宮姍姍 魏繼俊

摘要：電力事業(yè)創(chuàng)新發(fā)揮下，電力系統(tǒng)運行所面臨的風險因素也逐漸增多，傳統(tǒng)電網(wǎng)模式已經(jīng)不能滿足電力系統(tǒng)的穩(wěn)定需求。積極應用泛在物聯(lián)網(wǎng)能夠在一定程度上提高我國電網(wǎng)建設的整體水平，基于此文章對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電力系統(tǒng)中的應用展開探討。

關鍵詞：電力系統(tǒng);物聯(lián)網(wǎng);泛在物聯(lián)網(wǎng);電力物聯(lián)網(wǎng)

引言

伴隨電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，發(fā)電裝機容量的持續(xù)增加以及分布式新能源的大量涌現(xiàn)，電網(wǎng)的連接主體日益增多并成為能源革命的中心環(huán)節(jié)和能源輸送和轉換利用的樞紐，對其靈活調節(jié)能力和智能化、數(shù)字化發(fā)展提出了新的更高要求。建設泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是解決電網(wǎng)技術問題、突破電網(wǎng)發(fā)展瓶頸的有效途徑，是電網(wǎng)公司的全面創(chuàng)新和深刻變革，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將帶動電網(wǎng)企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展，引領國家能源互聯(lián)網(wǎng)高質量建設。? ? ? ? 1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的使命

智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)相輔相成、融合發(fā)展，形成強大的價值創(chuàng)造平臺，共同構成能源流、業(yè)務流、數(shù)據(jù)流“三流合一”的能源互聯(lián)網(wǎng)。從三代電力系統(tǒng)發(fā)展歷程可見，能源轉型是必須的。發(fā)展風電和光電是實現(xiàn)能源轉型目標的必要手段。風電光電比例增加導致了棄風棄光，為了實現(xiàn)能源轉型目標，必須減少棄風棄光。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)要解決的主要問題就是如何減少棄風棄光，提高新能源利用率，實現(xiàn)能源轉型目標。風電場、光電站、火電廠、水電廠和大型用戶等已經(jīng)和調度連接了，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)主要是連接用戶和分散發(fā)電，尤其是可控負荷用戶。把可控負荷和分散發(fā)電有效控制起來，以實現(xiàn)源網(wǎng)荷協(xié)同，減少棄風棄光。

2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術

2.1智能芯片

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的技術應用包括三大因素，即對電力數(shù)據(jù)進行采集、傳遞，電力數(shù)據(jù)分析和管理以及電力信息的綜合應用。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的核心技術是智能芯片，當前越來越多的計量設備接入電力系統(tǒng)，且電力設備的運行會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。而目前大多數(shù)的電力數(shù)據(jù)采集設備仍然依賴于傳統(tǒng)的工業(yè)采集設備，數(shù)據(jù)的有效性較低下、不夠精確，也使得終端的智能設備程度化降低，無法實現(xiàn)智能判斷與自適應調節(jié)能力的統(tǒng)一，進而影響入網(wǎng)和分散式管理智能化網(wǎng)絡系統(tǒng)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是基于電力信息的有效整合，通過對電力資源利用、電力數(shù)據(jù)的傳遞以及數(shù)據(jù)分析，促進終端智能化發(fā)展。

2.25G與LPWA

電力數(shù)據(jù)的大量傳輸，需要通訊設備實現(xiàn)一體化發(fā)展。當前我國的電力設備分布較廣，遍布幾千個城市，因此存在供電分散范圍廣、供電連接難的問題，在無線網(wǎng)絡條件下的技術，很難滿足當前的發(fā)展需求。而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)對于LPWA和5G技術的運用，將會成為重要的通信手段。第五代移動通信技術，即5G，是4G通訊設備之后的延伸，正在研究中。5G網(wǎng)絡的運行速度為10Gb/s（相當于下載速度1.25Gb/s）。5G作為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的必要條件，很大程度上在于5G網(wǎng)絡功能能夠解決電力傳輸、地域等方面限制網(wǎng)絡的問題。當前4G的人均速率為5～10Mb/s，5G的速度將提升十倍，5G網(wǎng)絡峰值速率能達到1.2Gb/s，下載一個2GB高清電影，最快20s就可以完成，這樣的帶寬和網(wǎng)速能滿足包括智能服務機器人在內(nèi)的大量物聯(lián)網(wǎng)設備的接入。因此對于電力的輸送方面，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的運用具有一定的實效性和效率。5G網(wǎng)絡的主要目標是讓終端用戶隨時隨地能夠實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，5G網(wǎng)絡將來支持的設備遠遠不止基本的智能家庭設備如鳥巢式室內(nèi)恒溫器等。

2.3物聯(lián)網(wǎng)平臺

當前物聯(lián)網(wǎng)平臺已經(jīng)大范圍普及，通過對電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行合理分析，可以有效地實現(xiàn)電力信息的高效利用。一體化信息數(shù)據(jù)平臺，需要具備當前大數(shù)據(jù)處理的能力，實現(xiàn)電力系統(tǒng)故障診斷的人工智能水平，對相關的信息進行預算。以此實現(xiàn)大小城市各個項目內(nèi)容的在線操作，實現(xiàn)云計算、云數(shù)據(jù)和人工智能的一體化。

3泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電力系統(tǒng)中應用

3.1利用數(shù)據(jù)打下服務基礎

建設泛在電力物聯(lián)網(wǎng)首先需要充分挖掘利用電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。采集變電站、輸電線路、用電信息等各個方面的數(shù)據(jù)，并利用好能源互聯(lián)網(wǎng)的信息通信理論，結合通信原理與圖論等處理辦法，對數(shù)據(jù)進行歸一化、降維、重建等處理，從而為電力系統(tǒng)的優(yōu)化運行和協(xié)調規(guī)劃打下堅實基礎。

數(shù)據(jù)采集的主要方法是將充分兼容的感知裝置廣泛布置在電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，對關鍵電力設備的運行狀況進行感知、測量、監(jiān)控，從而為電網(wǎng)公司電力設備的管理提供了極大的數(shù)據(jù)支撐和便利。

隨著5G時代的到來，網(wǎng)絡的通信速度將會更快速、穩(wěn)定，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時、高速、雙向傳輸。邊緣計算技術在4G/5G網(wǎng)絡的加入以后，會使數(shù)據(jù)處理更加方便，資源共享更加迅速，網(wǎng)絡構建更加全面。同時覆蓋地面的電力衛(wèi)星、無線專網(wǎng)的建立、骨干網(wǎng)的形成等多層次電力通信網(wǎng)絡將進一步滿足網(wǎng)絡信息交互需求，實現(xiàn)泛在化的連接。此外，邊緣計算還將和云計算互補協(xié)同，進一步提高分析處理數(shù)據(jù)的快速性和準確性，讓用戶和電網(wǎng)以及用戶和用戶之間實時交互。

3.2打造經(jīng)濟、安全電網(wǎng)

結合高速發(fā)展的機器學習方法和已采集的數(shù)據(jù)，研發(fā)新能源-負荷實時監(jiān)測和功率預測系統(tǒng)，建立以火電、核電機組為基礎的電力調度系統(tǒng)。結合實時采集運行中的電力設備的數(shù)據(jù)和設備狀態(tài)自動診斷技術，可以感知設備的實際運行狀態(tài)，有針對性制定檢修策略，提高設備運行可靠性水平，從而提高供電的可靠性。結合泛在物聯(lián)的人機交互建立智能配電管理系統(tǒng)（IDMS），實現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)環(huán)節(jié)的線上化，通過電子身份、電子工作票等減少人員冗余，提高國網(wǎng)內(nèi)部工作效率。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是由源、網(wǎng)、荷、儲、人等多方面參與的時空互動型網(wǎng)絡，因此，須實現(xiàn)能源資源的多目標優(yōu)化，既要滿足供需要求，還要考慮成本、價格、效率等問題。在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的背景下，通過對數(shù)據(jù)的感知，可以分析泛在物聯(lián)網(wǎng)各節(jié)點的特征及相互聯(lián)系，并采用優(yōu)化模型對資源的優(yōu)化問題進行解決，滿足用戶和業(yè)務的多樣化需求。

除了在運行規(guī)劃方面對安全經(jīng)濟有保障以外，在與客戶進行溝通交流方面也發(fā)生了巨大變化。泛在電力互聯(lián)網(wǎng)將為電網(wǎng)搭建智慧能源服務平臺，在企業(yè)內(nèi)部提高辦事效率，實現(xiàn)線上登記、線上管理、自動檢查等;配送方面實現(xiàn)信息實時記錄，提高透明度與安全性;改變傳統(tǒng)的商業(yè)模式并出臺新型政策，將擴大服務范圍，為能源企業(yè)、工業(yè)區(qū)、私人用戶等提供線上基礎供電服務、金融服務、大數(shù)據(jù)管理等，構建了包括政府、電網(wǎng)、用戶、金融機構在內(nèi)的新型能源生態(tài)體系。

3.3促進新能源消納

能源的產(chǎn)生、消費、傳輸環(huán)節(jié)都在由于社會的進步而發(fā)生轉變，近年來，大量的分布式電源接入電網(wǎng)，但由于風能和太陽能資源的間歇性、波動性、隨機性，使得電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行面臨巨大挑戰(zhàn)，同時也造成了大量的棄風棄光。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設和發(fā)展，為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，促進新能源消納開辟了新的思路。利用人工智能技術，對新能源進行短期發(fā)電預測，降低調度的難度;異質能源間可以進行信息交互，充分發(fā)揮能源互補優(yōu)勢，提高電力系統(tǒng)的靈活性，平抑風電、光伏發(fā)電的不確定性，有效解決棄風棄光問題，實現(xiàn)資源的優(yōu)化利用;通過數(shù)據(jù)交互，動態(tài)重構配電網(wǎng)，實現(xiàn)最小棄風棄光等優(yōu)化目標;通過電力市場手段，引導用戶的用電行為，實現(xiàn)削峰填谷的目標;通過增設儲能裝置，基于數(shù)據(jù)共享平臺，實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲協(xié)同優(yōu)化，發(fā)揮儲能裝置的時效性，減少電網(wǎng)消納的壓力。

結論

需要指出，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)據(jù)的處理與分析、信息安全、商業(yè)模式的變化、基礎設施的建設、高新技術的研究等方面還有許多亟待攻克的技術難關。不過，隨著國家政策的扶持以及相關行業(yè)專家的探索，已經(jīng)逐步形成了一套初步的支撐建設的信息通信理論體系。未來，通過社會各方的密切合作，通過理論創(chuàng)新、技術研究和模式變革，終將實現(xiàn)建設世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)這一目標。

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