泛在電力物聯網在電力系統中應用的展望

李易

摘 ?要：為順應能源革命和數字革命的融合發展趨勢，泛在電力互聯網的概念被首次提出，并與堅強智能電網相輔相成，成為國網能源互聯網在新時代下形成的全面感知、全程在線、全要素互聯的能源電力新形態。文章首先論述了泛在電力物聯網的基本概念與發展意義;其次在數據服務、打造經濟安全電網、促進新能源消納三個方面對泛在電力物聯網的應用進行展望，結合了數據的處理與增值服務、電力系統運行規劃、公司的管理和運營、源-網-荷-儲等方面。

關鍵詞：泛在電力物聯網;數據服務;經濟安全電網;新能源消納

中圖分類號：TM715 文獻標志碼：A 文章編號：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

社會對電的依賴，要求更高的供電可靠性、優質性、經濟性，電網規模越來越大，電網的形態發生變化，使供電壓力越來越大;電力市場逐漸開放，輸配電價格日益降低、電量增長減速，電網業務面臨激烈的市場競爭;5G網絡、低功耗器件、人工智能、邊緣計算等高新技術的快速發展，促使了全面感知、全程在線、全要素互聯的能源電力新業態的形成和發展，也迫使國家電網打破傳統行業態勢，發展運用新技術的新型運營模式。為此，“三型兩網”的戰略目標在2019年兩會報告上被提出，其中，“兩網”指的是堅強智能電網和泛在電力物聯網。下文將介紹泛在電力物聯網的概念和建設意義，并對泛在電力物聯網在電力系統方面的應用進行展望。

2 泛在電力物聯網的概念及意義

泛在電力物聯網是泛在物聯網在電力行業的具體表現形式[1]。泛在電力物聯網通過電力用戶及其設備，電網企業及其設備，發電企業及其設備，供應商及其設備，以及人和物的互相連接，建造一個以電網為樞紐，數據實時共享的平臺[2]。

隨著我國電力市場化改革能源體制的深入推進，國網面臨三大挑戰：電網形態變化、企業發展瓶頸和社會經濟發展變化[3]。泛在電力物聯網的建設和發展能夠建立起樞紐型、平臺型、共享型的未來電網，打造一個智慧能源綜合服務平臺，從而更好地為用戶、電網、發電、供應商以及政府社會服務。

3 泛在電力物聯網在電力系統中應用

3.1 利用數據打下服務基礎

建設泛在電力物聯網首先需要充分挖掘利用電力系統中的數據。采集變電站、輸電線路、用電信息等各個方面的數據，并利用好能源互聯網的信息通信理論，結合通信原理與圖論等處理辦法，對數據進行歸一化、降維、重建等處理，從而為電力系統的優化運行和協調規劃打下堅實基礎。

數據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的各個環節[4]，對關鍵電力設備的運行狀況進行感知、測量、監控，從而為電網公司電力設備的管理提供了極大的數據支撐和便利。

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

搭建好數據服務以及數據傳輸平臺以后，在數據的有效利用上可以衍生出新的業務，比如對數據進行租賃、出售等。金融行業、科研機構、高校對電力行業的原始數據有巨大需求，在泛在電力物聯網完備的體系下，數據將不會成為掣肘行業發展的壁壘，可以實現相關行業的快速發展，也可以促進泛在電力物聯網的不斷完善。

3.2 打造經濟、安全電網

結合高速發展的機器學習方法和已采集的數據，研發新能源-負荷實時監測和功率預測系統，建立以火電、核電機組為基礎的電力調度系統。結合實時采集運行中的電力設備的數據和設備狀態自動診斷技術，可以感知設備的實際運行狀態，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。結合泛在物聯的人機交互建立智能配電管理系統（IDMS），實現現場作業環節的線上化，通過電子身份、電子工作票等減少人員冗余，提高國網內部工作效率[5]。

泛在電力物聯網是由源、網、荷、儲、人等多方面參與的時空互動型網絡，因此，須實現能源資源的多目標優化，既要滿足供需要求，還要考慮成本、價格、效率等問題。在泛在電力物聯網的背景下，通過對數據的感知，可以分析泛在物聯網各節點的特征及相互聯系，并采用優化模型對資源的優化問題進行解決，滿足用戶和業務的多樣化需求。

除了在運行規劃方面對安全經濟有保障以外，在與客戶進行溝通交流方面也發生了巨大變化。泛在電力互聯網將為電網搭建智慧能源服務平臺，在企業內部提高辦事效率，實現線上登記、線上管理、自動檢查等;配送方面實現信息實時記錄，提高透明度與安全性;改變傳統的商業模式并出臺新型政策，將擴大服務范圍，為能源企業、工業區、私人用戶等提供線上基礎供電服務、金融服務、大數據管理等，構建了包括政府、電網、用戶、金融機構在內的新型能源生態體系。

3.3 促進新能源消納

能源的產生、消費、傳輸環節都在由于社會的進步而發生轉變，近年來，大量的分布式電源接入電網，但由于風能和太陽能資源的間歇性、波動性、隨機性，使得電網的安全穩定運行面臨巨大挑戰，同時也造成了大量的棄風棄光。泛在電力物聯網的建設和發展，為電網的安全穩定運行，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，充分發揮能源互補優勢，提高電力系統的靈活性，平抑風電、光伏發電的不確定性，有效解決棄風棄光問題，實現資源的優化利用;通過數據交互，動態重構配電網，實現最小棄風棄光等優化目標;通過電力市場手段，引導用戶的用電行為，實現削峰填谷的目標;通過增設儲能裝置，基于數據共享平臺，實現源網荷儲協同優化，發揮儲能裝置的時效性，減少電網消納的壓力。

4 結束語

綜上所述，本文對泛在電力物聯網的基本概念和發展意義進行闡述。對未來泛在電力物聯網的發展進行展望，其間涉及到主要三個層面：數據服務，電網的經濟安全運行和新能源消納，并將終端泛在接入、信息通信、數據增值服務、電力系統運行規劃、建設智慧服務平臺，新能源消納等融入其中。

需要指出，泛在電力物聯網在數據的處理與分析、信息安全、商業模式的變化、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專家的探索，已經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，通過理論創新、技術研究和模式變革，終將實現建設世界一流能源互聯網這一目標。

參考文獻：

[1]汪洋，蘇斌，趙宏波.電力物聯網的理念和發展趨勢[J].電信科學，2010，26（S3）：9-14.

[2]泛在電力物聯網緣何有魅力[J].河南電力，2019（04）：72-73.

[3]泛在電力物聯網建設大綱（節選）[J].華北電業，2019（03）：20-29.

[4]曾鳴，王雨晴，李明珠，等.泛在電力物聯網體系架構及實施方案初探[J].智慧電力，2019（04）：1-7+58.

[5]楊東升，王道浩，周博文，等.泛在電力物聯網的關鍵技術與應用前景[J].發電技術，2019，40（02）：107-114.

[6]孟顯海，呂紅芝，高輝，等.多能互補綜合能源優化利用評估技術研究[J].電器與能效管理技術，2019（08）：7-14.