认识泛在电力物联网：能源互联网、物联网、大数据、云计算

电网+互联网

如今，互联网思维和技术不断推动社会进入网络经济时代，社会多要素共享已经成为新一轮科技竞争和产业革命的新业态、新模式。网络经济通过平台对接匹配供需双方，打造双边市场，颠覆了很多传统产业，同时也有不少行业依托互联网思维形成新业态。网络经济给传统电力工业带来巨大的挑战。

电网全面覆盖社会各环节，延伸到千家万户。电网虽然存在能量流、数据流和业务流，但存在传感、通信、计算和分析不够等技术问题，在商业模式上，电网与社会网络的交互不够。通过建设能源互联网，构建泛在电力物联网，利用互联网思维变革经营模式，是解决电网当前面临问题的正确途径。

泛在物联是指任何时间、任何地点、任何人、任何物之间的信息连接和交互。泛在电力物联网是泛在物联网在电力行业的具体表现形式和应用落地。

泛在电力物联网将电力用户及其设备、电网企业及其设备、发电企业及其设备、供应商及其设备，以及人和物连接起来，产生共享数据，为用户、电网、发电、供应商和政府社会服务；以电网为枢纽，发挥平台和共享作用，为全行业和更多市场主体发展创造更大机遇，提供价值服务。

能源互联网产业生态

在能源互联网产业生态架构中，电网将不仅作为能源传输、转换的枢纽，更是承载各种服务，连接各方利益，实现信息交互、共享，支撑各种交易的平台。以互联网模式匹配能源要素，对整个生态内外进行全面感知，实现双向互动，开展创新应用，变革经营模式。

能源流+业务流+数据流

能源互联网以特高压电网为网络枢纽，连接能源生产和能源消费，是源、网、荷、储、人等各能源参与方互联的基础平台。能源参与者可能同时具备能源生产与消费的双重身份，实现多种能源的相互转化和优化配置，通过能源流、业务流和数据流的三流合一，实现“互联网”式的双向交互、平等共享及服务增值。

能源互联网通过能源电力基础设施与先进的信息和通信技术（ICT）、互联网技术实现融合，利用传感技术，对各接入成分进行实时监测，借助大数据、人工智能、物联网技术，将分布自治和广域协调的调度和控制方式相结合，增强系统灵活性，提高新能源消纳水平。其中，人工智能是核心技术。

02泛在电力物联网：深度融合 智能响应

什么是物联网？

泛在电力物联网将电力用户及其设备、电网企业及其设备、发电企业及其设备、供应商及其设备，以及人和物连接起来，产生共享数据，为用户、电网、发电、供应商和政府社会服务；以电网为枢纽，发挥平台和共享作用，为全行业和更多市场主体发展创造更大机遇，提供价值服务。

物联网(IoT，Internet of Things)即“物物相连的互联网”，是互联网向物理世界的渗透、拓展和延伸。物联网通过传感器、射频识别、红外感应器、定位系统、量测装置等信息感知设备，按约定协议将物理对象与互联网相连接，进行信息交换，实现对物品的识别、跟踪、监控、管理和高级应用。

相比10年前，物联网部署成本大幅下降。物联网处理器价格下降98%，传感器价格下降54%，流量价格下降97%。随着人工智能、边缘计算、大数据、云计算、区块链等新技术与物联网结合并交叉创新，物联网技术融合不断深化。物联网产业渗透趋势明显，逐渐向制造、农业、交通、服务领域拓展，成为推动传统行业数字化转型的关键基础设施。

什么是泛在电力物联网？

泛在电力物联网通过先进信息、通信、大数据、人工智能、互联网技术的深度融合，实现发、输、配、用、储等环节互联互通、全息感知、高效分析、智能控制、灵活共享，能够实现能源供需的实时匹配、安全经济、智能响应、高效服务。

泛在电力物联网是应用于电网的工业物联网。泛在电力物联网与坚强智能电网相辅相成、融合发展，在线连接能源生产与消费各环节的人、机、物，状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活，承载贯通电网生产运行、企业经营管理和对外客户服务的数据流和业务流，与能源流共同构成“三流合一”的能源互联网。

