建设泛在电力物联网的探索与实践：智慧车联网
发布日期：2019/3/22
今年的政府工作报告提出，打造工业互联网平台，拓展“智能+”，为制造业转型升级赋能。国家电网有限公司加快建设泛在电力物联网，致力实现电力系统各环节万物互联、人机交互。
作为电动汽车、用户和能源的数据交互枢纽，充电桩具备典型的物联网终端特征，是公司泛在电力物联网在用户侧的重要入口。智慧车联网平台为泛在电力物联网建设的重要实践。如今，智慧车联网早已不限于车与车、车与人、车与城市的交互，更是车与电网、车与能源的互联互通。充分发挥平台枢纽作用，积极拓展生态业务，最终能实现从车联无限到万物互联。
发挥枢纽作用，在更广阔的领域实现智慧互联
经过三年的探索实践，公司初步建成了世界最大、接入充电桩数量最多、覆盖范围最广的智慧车联网平台。“这是建设泛在电力物联网的重要基础。在此基础上，可充分发挥平台在人、车、船、桩、网、电、储的枢纽作用。”国网电动汽车服务有限公司副总经理王文说。
第一是需求连接，将能源生产供应需求和人的消费需求连接起来，这是物理层面的连接。第二是信息的汇聚，也就是电力大数据的汇集，包括人、车、桩、电网等电力生产消费大数据。第三是实现智能调配。从人的角度看，是精准构建用户画像，实现个性化服务;从电网角度看，是发现电网价值洼地，提高电网资产运营效率。从能源角度看，保证电动汽车在能源生产消费清洁高效。王文说：“这三点是产业物联网，也是泛在电力物联网最典型的特征。”
如今，智慧车联网平台建设已卓有成效。这张网，不仅在陆地交通领域全面铺开，也向着更广阔的水域蔓延。
3月13日，三艘散货船停靠在湖北宜昌三峡坝区的水上综合能源服务中心。国网电动汽车公司岸电事业部调试专责李国庆打开手机上的“e充电”客户端，对着岸电桩扫码用电，用电成功后完成支付，测试完成。8个小容量低压岸电桩全部通过测试。岸电云网功能即将正式上线启用。
水上综合能源服务中心位于三峡大坝上游，几乎所有从重庆前往武汉、上海等地的船只都要在这里过闸检查。“这些船只必须靠港等待通行，少则一天，多则四五天。”李国庆说，“靠港期间，船舶用电问题都要由岸电桩解决。有了岸电云网，船舶碳排放量、靠港供电量等数据，都能依托云网计算，为过往船只提供精准的个性化服务。”
作为全国首个跨省、跨流域的“两纵一横”岸电运营服务平台，岸电云网可实现全国岸电服务互联互通，为港口、船舶提供统一结算、多方式支付、远程监控等便捷服务，为长江流域绿色岸电全覆盖打造一体化岸电生态服务圈。这不仅是公司深入贯彻习近平总书记关于长江经济带“共抓大保护，不搞大开发”重要指示精神的实际行动，也是泛在电力物联网建设的重要成果。截至今年年初，公司共完成三峡坝区16个码头和12个锚地岸电设备的接入工作，并推动福建、江苏等地在运大容量岸电设施接入。不久，岸电设施将全部接入岸电云网并开展运营，实现长江流域港口岸电全覆盖。
利用有序充电，实现用户与电网双赢
伴随着电动汽车、蓄热电采暖等新型设备规模化应用，客户侧负荷可调节潜力迅速增长，推进“源-网-荷-储”协调互动成为能源互联网建设的组成部分，也是推进泛在电力物联网建设的重要手段。
随着电动汽车大规模推广应用，小区居民充电将成为主流。不同于普通的充电技术，有序充电是解决规模化电动汽车充电对电网影响的重要手段。它能引导协调充电行为，达到削峰填谷、区域均衡等目的，实现用户与电网的双赢。
“电动汽车充电的高峰时段和居民家庭用电的高峰时段基本重合。晚上六点开始，用户陆续下班，在小区给车充上电后便回家。这段时间用电负荷达到峰值，给电网安全稳定运行带来压力，也间接提高了用户用电成本。”北京电科院电源技术中心副主任张宝群说，“解决办法是用有序用电技术给电动汽车充电，实现削峰填谷，提升配电网使用效率和电网运营能力。”
