田園

[摘 ? ?要] 在智能化大潮席卷各個(gè)行業(yè)的背景下，能源互聯(lián)理念日益興起，智能電網(wǎng)概念不斷深化，“電力物聯(lián)網(wǎng)”概念應(yīng)運(yùn)而生。本文綜述分析了新技術(shù)條件下電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)所依托的技術(shù)背景，為其在電網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行中的各項(xiàng)新技術(shù)提供可能。電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)需要將理論研究和工程實(shí)踐相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃和建設(shè)統(tǒng)一性，保證運(yùn)行平穩(wěn)性，進(jìn)而發(fā)揮資源規(guī)模優(yōu)勢(shì)，提高能源利用效率，為中國(guó)能源產(chǎn)業(yè)改革發(fā)展提供保證。

[關(guān)鍵詞] 電力物聯(lián)網(wǎng);智能電網(wǎng);大數(shù)據(jù);智慧供應(yīng)鏈

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 21. 064

[中圖分類號(hào)] TP393 ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] ?A ? ? ?[文章編號(hào)] ?1673 - 0194（2020）21- 0145- 02

0 ? ? ?引 ? ?言

隨著輸電技術(shù)日益發(fā)展，用電負(fù)荷逐年提高以及眾多新能源設(shè)施的引入，電網(wǎng)在調(diào)度和管理等各個(gè)方面的智能性和感知能力日益成為研究人員關(guān)注的重點(diǎn)[1，2]。美國(guó)電力科學(xué)研究院（EPRI）這一研究機(jī)構(gòu)分別在1998年和2000年提出了復(fù)雜交互式網(wǎng)絡(luò)/系統(tǒng)（CIN/SI）概念和“IntelliGrid”概念[3，4]，為智能電網(wǎng)技術(shù)的研究奠定了基礎(chǔ)。此后，歐美各能源研究機(jī)構(gòu)紛紛針對(duì)自身的發(fā)展環(huán)境和能源狀況對(duì)新形勢(shì)下的電網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了研究和實(shí)踐。

在智能化背景下，能源互聯(lián)概念日益興起，電力物聯(lián)網(wǎng)概念應(yīng)運(yùn)而生。該網(wǎng)具備狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活三大特點(diǎn)[5]。電力物聯(lián)網(wǎng)能夠充分融合現(xiàn)代通信、大數(shù)據(jù)以及人工智能等技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)萬物互聯(lián)的信息物理融合系統(tǒng)，從而極大程度提高電力系統(tǒng)的智能性[6，7]。電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)將顯著提高電力系統(tǒng)的智能化程度，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)全面感知、優(yōu)化配置各類資源和靈活提供多樣化服務(wù)，為建立全球能源互聯(lián)網(wǎng)邁下堅(jiān)實(shí)的一步。本文綜述了電力物聯(lián)網(wǎng)所依托的技術(shù)背景，同時(shí)也結(jié)合我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展現(xiàn)狀對(duì)電力物聯(lián)網(wǎng)在未來的發(fā)展前景進(jìn)行了分析和展望。

1 ? ? ?電力物聯(lián)網(wǎng)依托的技術(shù)背景

1.1 ? 信息技術(shù)

電力物聯(lián)網(wǎng)對(duì)電力基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集、承載、分析和應(yīng)用以及通信技術(shù)和方式提出了更高的要求。而近年來信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，尤其是5G技術(shù)的問世，給智能電網(wǎng)和電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)提供了可靠的保證[8]。電力物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)l(fā)電廠、電網(wǎng)、供應(yīng)商和用戶的信息進(jìn)行共享，并及時(shí)進(jìn)行反饋，從而激發(fā)出新的產(chǎn)業(yè)模式，在能源利用的全流程起到樞紐作用。5G網(wǎng)絡(luò)具有超高帶寬、超低延時(shí)以及超大規(guī)模連接等特點(diǎn)[9]，與以往的信息技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)勢(shì)。以5G技術(shù)為代表的新一代信息技術(shù)將改變行業(yè)的運(yùn)營(yíng)方式，提升行業(yè)的運(yùn)營(yíng)效率，全面升級(jí)決策智能化水平，從而推進(jìn)生產(chǎn)力進(jìn)一步提高。

王宏延 ?等[8]對(duì)5G技術(shù)與電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)的融合發(fā)展手段進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并對(duì)諸如低延時(shí)、高可靠性業(yè)務(wù)和大容量、高帶寬業(yè)務(wù)等多種典型的電力業(yè)務(wù)場(chǎng)景在5G技術(shù)下的應(yīng)用進(jìn)行了分析。同時(shí)該團(tuán)隊(duì)也選擇了精準(zhǔn)負(fù)荷控制業(yè)務(wù)作為一種典型的業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行了5G技術(shù)的應(yīng)用性能測(cè)試，結(jié)果顯示5G技術(shù)具有顯著的低時(shí)延特性，可以給電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供技術(shù)方面有利的支持。夏旭[10]對(duì)5G技術(shù)在能源互聯(lián)網(wǎng)之中的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究。該研究結(jié)合馬斯洛模式給出了不同的行業(yè)對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)切片存在3層不同的需求，認(rèn)為5G網(wǎng)絡(luò)在電力行業(yè)的成功應(yīng)用很大程度上受到商業(yè)模式的影響，其潛在的商業(yè)模式包括標(biāo)準(zhǔn)模式、混合租賃模式以及托管模式等。5G和垂直行業(yè)應(yīng)用相結(jié)合后，將在運(yùn)營(yíng)商和不同的垂直行業(yè)間創(chuàng)造雙贏的關(guān)系，產(chǎn)生巨大的商業(yè)價(jià)值。