泛在电力物联网有哪些特点？

主要特征

连接的泛在化

◆ 微功率无线自组网

◆ 高速宽带载波通信

◆ 大容量电力光纤网

◆ 电力无线专网

◆ 低功耗广域窄带物联网

◆ 第五代移动通信网络

◆ 北斗短报文通信

◆ 高通量卫星通信

终端的智能化

◆ 电力业务终端和用能终端向IP化及IT化进化

◆ 芯片处理能力促使终端向智能化方向迭代

◆ 软件定义促进终端软硬件不断解耦

◆ 满足精控、调度等实时业务敏捷处理、数据优化

服务的平台化

◆ 天空地一体化网络成为“即插即用”网络平台

◆ 接口与规约标准化促进接入和连接的统一

◆ 通用水平化平台和垂直专业化平台相结合

◆ 平台的开放性和基于平台的智能化服务水平提升

数据的共享化

◆ 海量感知层数据汇聚于应用层，成为重要数据资源

◆ 数据的开放、共享、共用成为迫切需求和必然趋势

◆ 数据模型的标准化打通各个业务“烟囱式”壁垒

◆ 实现不同业务逻辑的横向贯通

本版图、文来源于中国电力科学研究院有限公司

03大数据：浩瀚纷繁 融合世界

与黑洞相关的大数据

泛在电力物联网广泛应用大数据、云计算、物联网等信息技术和智能技术，是数字革命在能源电力领域迅速发展的必然产物。人们的生活、工作、学习中到处都是海量数据，无处不在的数据正发挥着巨大的能量，成为社会进步的重要驱动力。更多的数据应用和价值等待我们去探索。

北京时间4月10日晚，由全世界200多位科学家合作完成的重大天文学成果——人类首张黑洞照片，在全球多地同步发布。你知道吗？这张黑洞照片是由天文望远镜获得的大数据合成而来。

分布在全球各地的许多天文望远镜在同一时间“按下快门”，记录无线电数据。天文望远镜获取的数据量非常大，一晚上就能收集到2PB（PB为十亿兆级）。如此庞大的数据难以用网络传输，必须装到硬盘里，而这些储存数据的硬盘足足有半吨重。之后，依靠机器学习算法，科学家们把数据拼到一起，构建出黑洞图像。

大数据时代

随着移动互联网和物联网技术的发展，数据正在以超出人们想象的速度快速增长。根据国际数据公司（IDC）统计，2014年全球数据总量为8ZB（1ZB=1021B），预计2020年将达到44ZB。同期，我国数据总量为909EB（1EB=1018B，万亿兆级），占全球数据总量的13%；预计到2020年，我国数据量将达到8060EB，占全球数据总量的18%。毫无疑问，我们已身处大数据时代。

在小数据时代，受限于信息获取和处理能力，只能随机抽样。而在大数据时代，信息获取成本大大降低，信息获取效率成倍提高，信息处理能力得到增强，原先被忽略的细节更容易被察觉到，不必考虑抽样的科学性，分析结果将更加准确。大数据时代改变了认识世界的方式，即寻找相关关系，而不是因果关系。大数据的相关关系分析法更准确更迅速，而且不易受偏见影响。

大数据技术体系

广义大数据技术体系包括：存储层、整合层、计算层、应用层，其中存储层包括列数据库、键值数据库、内存数据库、分布式文件系统，整合层包括流数据总线、大数据连接器、PIG、HIVE，计算层包括并行数据处理、流式计算，应用层包括自然语言处理、图像识别、数据挖掘等。

电力大数据

随着智能电网和信息化建设，电力行业已积累了海量数据，在数据量、多样性、速度和价值方面具有大数据的特征。电力行业已进入大数据时代。电力大数据是通过传感器、智能设备、视频监控设备、音频通信设备、移动终端等各种数据采集渠道收集到的海量结构化、半结构化、非结构化的业务数据集合。

电力大数据是电力公司的新型资产，将为电力行业带来显著的价值和电力公司的核心竞争力；促进业务管理向着更精细、更高效的方向发展。大数据技术将推动电力公司信息技术平台的升级与改造，包括提升数据存储和及时处理的能力；补充在非结构化数据分析与利用的能力；增强对海量数据资源的价值挖掘能力。

