何煥文

摘要：2019年國家電網(wǎng)公司提出了打造泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想，擬通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)賦予電力系統(tǒng)靈活感知、實時通信、智能控制和可靠的信息安全等能力，不斷提升電網(wǎng)運行控制和調(diào)度的智能化水平，持續(xù)深入提高各種類型能源之間的互動能力，將現(xiàn)有的電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝?、更安全、更可靠、更具彈性和可持續(xù)性的智能網(wǎng)絡(luò)化電力能源系統(tǒng)。對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基本概念、主要特點、關(guān)鍵技術(shù)和典型應(yīng)用進行說明與分析，在此基礎(chǔ)上給出泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)面臨的主要挑戰(zhàn)，為相關(guān)研究的深入開展提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：電力;物聯(lián)網(wǎng);關(guān)鍵技術(shù)

近年來，隨著社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展及能源需求的日益增長，能源供應(yīng)的壓力不斷增大。大量分布式能源的不斷接入給電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行和安全管理提出了前所未有的挑戰(zhàn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正處于應(yīng)對這一挑戰(zhàn)的最前沿，它可以通過泛在的感知技術(shù)賦予電力系統(tǒng)動態(tài)的靈活感知、實時通信、智能控制和可靠的信息安全等能力，不斷提升電網(wǎng)運行控制和調(diào)度的智能化水平，將現(xiàn)有的電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝?、更安全、更可靠、更具彈性和可持續(xù)性的智能網(wǎng)絡(luò)化電力能源系統(tǒng)。

一、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念及特點

隨著世界各國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)逐漸深入到人類生活的各個領(lǐng)域。電力系統(tǒng)作為目前最龐大、最復(fù)雜的人工系統(tǒng)之一，其中涉及到不計其數(shù)的人與人、人與物、物與物之間信息的雙向獲取、傳遞、融合、交互和利用。因此，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于電力能源領(lǐng)域是必然的趨勢。泛在物聯(lián)是指任何時間、任何地點、任何人、任何物之間的信息連接和交互。因此泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是泛在物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)的具體表現(xiàn)形式和應(yīng)用落地。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)就是圍繞電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，充分應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)和先進通信技術(shù)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)萬物互聯(lián)、人機交互，具有狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活特征的智慧服務(wù)系統(tǒng)。通過全息感知和廣泛互聯(lián)產(chǎn)生共享數(shù)據(jù)，通過融合融通提供價值服務(wù)是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的目標。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)一般具有以下幾方面的特點：一是信息感知全面、組網(wǎng)快速靈活;二是信息融合度高、通信方式靈活;三是拓撲變化頻繁、具有自愈能力;四是以數(shù)據(jù)為中心、面向具體服務(wù);五是訪問權(quán)力受限、安全性要求高;六是可擴展性強、智能化程度高。

二、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

（一）異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)平臺的互操作性和無縫融合技術(shù)

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是一個典型的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)化造成了網(wǎng)絡(luò)平臺連接的復(fù)雜性。經(jīng)過多年的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在應(yīng)用過程中已有很多連接標準，對應(yīng)于物聯(lián)網(wǎng)的3個普及任務(wù)，可以大致將現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)連接標準分為3類：（1）與數(shù)據(jù)相關(guān);（2）與通信相關(guān);（3）與服務(wù)相關(guān)。對于電力系統(tǒng)來說，如果上述三類連接標準缺乏互操作性，則數(shù)據(jù)表示格式、數(shù)據(jù)分發(fā)機制和數(shù)據(jù)管理平臺，都將面臨挑戰(zhàn)。要應(yīng)對這些挑戰(zhàn)必須開發(fā)和實施全面的連接標準，這對于實現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)物理域和虛擬域之間的互操作性和無縫過渡至關(guān)重要。因此，需要借鑒現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)連接標準，進一步提出適用于電力系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)連接標準，以實現(xiàn)差異化傳感設(shè)備之間數(shù)據(jù)、通信和服務(wù)的互操作性，以確保多種類型異構(gòu)傳感網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)各個應(yīng)用領(lǐng)域中的滲透和無縫運行。

