泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的展望

李易

摘 ?要：為順應(yīng)能源革命和數(shù)字革命的融合發(fā)展趨勢(shì)，泛在電力互聯(lián)網(wǎng)的概念被首次提出，并與堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)相輔相成，成為國網(wǎng)能源互聯(lián)網(wǎng)在新時(shí)代下形成的全面感知、全程在線、全要素互聯(lián)的能源電力新形態(tài)。文章首先論述了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基本概念與發(fā)展意義;其次在數(shù)據(jù)服務(wù)、打造經(jīng)濟(jì)安全電網(wǎng)、促進(jìn)新能源消納三個(gè)方面對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用進(jìn)行展望，結(jié)合了數(shù)據(jù)的處理與增值服務(wù)、電力系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)劃、公司的管理和運(yùn)營、源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)等方面。

關(guān)鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng);數(shù)據(jù)服務(wù);經(jīng)濟(jì)安全電網(wǎng);新能源消納

中圖分類號(hào)：TM715 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）22-0175-02

Abstract： In order to comply with the integrated development trend of energy revolution and digital revolution， the concept of ubiquitous power Internet of things （UPIoT） was first put forward， which is complementary with strong smart grid and becomes a new form of energy and power with comprehensive perception， whole-course online and all-factor interconnection formed by state grid energy Internet in the new era.This paper first discusses the basic concept and development significance of ubiquitous power Internet of things. Next， it looks forward to the application of ubiquitous power Internet of things in three aspects： data service， building economic security power grid， and promoting renew energy accommodation.

Keywords： Ubiquitous power Internet of things （UPIOT）; data service; building economic security power grid; renew energy accommodation.

1 概述

社會(huì)對(duì)電的依賴，要求更高的供電可靠性、優(yōu)質(zhì)性、經(jīng)濟(jì)性，電網(wǎng)規(guī)模越來越大，電網(wǎng)的形態(tài)發(fā)生變化，使供電壓力越來越大;電力市場(chǎng)逐漸開放，輸配電價(jià)格日益降低、電量增長(zhǎng)減速，電網(wǎng)業(yè)務(wù)面臨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng);5G網(wǎng)絡(luò)、低功耗器件、人工智能、邊緣計(jì)算等高新技術(shù)的快速發(fā)展，促使了全面感知、全程在線、全要素互聯(lián)的能源電力新業(yè)態(tài)的形成和發(fā)展，也迫使國家電網(wǎng)打破傳統(tǒng)行業(yè)態(tài)勢(shì)，發(fā)展運(yùn)用新技術(shù)的新型運(yùn)營模式。為此，“三型兩網(wǎng)”的戰(zhàn)略目標(biāo)在2019年兩會(huì)報(bào)告上被提出，其中，“兩網(wǎng)”指的是堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。下文將介紹泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念和建設(shè)意義，并對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電力系統(tǒng)方面的應(yīng)用進(jìn)行展望。

2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念及意義

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是泛在物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)的具體表現(xiàn)形式[1]。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)通過電力用戶及其設(shè)備，電網(wǎng)企業(yè)及其設(shè)備，發(fā)電企業(yè)及其設(shè)備，供應(yīng)商及其設(shè)備，以及人和物的互相連接，建造一個(gè)以電網(wǎng)為樞紐，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享的平臺(tái)[2]。

隨著我國電力市場(chǎng)化改革能源體制的深入推進(jìn)，國網(wǎng)面臨三大挑戰(zhàn)：電網(wǎng)形態(tài)變化、企業(yè)發(fā)展瓶頸和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展變化[3]。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展能夠建立起樞紐型、平臺(tái)型、共享型的未來電網(wǎng)，打造一個(gè)智慧能源綜合服務(wù)平臺(tái)，從而更好地為用戶、電網(wǎng)、發(fā)電、供應(yīng)商以及政府社會(huì)服務(wù)。

3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用

3.1 利用數(shù)據(jù)打下服務(wù)基礎(chǔ)

建設(shè)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(gè)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(jié)合通信原理與圖論等處理辦法，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化、降維、重建等處理，從而為電力系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行和協(xié)調(diào)規(guī)劃打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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(gè)環(huán)節(jié)[4]，對(duì)關(guān)鍵電力設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行感知、測(cè)量、監(jiān)控，從而為電網(wǎng)公司電力設(shè)備的管理提供了極大的數(shù)據(jù)支撐和便利。

隨著5G時(shí)代的到來，網(wǎng)絡(luò)的通信速度將會(huì)更快速、穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、高速、雙向傳輸。邊緣計(jì)算技術(shù)在4G/5G網(wǎng)絡(luò)的加入以后，會(huì)使數(shù)據(jù)處理更加方便，資源共享更加迅速，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建更加全面。同時(shí)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(luò)將進(jìn)一步滿足網(wǎng)絡(luò)信息交互需求，實(shí)現(xiàn)泛在化的連接。此外，邊緣計(jì)算還將和云計(jì)算互補(bǔ)協(xié)同，進(jìn)一步提高分析處理數(shù)據(jù)的快速性和準(zhǔn)確性，讓用戶和電網(wǎng)以及用戶和用戶之間實(shí)時(shí)交互。