青海新能源

大数据创新平台

国网青海省电力公司以新能源为切入点，2018年1月，建成国内首个数据汇集、存储、服务、运营一体的新能源大数据创新平台。平台的核心架构包括3个层面。

核心平台层是开展创新服务的基础支撑；在网络资源、计算资源等基础设施服务的基础上，提供以物联网技术为核心的数据采集服务。在物联接入部分，平台的数据接入速率可以达到每秒3600条左右，累积接入数据已经超过53亿条，每日接入的数据量超过80GB。

服务层面，是创新平台的基本业务形态，基于开放的平台支撑，提供平台服务4个，应用服务21个。

生态层面，以海量数据和平台开放能力吸引更多的服务提供方。目前该平台已经聚集了来自全国不同地区的服务提供团队13个，接入新能源场站121座。

【专访】

张玉天 博士，就职于中国电力科学研究院人工智能应用研究所大数据应用研究室，主要从事电力大数据相关研究，负责、参与多项国家电网有限公司科技项目、智慧能源小镇示范工程等。

《亮报》：从现阶段对大数据的挖掘和应用阶段来看，您认为，电力大数据的利用处于什么阶段？未来，电力大数据将会发挥哪些作用？

张玉天：国家电网有限公司于2014年开始加强大数据相关研究，目前已建成集中式和分布式混合架构的企业级电力大数据平台，在应用方面重点推进大数据在输变电智能化、智能配用电、源网荷协调优化、智能调度控制、企业经营管理和信息通信6大领域的支撑作用。总体来说，电力大数据的利用已经历探索起步阶段，拥有不错的数据和应用基础，正在伴随泛在电力物联网建设所带来的信息全面感知与业务新需求而蓬勃发展。

未来，大数据将在电网规划、投资建设、资产管理、公司运营等方面，对电网发展方式与经营模式的转变起到重要支撑作用。实现数据支撑的公司经营管理水平提升，用电客户服务能力提升，并为政府提供客观高效的数据服务。积极打造数据共享服务商业模式，加强对外提供数据服务，开发数字产品，提供分析服务，推动数据运营。

本版内容来源于国家电网有限公司信息通信分公司、中国电力科学研究院、《电力大数据技术及其应用》等，林楠、陈予尧、张东岳对本文有贡献。制图：林赛、刘昊

04云计算: 高效经济 灵活便捷

随着电网发展由分散式、区域调度到智能电网阶段，企业信息化历程也由分散式、区域集中，发展到云计算。云计算是信息技术从产品化向服务化的重要转变，也是社会经济集约化发展的必然产物。云计算模式追求高效、经济、安全的综合效益，是企业信息化建设一体化、集约化的必然结果。作为互联网主流技术趋势，云计算已经在不断改变我们的工作和生活。

什么是云计算？

云是一种容器，云能够存放各类IT资源（如服务器、存储、网络、应用等），并对外提供统一入口，而且无需用户关心具体细节（如存放模式、路径等）。这样既能保证资源大小可动态伸缩，又降低了使用资源的成本。

怎么理解云计算呢？

平常，只要打开水龙头或者灯开关，我们就可以直接使用水和电。通俗地讲，云计算相当于把水、电资源变成了数据、服务、软件等资源。

泛在电力物联网广泛应用大数据、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。云计算是将广义的计算资源（硬件设备、软件平台、应用系统）放入云中，使资源使用者在不关心这些资源具体形态（物理集中或逻辑集中）的情况下，可以按自己的需要使用，保障资源的利用率得到最大化体现，同时使整个IT架构更加柔性。

云计算的层次

云计算自下而上分为三层，分别是基础设施即服务(Infrastructure as a Service，简称IaaS)、平台即服务(Platform as a Service，简称PaaS)、软件即服务(Software as a Service，简称SaaS)。实现其中一层或几层都是云计算的体现。

云计算的层次类似于人类住宅的演变过程。以前，在农村房子都是自己建，耗费的人力成本高、时间精力多，随着城镇化发展，住宅先由开发商集中建设、管理，之后出售或出租给用户。IaaS就像毛坯房，开发商建好后出售，业主根据自己的喜好装修使用；PaaS就像房屋租赁，对房屋用途、屋内装修等有所限制；SaaS就像酒店的直接拎包入住，不用费心房屋维护、管理，而且还有不同风格和价位，可供随意选择。

