡过难关，服务了实体经济的发展。截至目前，“电 e 贷”共新增小微企业客户 1198 户，授信金额达 6.46 亿元，较 2020 年同期增长 111%，应用成效显著，尤其是 2021 年第三季度，全省实现“电 e 贷”授信金额 2.82 亿元，较二季度增长 66%，且在 8 月创造了 1.34 亿元的全网 2021 年单月最高记录。

3）“电 e 票”是针对平时使用银行承兑汇票交易较多的大型企业推出的产品，将票据融资与电费支付场景相融合，用电企业将持有的银行承兑汇票通过“电 e 票”平台快速在线贴现并实时交纳电费，可以有效帮助客户提高票据使用效率，降低了票据贴现成本。2021 年三季度，安徽“电 e 票”交费金额 1.18 亿元，占 1-9 月安徽省“电 e 票”交费总量的 70.66%。

一般情况下，电网尖峰负荷持续时间短但却明显影响资源使用效率，以南方五省为例，3%的尖峰负荷持续时间不超过 30 小时， 5%尖峰负荷持续时间一般不超过 100 小时。随着新能源在电力供应中的地位不断提升，新能源电力供应的时空不均特性逐渐凸显，“双高”和“双峰”特点强化了尖峰用能矛盾。而过去，广大的分布式社会资源并未激活，因此通过市场化的方式在供储需三侧进行统筹协调，成为有效提升电力资源利用效率的重要方式。

对社会调峰资源从分调度，并接入电厂、储能公司等大型主体，可实现全社会广泛参与的尖峰时期电力调度。通过大数据挖掘和 AI 算法预测实现产品规模的判定，通过区块链等技术实现产品交易的安全与信任保障，借鉴碳交易市场的配额制度和报价机制设计尖峰时期供需双方的配额，基于建设冗余应急调峰电源的平均成本设计用能权履约水平的奖惩机制，可得到尖峰时期用能权的凭证式数字产品；将小型发电企业、居民电动汽车、工商自备电源等中小微型社会调峰资源，和火电、水电、核电、光伏等各类发电企业，以及电化学储能、抽水蓄能、电厂储能等各类储能基础设施，统一纳入用能权交易市场，使无法实现配额的调峰主体向有余力的调峰主体支付交易费用，从而以市场化的手段实现社会调峰资源的充分调用。

虚拟电厂：在园区的分布式资源聚合和协调达到较好的实际效果后，则产生了虚拟电厂。虚拟电厂通过 5G 通信技术、人工智能、边缘计算、区块链等先进技术，实现对城市商业建筑内部分布式资源的有效聚合和协调调控，达成与常规发电厂类似的效果。而在物理空间上，并不需要真正建造一个发电厂。在用电高峰来临时，部分区域出现用电紧张的现象，可通过 AI 算法调度和远程控制，将周边楼宇中充电桩的充电模式由快充变成慢充；在不影响人体舒适度的情况下，调节空调温度；在不影响楼宇安全的情况下，调节电梯的运行方式；调节楼宇中的储能设备、三联供机组等等，通过虚拟电厂将闲散电能集中起来，从而缓解部分地区的用电紧张。而这些提供电能的楼宇，以出售电价的形式获得补偿。

11 月 20 日，国网电动汽车公司宣布国家电网智慧车联网平台已接入充电桩超 103 万个，覆盖全国 29 个省、273 个城市，服务电动汽车消费者 550 万人，成为全球覆盖面最广、数量最多、服务能力最强的充电桩网络。通过智能充电，电动汽车车主已经可以利用负荷低谷充电，全面降低充电成本，辅助参与电网调峰调频，在助力电网安全运行的同时提升充电设备利用率。同时，通过 V2G 技术，用户还可以在电网用电高峰时向电网反向送电，令电动汽车成为移动的储能电站，并获得参与电网削峰填谷的增值收益。

目前，国内充电桩运营商仍呈现多强局势。据中汽协充电联盟统计，2021 年 10 月，全国充电运营企业所运营充电桩数量超过 1 万台的共有 12 家，分别为：星星充电运营 23.9 万台、特来电运营 23.2 万台、国家电网运营 19.6 万台、云快充运营 12.4 万台、南方电网运营 4.1 万台、依威能源运营 3.4 万台、汇充电运营 2.3 万台、上汽安悦运营 2.2 万台、中国普天运营 1.7 万台、深圳车电网运营 1.9 万台、万马爱充运营 1.7 万台、亨通·鼎充运营 1.1 万台。这 12 家运营商占总量的 91.7%，其余的运营商占总量的 8.3%。

充电桩运营商品牌林立，导致用户跨运营商充电、跨场站充电情况比较普遍。2021 年 12 月，据统计，截至 2021 年 10 月全国累计建成各类充电基础设施 225.3 万台，同比增长 50.4%，其中公共充电桩保有量 106.2 万台。而从用户充电行为来看，跨运营商、跨场站、跨城市充电比例均呈现增加趋势，近 87%用户具有跨运营商充电行为，平均跨 6 家运营商，超 95%用户具有跨站充电行为，平均跨站 14 座。

融合接入多个充电桩的聚合平台成为提升用户体验度的重要媒介。新电途是新一代智慧城市聚合充电服务平台，已聚合 200+充电运营商 1 万多个充电站、11 万+充电桩，注册用户超 50 万人，覆盖全国 260 多个城市。此外，新电途还联合支付宝、高德地图，实现一键扫码充电服务。引入支付宝 “花芝”（芝麻信用+花呗）体系标准，开启信用充电新模式，车主可在区域范围内支持支付宝扫码充电的充电站或充电桩给车充电。

“十四五”明确提出加快电网基础设施智能化改造和智能微电网建设，智能电网因此进入“十四五” 新阶段，配电网建设成为重点。电力通信在保障智能电网高效稳定的运行中起到重要作用，电力通信网络硬件、软件与服务供应商预计将受益于智能电网的发展。