電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展情況初探

夏俊雅 周銳

摘要：介紹了國內(nèi)外電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展戰(zhàn)略，探討了我國電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況，包括發(fā)展目標、發(fā)展基礎(chǔ)、基本框架、功能等，并對未來電力物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)進行了展望。

關(guān)鍵詞：電力物聯(lián)網(wǎng);智能電網(wǎng);能源互聯(lián)網(wǎng)

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)的概念最早由麻省理工學(xué)院（MIT）學(xué)者于1999年提出，它是指通過信息傳感設(shè)備實現(xiàn)“物物相連”的互聯(lián)網(wǎng)，即把所有物品通過射頻識別等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)對物品的智能化識別和管理功能。

1 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略

1.1 ? ?國外物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略

2005年4月8日，在日內(nèi)瓦舉辦的信息社會世界峰會上，國際電信聯(lián)盟專門成立了“泛在網(wǎng)絡(luò)社會國際專家工作組”。根據(jù)這個工作組的報告，許多國家開始制定和實施物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略。近幾年各個國家分別提出新的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略。2013年，德國提出《德國工業(yè)4.0》戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略實施基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)實時技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)，投入達2億歐元，旨在實現(xiàn)產(chǎn)品制造流程自動化，建設(shè)具有高效性、適用性、信息化、自動化、符合基因工程的智慧工廠，提高德國制造業(yè)智慧化水平。2014年，美國提出《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及先進制造計劃2.0》。2015年，日本政府頒布了《機器人新戰(zhàn)略》。為了保持日本在物聯(lián)網(wǎng)時代的機器人領(lǐng)先地位，該戰(zhàn)略明確了機器人之間的網(wǎng)絡(luò)化，機器人數(shù)據(jù)采集以及機器人利用海量數(shù)據(jù)的自我控制、安全管理是機器人發(fā)展趨勢。該戰(zhàn)略標志著日本擁抱物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，制定機器人相關(guān)國際標準的決心。

1.2 ? ?我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略

2011年，中國信息通信研究院指出：“物聯(lián)網(wǎng)是通信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的拓展應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)延伸，它利用感知技術(shù)與智能裝置對物理世界進行感知識別，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸互聯(lián)，進行信息計算、處理和知識挖掘，實現(xiàn)人與物、物與物信息的交互和無縫鏈接，達到對物理世界實時控制、精準管理和科學(xué)決策目的?！蔽覈?015年陸續(xù)推出的一系列規(guī)劃設(shè)計，指引我國互聯(lián)網(wǎng)加速進入“跨界融合、集成創(chuàng)新、規(guī)?；l(fā)展”的新時代。《中國制造2025》戰(zhàn)略確立了我國三步走實現(xiàn)制造強國戰(zhàn)略目標：第一步，到2025年邁入制造強國行列;第二步，到2035年我國制造業(yè)整體達到世界制造強國陣營中等水平;第三步，到新中國建立100年，我國制造業(yè)大國地位更加鞏固，綜合實力進入世界制造強國之列。《中國制造2025》戰(zhàn)略同時提出了“五大工程”和“十大重點領(lǐng)域”，重要內(nèi)容包括做大做強國有企業(yè)、注重人工智能、支持民營企業(yè)的發(fā)展等。

2 我國電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展概況

2.1 ? ?我國電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展目標

2019年，國家電網(wǎng)公司提出要建設(shè)世界一流的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。能源互聯(lián)網(wǎng)是“兩網(wǎng)”（指“智能電網(wǎng)”和“電力物聯(lián)網(wǎng)”）深度融合，實現(xiàn)“電力流”“數(shù)據(jù)流”“業(yè)務(wù)流”三流合一的新型電力網(wǎng)絡(luò)。

能源互聯(lián)網(wǎng)是以大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)為技術(shù)支撐的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)通過標準化信息接口與智能電網(wǎng)連接，對物理電網(wǎng)全面、深度、多維感知，最終實現(xiàn)萬物互聯(lián)、信息共享、人機交互的功能。泛在物聯(lián)網(wǎng)在數(shù)字、信息方面為電網(wǎng)保駕護航，保障了電網(wǎng)的數(shù)據(jù)流、業(yè)務(wù)流的暢通?！皟删W(wǎng)”的深度融合是物理電網(wǎng)與數(shù)字電網(wǎng)的有機結(jié)合，構(gòu)成了“電力流”“數(shù)據(jù)流”“業(yè)務(wù)流”三流合一的能源交互平臺——能源互聯(lián)網(wǎng)。能源互聯(lián)網(wǎng)萬物互聯(lián)、數(shù)據(jù)共享，服務(wù)10億多用戶，連接10萬供應(yīng)商。

作為能源平臺企業(yè)，能源互聯(lián)網(wǎng)打通各環(huán)節(jié)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、深度挖掘，可以服務(wù)于其他行業(yè)，提高社會影響力。它也是能源領(lǐng)域全要素、全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈、全面連接的新型價值創(chuàng)造平臺和生態(tài)系統(tǒng)，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在能源領(lǐng)域的具體體現(xiàn)。筆者認為智能電網(wǎng)是能源互聯(lián)網(wǎng)的骨架、肌肉，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是能源互聯(lián)網(wǎng)的大腦、神經(jīng)，智能電網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的物理支撐，物聯(lián)網(wǎng)是智能電網(wǎng)的靈魂，“兩網(wǎng)”深度融合，協(xié)調(diào)發(fā)展，保證能源互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)質(zhì)運行。