云计算在各行业的应用

云包括私有云、公有云和混合云3种形态。Amazon S3、Google AppEngine、中国移动“大云”等均为公有云。公有云侧重于创新的商业模式，私有云更侧重于企业内部管理。

基本特征

云计算基本特征包括：基于虚拟化技术快速部署资源或获得服务，实现动态、可伸缩的扩展，按需求提供资源，通过网络提供、面向海量信息处理，形态灵活，聚散自如，降低了用户对于IT专业知识的依赖。

云计算应用案例

国网四川省电力公司自2012年以来，与高校、科研单位、企业共同开展了云计算在国网四川电力的应用和研究，先后开展了服务器虚拟化技术、桌面虚拟化技术、容器虚拟化技术等。截至2018年，完成了国网四川电力90%应用生产系统的上云工作。至今，已实现上百套系统上云运行，系统各项运行指标正常。

通过开展云计算技术服务器虚拟化的研究和应用，可以随时监控各服务器资源的整体运行和利用情况。应用国家电网有限公司自主研制的云计算资源调度控制服务软件后，有效节省了软件费用，提高了系统的可靠可控及技术支持能力。各类应用系统上云运行后，节省了大量的服务器硬件资源池。云计算降低了应用系统与物理服务器的紧耦合绑定关系，有效提高了硬件停机检修等运维管理工作效率。

【专访】

王松云 博士，就职于江苏方天电力技术有限公司智能电网服务中心，主要从事云计算、信息安全方向的研究。

《亮报》：云安全是传统信息安全技术在云计算环境下的继承与发展，请问从现有技术手段看，云安全的情况如何？主要面临哪些问题？

王松云：云安全的确是一个非常重要并且比较大的命题，涉及到方方面面。从现有的一体化国网云平台框架的不同层次来看，涉及的安全问题包括：基础设施资源层安全、容器云管理调度层安全、容器引擎和容器安全、应用层安全、基础组件安全、中间件安全、镜像安全以及DevOps流程安全。一体化国网云平台现有的架构做到了尽可能考虑到这些层面，并针对这些层次采取了相应的措施以加强安全。

《亮报》：国网江苏省电力有限公司PaaS平台服务建立了一个标准化、开放式、易扩展、可联动的统一云开发运维一体化管理平台，您能否具体介绍一下PaaS平台服务的具体应用情况？

王松云：国网江苏电力PaaS平台统一管理各类资源以及应用，通过整合全部计算资源并进行池化，简化应用系统上线、版本更新，以及服务主动、被动下线检修等服务过程。

PaaS平台实现了应用资源的标准化，并以动态可调度的方式使运维人员随时能够操作各类计算应用，主要具备自动伸缩规则、物理系统管理、容器管理、组件管理、主机管理、主机监控、容器监控、物理系统监控等功能，还能够支撑各类应用和系统的部署，即各类应用和系统迁移至云平台后，能够实现一键自动部署。

——内容来源于国家电网有限公司信息通信分公司、国网江苏省电力有限公司、国网四川省电力公司，林楠、黄蕾、张晓闽、谢林枫、李轩仪、甘炜对本文有贡献。

随着信息技术的发展和能源转型的深入，物联网技术在电网建设、状态环境全面感知、安全管控、人机交互和数据采集等方面将扮演越来越重要的角色，进一步加快泛在电力物联网建设。泛在电力物联网涉及终端信息收集器（传感器、RFID等）、边缘计算、通信网、云平台、人工智能等多个层次，市场面向整个电力设备产业以及在电力系统有相关应用的软件、设备等。电力信息化领域相关的电力二次设备企业和相关软件企业，传感监测类和无人机、巡检机器人等相关应用类的企业以及专业从事于电气设计、信息通信、数据安防、网络架设、综合布网、数据分析类的企业等都将参与到泛在电力物联网的建设中来。

为推动泛在电力物联网落地发展，明确其商业模式、关键技术及实施途径等要点，北极星电力网组织召开“第一届中国泛在电力物联网研讨会”与国家电网公司电子商务有限公司（国网雄安金融科技集团）、国家电网公司英大商务服务有限公司、上海佳岚智能科技有限公司、中关村华电能源电力产业联盟、上海电力大学、正泰集团股份有限公司、上海格蒂电力科技有限公司等社会各界人士共同探讨电力泛在物联网建设及发展机遇。