搭建好數(shù)據(jù)服務(wù)以及數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)以后，在數(shù)據(jù)的有效利用上可以衍生出新的業(yè)務(wù)，比如對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行租賃、出售等。金融行業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、高校對(duì)電力行業(yè)的原始數(shù)據(jù)有巨大需求，在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)完備的體系下，數(shù)據(jù)將不會(huì)成為掣肘行業(yè)發(fā)展的壁壘，可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展，也可以促進(jìn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的不斷完善。

3.2 打造經(jīng)濟(jì)、安全電網(wǎng)

結(jié)合高速發(fā)展的機(jī)器學(xué)習(xí)方法和已采集的數(shù)據(jù)，研發(fā)新能源-負(fù)荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，建立以火電、核電機(jī)組為基礎(chǔ)的電力調(diào)度系統(tǒng)。結(jié)合實(shí)時(shí)采集運(yùn)行中的電力設(shè)備的數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)自動(dòng)診斷技術(shù)，可以感知設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，有針對(duì)性制定檢修策略，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性水平，從而提高供電的可靠性。結(jié)合泛在物聯(lián)的人機(jī)交互建立智能配電管理系統(tǒng)（IDMS），實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)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[5]。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是由源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)、人等多方面參與的時(shí)空互動(dòng)型網(wǎng)絡(luò)，因此，須實(shí)現(xiàn)能源資源的多目標(biāo)優(yōu)化，既要滿足供需要求，還要考慮成本、價(jià)格、效率等問題。在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的背景下，通過對(duì)數(shù)據(jù)的感知，可以分析泛在物聯(lián)網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的特征及相互聯(lián)系，并采用優(yōu)化模型對(duì)資源的優(yōu)化問題進(jìn)行解決，滿足用戶和業(yè)務(wù)的多樣化需求。

除了在運(yùn)行規(guī)劃方面對(duì)安全經(jīng)濟(jì)有保障以外，在與客戶進(jìn)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(wù)平臺(tái)，在企業(yè)內(nèi)部提高辦事效率，實(shí)現(xiàn)線上登記、線上管理、自動(dòng)檢查等;配送方面實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)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(tái)新型政策，將擴(kuò)大服務(wù)范圍，為能源企業(yè)、工業(yè)區(qū)、私人用戶等提供線上基礎(chǔ)供電服務(wù)、金融服務(wù)、大數(shù)據(jù)管理等，構(gòu)建了包括政府、電網(wǎng)、用戶、金融機(jī)構(gòu)在內(nèi)的新型能源生態(tài)體系。

3.3 促進(jìn)新能源消納

能源的產(chǎn)生、消費(fèi)、傳輸環(huán)節(jié)都在由于社會(huì)的進(jìn)步而發(fā)生轉(zhuǎn)變，近年來，大量的分布式電源接入電網(wǎng)，但由于風(fēng)能和太陽能資源的間歇性、波動(dòng)性、隨機(jī)性，使得電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行面臨巨大挑戰(zhàn)，同時(shí)也造成了大量的棄風(fēng)棄光。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)新能源消納開辟了新的思路。利用人工智能技術(shù)，對(duì)新能源進(jìn)行短期發(fā)電預(yù)測(cè)，降低調(diào)度的難度;異質(zhì)能源間可以進(jìn)行信息交互，充分發(fā)揮能源互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，提高電力系統(tǒng)的靈活性，平抑風(fēng)電、光伏發(fā)電的不確定性，有效解決棄風(fēng)棄光問題，實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化利用;通過數(shù)據(jù)交互，動(dòng)態(tài)重構(gòu)配電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)最小棄風(fēng)棄光等優(yōu)化目標(biāo);通過電力市場(chǎng)手段，引導(dǎo)用戶的用電行為，實(shí)現(xiàn)削峰填谷的目標(biāo);通過增設(shè)儲(chǔ)能裝置，基于數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同優(yōu)化，發(fā)揮儲(chǔ)能裝置的時(shí)效性，減少電網(wǎng)消納的壓力。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基本概念和發(fā)展意義進(jìn)行闡述。對(duì)未來泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)行展望，其間涉及到主要三個(gè)層面：數(shù)據(jù)服務(wù)，電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行和新能源消納，并將終端泛在接入、信息通信、數(shù)據(jù)增值服務(wù)、電力系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)劃、建設(shè)智慧服務(wù)平臺(tái)，新能源消納等融入其中。

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(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、高新技術(shù)的研究等方面還有許多亟待攻克的技術(shù)難關(guān)。不過，隨著國家政策的扶持以及相關(guān)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(shè)的信息通信理論體系。未來，通過社會(huì)各方的密切合作，通過理論創(chuàng)新、技術(shù)研究和模式變革，終將實(shí)現(xiàn)建設(shè)世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)這一目標(biāo)。

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