2.2 ? ?電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展基礎(chǔ)

我國已經(jīng)有10多年的智能電網(wǎng)建設(shè)基礎(chǔ)。智能電網(wǎng)是泛在物聯(lián)網(wǎng)的物理基礎(chǔ)，構(gòu)架堅強智能電網(wǎng)，形成電源、電網(wǎng)、負荷、儲能、用電互相連接的物理電網(wǎng)，保證了電網(wǎng)的電力流順暢。

我國智能電網(wǎng)目前已經(jīng)通過特高壓骨干網(wǎng)架，實現(xiàn)西電、北電東送，消納大規(guī)模可再生能源;配電環(huán)節(jié)實現(xiàn)對微網(wǎng)、電動汽車、風光儲能等新型用戶與傳統(tǒng)用戶的信息流雙向互動;調(diào)度對各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)實現(xiàn)智能預(yù)估、控制、管理。目前，我國國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)按照計劃已基本建設(shè)完成。

2.3 ? ?電力物聯(lián)網(wǎng)基本框架

電力物聯(lián)網(wǎng)分感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。感知層通過傳感器、無線射頻識別技術(shù)（RFID）、北斗系統(tǒng)、計量裝置、各種智能終端、機器人、視頻裝置等測量、感知電網(wǎng)輸電線路狀態(tài)、變壓器狀態(tài)等電網(wǎng)信息。網(wǎng)絡(luò)層通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，采用無線通信、光纖通信、衛(wèi)星通信或者電信運營商通信等手段將信息送到應(yīng)用層。應(yīng)用層進行信息處理、數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)挖掘、應(yīng)用集成，實現(xiàn)智能用電、智能變電、智能配電、智能巡檢、智能家居等智能系統(tǒng)的應(yīng)用。數(shù)據(jù)實現(xiàn)從“端”到“網(wǎng)”再到“云”的傳輸與交互。

2.4 ? ?電力物聯(lián)網(wǎng)功能

電力物聯(lián)網(wǎng)可以利用先進的傳感器感知技術(shù)、泛在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)對氣象、環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)、用戶狀態(tài)、負荷狀態(tài)、儲能狀態(tài)等參數(shù)的全面感知;利用智能深度學(xué)習(xí)技術(shù)，實現(xiàn)對發(fā)電和負荷的精準化預(yù)測;利用云平臺及先進的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，對海量電網(wǎng)、用戶數(shù)據(jù)進行分析處理，實現(xiàn)電網(wǎng)狀態(tài)預(yù)估、需求側(cè)狀態(tài)分析、需求側(cè)潛力預(yù)估;利用人工智能強大的數(shù)據(jù)分析處理能力，實現(xiàn)對源、網(wǎng)、荷、儲各個方面的協(xié)調(diào)、平衡，進而實現(xiàn)對整個電網(wǎng)的實時、精準控制。在數(shù)據(jù)傳輸方面，能源互聯(lián)網(wǎng)將各個配電網(wǎng)、變電站數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)互相傳遞，同時將數(shù)據(jù)送到云平臺，控制中心通過海量數(shù)據(jù)分析，實時監(jiān)測控制電網(wǎng)。

2.5 ? ?電力物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)展望

（1）智能感知技術(shù)。對電網(wǎng)的精準感知控制需要實現(xiàn)對發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、資產(chǎn)等的全面感知，這要求電網(wǎng)具備先進的感知技術(shù)、邊緣智能技術(shù)、安全連接技術(shù)、微源取能技術(shù)等。（2）邊緣計算技術(shù)。邊緣計算技術(shù)可以滿足終端的實時需求，在終端附近對數(shù)據(jù)進行及時反映，減少帶寬成本，減少響應(yīng)時間，還可以降低系統(tǒng)資源成本，提高終端智能水平。邊緣計算還有利于實現(xiàn)冗余計算、區(qū)塊鏈算法、優(yōu)化算法等。（3）云計算技術(shù)及云平臺。電網(wǎng)一體化平臺、協(xié)同技術(shù)等都需要云計算、云平臺做依托。（4）人工智能。機器學(xué)習(xí)、圖像識別、智能機器人等人工智能，對電網(wǎng)控制算法優(yōu)化、安全控制、安全生產(chǎn)、巡檢等都具有十分重要的意義。

3 結(jié)語

隨著電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，電網(wǎng)最終將實現(xiàn)從“用好電”到“用好能”的轉(zhuǎn)變，電網(wǎng)應(yīng)用更加靈活、智能、準確、安全。目前，我國正在積極推動“泛在電力互聯(lián)網(wǎng)”建設(shè)，一場關(guān)系到百姓生活、企業(yè)生產(chǎn)、社會發(fā)展的“新電力革命”正在全面推進，為中國城市增添更多“智慧”。

[參考文獻]

[1] 劉金華，李琳，劉建宇，等.基于移動互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的居民用電智能化的設(shè)計與應(yīng)用[J].電子設(shè)計工程，2017，25（9）：157-161.

[2] 馬恩寧.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用探討[J].電工技術(shù)，2018（24）：123-124.

收稿日期：2020-07-29

作者簡介：夏俊雅（1989—），女，安徽亳州人，研究生，講師，研究方向：電氣工程。