有序充电技术如何发挥作用?答案是广泛适用、自主修正的有序充电控制策略。它能实时预测配电台区负荷变化，基于用户用车时间和充电需求，在保障电网安全运行的条件下统筹开展车辆协同调度，调整充电日期、时间和功率，将负荷调整到低谷时段。
2018年9月底，公司在北京、山东、上海、江苏、河南选取了6个变压器负载高、电动汽车增长快的小区作为试点，建设一体化有序充电桩160个、充放电桩2个。通过有序充电控制，小区平均降低配变峰值负荷超过30%，80%充电量被优化调整到配变负荷低谷时段，实现削峰填谷，配变接纳充电桩能力提高了4倍。
除了保障电网安全稳定运行，提升电网利用率之外，有序充电技术也给用户带来了利好。
家住北京市海淀区西八里庄阜成路97号院的薛亮，是有序充电的“深度用户”。他说：“每次给车充电，我都会选择有序充电，不仅操方便，还帮我省下了一笔不小的开支。”
作为北京市有序充电的试点小区，阜成路97号院30个新建有序充电桩、24个改造试点的三优交流充电桩，已全部投入使用，在满足小区住户充电需求的基础上为用户节省充电成本，减小台区供电压力。
公司将全面推广有序充电，创新充电桩建设模式，实现无线识别、即插即充、无感支付等功能，并充分利用充电插座的共享特性，扩大电动汽车客户侧充电数据入口，将智慧车联网平台打造成千万级规模客户用电信息交互的能源端口。
推进协同服务，开展智能化绿色电力交易
万物互联远远不止于此。
在北京、山东等试点地区，公司除了收获有序充电这枚硕果外，还积极尝试开展客户侧储能、光伏设备接入，累计接入工商业、居民户用、通信基站等储能设施4.9万个，分布式光伏28.5万户。客户侧“源-网-荷-储”协同服务有了良好基础，公司通过能源路由器和控制器将储能灵活接入智慧车联网平台，与电力交易系统、需求响应系统协调控制，构建全国规模最大的用户侧储能云平台，绿色交易电量突破1.1亿千瓦时。
王文介绍说，储能云平台是公司建设泛在电力物联网的创新探索研究。“它是针对储能场景的一个应用。对我国东部受端电网来说，在负荷高峰期储能、负荷低谷期用电，不仅能缓解电网运行压力，也能降低客户用能成本。”王文说。平台将解决客户侧储能不可观、不可控问题，实现多类型储能业务数据采集和客户侧储能有序充放电调控，最大化发挥储能运行特性价值。
“以V2G为例，这是应用于电动汽车上的储能。”王文说，其核心思想是利用大量电动汽车的储能源作为电网和可再生能源的缓冲，当电网负荷过高时，由电动汽车储能源向电网馈电，当电网负荷过低时，用来存储电网过剩的发电量，避免造成浪费。“这样，电动汽车用户能在电价低时从电网买电，电价高时向电网售电来获得收益。”王文告诉记者，一般情况下，普通锂电池能充放电约3200次，用户通过V2G技术获得的收益，几乎能抵消电池成本。对电网来说，这也是将来信息业务的爆发点。
“不论是车、船，还是储，都必须用上清洁电。如何利用车联网平台促进消纳清洁能源?这是要重点解决的问题。”采访中，王文表示，正在建设的充电电量聚合交易平台能通过实时功率预测与动态最优匹配，实现自动化、智能化的绿色电力交易。今年，公司将聚合用户侧50万千瓦/200万千瓦时储能资源，用户侧储能项目接入率不低于90%，平台用户数量超过5万户。
来自智慧车联网平台的绿色电力交易，为新能源消纳找到了一条新路径。目前，公司积极建设基于车联网的绿电交易示范工程，打造车联网绿电交易系统，打通电力交易平台与车联网平台的信息共享融合通道，支撑电动汽车充电桩准入注册、绿电交易和市场结算，实现供应侧、需求侧聚合优化和双向互动，促进新能源消纳，解决“三弃”难题。
如今，高速发展的智慧车联网平台已具备泛在电力物联网的功能特性，也愈来愈发挥出强大的生命力。从车联无限到万物互联，公司一直在行动。
来源：国家电网报
