薛峰 鄔超慧 邢煒

摘要：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的電力事業(yè)的發(fā)展也有了一定的改善。2019年國網(wǎng)公司提出建設(shè)“三型兩網(wǎng)，世界一流”能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的重大戰(zhàn)略目標(biāo)，指明了電力企業(yè)今后前進(jìn)的方向。而電網(wǎng)的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)和新興業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流和業(yè)務(wù)流，最佳的承載和貫通途徑就是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。而承載網(wǎng)又是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的前提保障，由此可見，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，必須認(rèn)真分析和推進(jìn)電力傳輸網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展。當(dāng)前情況下，備受業(yè)界矚目的是物聯(lián)網(wǎng)的承載結(jié)構(gòu)與業(yè)務(wù)多樣化的技術(shù)方案。本文將從以下幾個(gè)方面進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：面向泛在電力物聯(lián)網(wǎng);綜合能源系統(tǒng);規(guī)劃模型

引言

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)一個(gè)重要方面便是實(shí)現(xiàn)更多終端小微設(shè)備的接入，使得數(shù)據(jù)的獲取更加海量和多元化，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流和能量流的深度融合，而綜合能源系統(tǒng)是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)價(jià)值的重要實(shí)現(xiàn)形式。綜合能源系統(tǒng)在其規(guī)劃運(yùn)行中涉及多種能源類型和海量數(shù)據(jù)，是一項(xiàng)復(fù)雜工程，因此面向泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)進(jìn)行綜合能源系統(tǒng)的規(guī)劃思考，提出綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和區(qū)域差異性原則，建立了綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃的基本模型，以及系統(tǒng)綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并對(duì)系統(tǒng)規(guī)劃運(yùn)行的數(shù)據(jù)需求進(jìn)行了分析，提出一套完整的綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃思路方法。研究成果為我國綜合能源系統(tǒng)的建設(shè)和實(shí)施提供理論依據(jù)。

1應(yīng)用場(chǎng)景

POTN技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)電力通信網(wǎng)絡(luò)的層級(jí)起到有效簡(jiǎn)化的作用，更加方便了網(wǎng)絡(luò)管理和業(yè)務(wù)調(diào)度等。提供全方位、全業(yè)務(wù)且多元化的良好通信服務(wù)，讓高安全、高可靠、大帶寬的傳輸通道成為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的有力支撐。在電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）因?yàn)閂C的交叉連接，對(duì)虛通路的終結(jié)，低時(shí)延可實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)，特別適合實(shí)時(shí)性有很高要求的業(yè)務(wù)的傳輸，以及電力繼保業(yè)務(wù)的傳輸。同時(shí)擔(dān)負(fù)電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化的傳輸，也可以傳輸配電數(shù)據(jù)和命令。讓接入網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)急有所提升，對(duì)構(gòu)件全新的智慧調(diào)控系統(tǒng)實(shí)施幫助，研究探索調(diào)控領(lǐng)域應(yīng)用匯集的數(shù)據(jù)，對(duì)大型能源系統(tǒng)的構(gòu)建程序進(jìn)行全景認(rèn)知，切實(shí)轉(zhuǎn)變調(diào)控模式，即從生產(chǎn)調(diào)控模式轉(zhuǎn)向生產(chǎn)服務(wù)融合模式。對(duì)視頻識(shí)別技術(shù)和作業(yè)管控進(jìn)行應(yīng)用，達(dá)到智能管控的現(xiàn)場(chǎng)化。（2）因?yàn)榉纸M業(yè)務(wù)的交叉，讓容量擴(kuò)展性和組網(wǎng)靈活性得以提高，以太網(wǎng)為典型的分組業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量有了根本保障。例如：電力無線專網(wǎng)傳輸應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議回傳業(yè)務(wù)的同時(shí)，更要擔(dān)任配網(wǎng)230波動(dòng)頻率專網(wǎng)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議化回傳業(yè)務(wù)的傳輸應(yīng)用，同時(shí)要承載配網(wǎng)光纖接入技術(shù)回傳業(yè)務(wù)，采集用電信息并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用。同時(shí)要負(fù)責(zé)上傳變電站智能機(jī)器人巡查的數(shù)據(jù)。讓泛在終端安全數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)共享，建設(shè)新一代信息通信基礎(chǔ)構(gòu)架，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)提供堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)。POTN技術(shù)具備協(xié)助應(yīng)用研究的功能，實(shí)施目標(biāo)是邊緣物聯(lián)安全代理，從而構(gòu)建安全代理體系，內(nèi)容是符合差異性業(yè)務(wù)場(chǎng)景周邊物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)泛在接入的終端層不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議終端的安全共享。POTN更能對(duì)終端智能的升級(jí)和終端模塊化的部署，促進(jìn)跨業(yè)務(wù)同源數(shù)據(jù)的采集，深度覆蓋用電側(cè)和配電側(cè)的采集監(jiān)控、發(fā)電側(cè)和客戶側(cè)大范圍延伸。

2綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃原則

1）可靠性。保障能源的持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)是人們對(duì)能源系統(tǒng)最基本要求。人們對(duì)能源供給可靠性要求隨著生活水平的提升而逐漸提高，綜合能源系統(tǒng)會(huì)涉及到風(fēng)、光、氣、冷、熱、電等不同能源形式，電、氣、熱、冷等多種負(fù)荷在物理上直接與綜合能源系統(tǒng)相連接，系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備種類更加多樣，相較于單一能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，因此確保綜合能源系統(tǒng)達(dá)到可靠性標(biāo)準(zhǔn)十分重要。2）經(jīng)濟(jì)性。光伏和風(fēng)電出力不確定性與波動(dòng)性強(qiáng)，水電出力呈現(xiàn)較強(qiáng)的季節(jié)性等特性，使得綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行面臨極大的復(fù)雜性與不確定性?？稍偕茉磁c火電的互補(bǔ)效果在不同時(shí)期會(huì)存在明顯的差異性，如果系統(tǒng)容量配置較小，則系統(tǒng)的可控性弱，出力互補(bǔ)效果難以保證;而擴(kuò)大容量配置將會(huì)抬高投資成本，影響系統(tǒng)整體收益率。因此應(yīng)充分考慮經(jīng)濟(jì)性與能源效率之間的平衡，在系統(tǒng)充分可控的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)較好的經(jīng)濟(jì)性。3）區(qū)域差異性。綜合能源這一能源開發(fā)利用模式具有較為明顯的區(qū)域差異性，是基于對(duì)所在地區(qū)的資源稟賦情況與負(fù)荷特性進(jìn)行深入研究之后，充分利用當(dāng)?shù)貎?yōu)勢(shì)資源，結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)最優(yōu)綜合能源系統(tǒng)建設(shè)方案，通過不同能源的多種組合方式，達(dá)到滿足區(qū)域內(nèi)服務(wù)對(duì)象的能源需求，并能夠在極大程度上減少能源消耗與污染物排放。

3面向泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃

3.1二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化

智能變電站二次設(shè)備主要有測(cè)控保護(hù)裝置，電子式互感器、合并單元、智能終端、交換機(jī)、故障錄波、通信系統(tǒng)等。二次設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化有利于一、二次設(shè)備間的連接。1）集成智能終端。集成智能終端是傳統(tǒng)智能變電站中所使用的合并單元及智能終端設(shè)備的集成。合并單元是互感器與IED裝置的接口設(shè)備，從各種設(shè)備和傳感器收集信號(hào)，這些信號(hào)通過過程總線傳輸?shù)狡渌O(shè)備;智能終端提供一次設(shè)備測(cè)量、控制，是保護(hù)控制一次設(shè)備的重要部件。2）保護(hù)測(cè)控裝置。保護(hù)裝置是通過SV網(wǎng)絡(luò)來獲取合并單元的數(shù)據(jù)，并通過GOOSE網(wǎng)絡(luò)向智能終端發(fā)送跳閘命令。測(cè)控裝置相較于保護(hù)裝置最大的區(qū)別在于保護(hù)裝置是瞬間響應(yīng)電網(wǎng)故障，具有不可預(yù)見性。測(cè)控主要是通過操作或控制隔離開關(guān)、斷路器，實(shí)現(xiàn)同期合閘，目前已經(jīng)可以利用數(shù)臺(tái)集群測(cè)控裝置實(shí)現(xiàn)全站監(jiān)控功能。3）網(wǎng)絡(luò)通信。智能變電站中通信網(wǎng)絡(luò)報(bào)文是實(shí)現(xiàn)各設(shè)備之間信息交互的方式，如過程層網(wǎng)絡(luò)承載的是SV、GOOSE等報(bào)文，GOOSE通常用于傳輸與監(jiān)控功能的相關(guān)信息，SV則用于傳輸電流和電壓信號(hào)的數(shù)字樣本。網(wǎng)絡(luò)報(bào)文裝置內(nèi)部應(yīng)用大量數(shù)據(jù)信息處理技術(shù)，用于實(shí)現(xiàn)各層網(wǎng)絡(luò)間報(bào)文信息收集和實(shí)時(shí)異常分析。