（二）海量數(shù)據(jù)的處理技術(shù)和計算技術(shù)

通過電力能源系統(tǒng)連接的成千上萬個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將會生成大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)具有高速生成、類型多樣、時效性要求高、準確性不一致等顯著特點，使得數(shù)據(jù)的存儲、共享和管理的過程都變得更加困難。如何通過有效的處理和計算方法將眾多數(shù)量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為有價值的信息是一個嚴峻的挑戰(zhàn)。大數(shù)據(jù)的處理和計算技術(shù)將賦予物聯(lián)網(wǎng)類似于生物神經(jīng)系統(tǒng)對信息的認知和分析能力，這使得物聯(lián)網(wǎng)從最初的僅以傳遞信息為主要目的的連接型網(wǎng)絡(luò)，向通過處理信息以達成特定的服務(wù)為主要目的的智能型網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變。很多學(xué)者針對具體的電力應(yīng)用領(lǐng)域提出了相應(yīng)的數(shù)據(jù)驅(qū)動方法來解決數(shù)據(jù)的處理、分析和計算的問題。

（三）網(wǎng)絡(luò)安全與可靠性技術(shù)

如前所述，電力系統(tǒng)關(guān)系到國計民生，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)必須具有極高的安全性和可靠性，因此提出有效的保證物聯(lián)網(wǎng)安全和隱私的技術(shù)也是至關(guān)重要的。然而，由于未來泛在電力物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中將不斷有新設(shè)備甚至新人員的加入，這些“新興事物”數(shù)量巨大且具有多樣性、異質(zhì)性和動態(tài)變化的特點，這就使得保證網(wǎng)絡(luò)安全和隱私的任務(wù)變得更為復(fù)雜。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全控制通常僅局限于一個領(lǐng)域，即監(jiān)控一個特定的基礎(chǔ)設(shè)施單元并保護一個特定的服務(wù)，如訪問控制。然而，由于物聯(lián)網(wǎng)可容納許多資源受限的事物，因此將無法繼續(xù)沿用當(dāng)前的安全和訪問控制措施。物聯(lián)網(wǎng)的安全和隱私應(yīng)滿足保密、授權(quán)、認證、可用性和完整性等基本標準。

（四）新一代人工智能技術(shù)

專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊集合及啟發(fā)式搜索算法等這些傳統(tǒng)的人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)中早已得到了廣泛應(yīng)用。近年來，隨著深度學(xué)習(xí)在圖像領(lǐng)域的突破性進展掀起了人工智能新一輪的研究熱潮。以高級機器學(xué)習(xí)理論、大數(shù)據(jù)、云計算為主要代表的NGAI技術(shù)，具有應(yīng)對高維、時變、非線性問題的強優(yōu)化處理能力和強大學(xué)習(xí)能力，為突破因分布式電源、分布式儲能、電動汽車等多種新型能源高比例接入引起的電網(wǎng)復(fù)雜非線性、不確定性、時空差異性等挑戰(zhàn)提供了有效的解決途徑。如果說傳感設(shè)備為電力設(shè)備提供了“耳、鼻、口”等“感覺器官”，使其能夠?qū)崟r感受到外界環(huán)境的變化并及時和人類溝通，那么人工智能則賦予了電力設(shè)備會思考的“大腦”，使其能夠?qū)Ω兄降男畔⑦M行計算和融合進而得出相應(yīng)的結(jié)論上報給用戶，甚至可以通過對實時信息和歷史數(shù)據(jù)進行分析，提出長期的決策建議為用戶服務(wù)提供參考。

三、結(jié)語

總之，“堅強”與“智能”并重是我國能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的內(nèi)在要求和方向，而“堅強”和“智能”這兩者本身就是相互促進的。因此，可以預(yù)見，承載數(shù)據(jù)流的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)與承載電力流的堅強智能電網(wǎng)必將相輔相成、融合發(fā)展，形成強大的價值創(chuàng)造平臺，共同構(gòu)成能源流、業(yè)務(wù)流、數(shù)據(jù)流“三流合一”的能源互聯(lián)網(wǎng)。

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（作者單位：國網(wǎng)福建省電力有限公司云霄縣供電公司）