1.2 ? 人工智能

電力的調(diào)度控制過程具有數(shù)據(jù)量大，規(guī)則復(fù)雜的特點(diǎn)。隨用電需求持續(xù)提升和電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，即有電網(wǎng)調(diào)度支持系統(tǒng)已越來越跟不上現(xiàn)代智能電網(wǎng)多種調(diào)控需求。近年來，人工智能技術(shù)逐漸走向主流，基于深度學(xué)習(xí)的智能技術(shù)的應(yīng)用逐漸受到各行各業(yè)的廣泛關(guān)注[11-12]。在電網(wǎng)調(diào)控這一領(lǐng)域當(dāng)中使用人工智能技術(shù)開展深度學(xué)習(xí)，有助于對(duì)電網(wǎng)特性和行為實(shí)施有效分析， 運(yùn)用以往積累數(shù)據(jù)對(duì)電網(wǎng)整體特性開展聚類分析過程，包括對(duì)用戶用電行為進(jìn)行評(píng)估和預(yù)測(cè)以提高負(fù)荷預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度，為確保電網(wǎng)的實(shí)時(shí)平衡提供支撐。同時(shí)人工智能技術(shù)可使學(xué)習(xí)和模擬規(guī)程、經(jīng)驗(yàn)以及其到調(diào)度控制分析軟件中的嵌入過程得以有效實(shí)現(xiàn)[13]。范士雄[14]等對(duì)電網(wǎng)調(diào)控中人工智能技術(shù)需求及人工智能在電網(wǎng)調(diào)控的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)，以電網(wǎng)故障辨識(shí)為應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)深度學(xué)習(xí)技術(shù)在電網(wǎng)調(diào)控中的應(yīng)用進(jìn)行分析討論，認(rèn)為電網(wǎng)調(diào)控方面應(yīng)用的關(guān)鍵在于利用深度網(wǎng)絡(luò)抽象出隱藏在各類數(shù)據(jù)中的內(nèi)在規(guī)律，從而彌補(bǔ)基于物理模型分析方式在電網(wǎng)調(diào)控中存在的不足，進(jìn)而依靠多場(chǎng)景下的模型持續(xù)訓(xùn)練和新的算法模型對(duì)模型迭代升級(jí)，進(jìn)一步增加模型的準(zhǔn)確性以及泛化能力，最終全面提高電網(wǎng)調(diào)控業(yè)務(wù)的智能化水平。

1.3 ? 大數(shù)據(jù)

電力物聯(lián)網(wǎng)的最終建設(shè)方向，是為了在電力系統(tǒng)的每一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)都能實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、萬物互聯(lián)，從而對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的自動(dòng)收集和獲取、靈活應(yīng)用能力進(jìn)行有效提升。這些主要通過“大云物移智鏈”等現(xiàn)代信息及先進(jìn)通信技術(shù)的充分應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)。電力物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建主要包括四層結(jié)構(gòu)，分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層[15]。分別用于處理數(shù)據(jù)的采集記錄、傳輸、管理及技術(shù)支撐、應(yīng)用和價(jià)值創(chuàng)造等多項(xiàng)問題。

由于電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的不斷推進(jìn)，隨之而來需要所處理的數(shù)據(jù)量將越來越多，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)將呈現(xiàn)出大數(shù)據(jù)的典型特征。因此，大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用對(duì)于系統(tǒng)數(shù)據(jù)管控、采集、匯聚、計(jì)算和應(yīng)用能力的提升有著積極的促進(jìn)作用。

2 ? ? ?結(jié) ? ?論

在新形勢(shì)下，新技術(shù)條件發(fā)展為電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和運(yùn)行提供了所能依托的技術(shù)背景，電網(wǎng)建設(shè)和平穩(wěn)運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)的數(shù)據(jù)分析處理能力、安全性以及調(diào)控能力均提出了更高的要求，電力物聯(lián)網(wǎng)可達(dá)到建設(shè)高開放性的電力數(shù)據(jù)共享服務(wù)信息物理社會(huì)系統(tǒng)（CPSSE）的目標(biāo)，是多領(lǐng)域、多學(xué)科相互協(xié)同融合的綜合性工程，是電氣、控制、通信和計(jì)算機(jī)等多學(xué)科的綜合應(yīng)用。其建設(shè)需要遵循合理的標(biāo)準(zhǔn)，例如技術(shù)架構(gòu)和平臺(tái)入口的統(tǒng)一性等。同時(shí)，中國(guó)目前已建成全球規(guī)模最大的電力專用通信信息系統(tǒng)，這對(duì)電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展有著重要的工程實(shí)踐意義。通過深度挖掘現(xiàn)有系統(tǒng)價(jià)值，并以此為基礎(chǔ)整合新理論運(yùn)用新技術(shù)投入到未來的電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中，有助于進(jìn)一步發(fā)揮其效能，提升系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。下一步需將理論研究和工程實(shí)踐相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃和建設(shè)的統(tǒng)一性，保證運(yùn)行的平穩(wěn)性，從而發(fā)揮資源規(guī)模優(yōu)勢(shì)，提高能源的利用效率，為中國(guó)的能源產(chǎn)業(yè)改革發(fā)展提供保證。

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