3.2高效配置清潔能源，減少地理限制

目前，我國能源消耗中清潔能源的占比較低。由于風(fēng)能、太陽能和部分清潔能源存在諸多的不確定性，使得電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行受到較大影響，加之地理分布和人員聚集區(qū)域的影響，風(fēng)能和太陽能等清潔能源沒有得到有效利用。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入人工智能，對(duì)新型能源短期內(nèi)發(fā)電實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，降低調(diào)度難度;全息感知對(duì)入網(wǎng)能源進(jìn)行有效分配，實(shí)現(xiàn)源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)的動(dòng)態(tài)交互，形成虛擬電廠，互補(bǔ)傳統(tǒng)能源與新能源之間的占比;通過市場(chǎng)詢價(jià)，引導(dǎo)客戶用電行為，實(shí)現(xiàn)削峰填谷?？傊涸陔娏ξ锫?lián)網(wǎng)的引入，可實(shí)現(xiàn)電力交易平臺(tái)互聯(lián)互通，減少地理限制，動(dòng)態(tài)增減負(fù)荷，減少分布式能源并網(wǎng)沖擊，從而實(shí)現(xiàn)清潔能源廣泛高效配置。

3.3打造智能平臺(tái)，保障電網(wǎng)安全運(yùn)行

國網(wǎng)體系呈現(xiàn)出能源分布不均衡、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)科學(xué)性不足、電網(wǎng)自身調(diào)控能力有限等等問題，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，將成功打造智能能源服務(wù)平臺(tái)，通過大數(shù)據(jù)云模式下商業(yè)模式和市場(chǎng)激勵(lì)政策，提高用戶參與電力管理的主動(dòng)性。一方面利用數(shù)據(jù)融通模式下的大數(shù)據(jù)分析，結(jié)合運(yùn)檢智能分析決策系統(tǒng)，推動(dòng)電網(wǎng)運(yùn)維檢修高度數(shù)據(jù)化和智能化，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備由被動(dòng)化解問題到主動(dòng)預(yù)警、智能巡查的實(shí)質(zhì)性轉(zhuǎn)變;另一方面，通過智能終端來提升二次設(shè)備的全面感知性能，實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化、整合評(píng)析等功能，注重提高電網(wǎng)的整體智能化和穩(wěn)定系數(shù)，對(duì)風(fēng)能、太陽能等清潔能源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并構(gòu)建智能化發(fā)電、配電、輸送監(jiān)管體系，從而實(shí)現(xiàn)有效地對(duì)新能源進(jìn)行管理的同時(shí)保障電網(wǎng)靈活安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

結(jié)語

針對(duì)用戶分類對(duì)能源的綜合需求反饋來影響綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行設(shè)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部組件容量配置比例進(jìn)行規(guī)劃，并提出一套綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃的模型，下一步需要基于開放的能源系統(tǒng)豐富能源供應(yīng)來源，完善系統(tǒng)規(guī)劃模型，并基于所提出的數(shù)據(jù)需求獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的驗(yàn)證。

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