張慶旭

摘 要：隨著電力體制改革的不斷深化，電力用戶借助分布式發(fā)電、儲能系統(tǒng)和電動汽車等新興技術(shù)已經(jīng)具備了參與電力交易的能力，但傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的運行控制方式卻難以適應(yīng)新時代開放電力市場的需求。國家電網(wǎng)有限公司所提出的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)（ubiquitouspowerinternetofthings，UPIoT）戰(zhàn)略可以實現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)互連、狀態(tài)全面感知和優(yōu)化控制，是建設(shè)開放電力市場的有效技術(shù)支撐。首先，分析了新時代電力系統(tǒng)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)以及建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的必要性，接著著重研究了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在開放電力市場下的典型應(yīng)用，最后對面向電力市場的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng);電力市場;優(yōu)化控制;關(guān)鍵技術(shù)

0 引言

近幾年，隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，電力用戶數(shù)量逐漸增加，分布式電網(wǎng)所面臨的運行壓力逐漸增大，為保證居民用電安全，以及電網(wǎng)正常運行，基礎(chǔ)電網(wǎng)改革已經(jīng)成為一種必然趨勢，人工智能技術(shù)、尖端網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及自動化技術(shù)的融合需要更加完善。因此，對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用前景分析有著鮮明現(xiàn)實意義。

1 新時代電力工業(yè)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)

1.1電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和環(huán)境問題的日益突出，當(dāng)今電力系統(tǒng)在“發(fā)、輸、配、用”等各個方面都發(fā)生了顯著的變化。其表現(xiàn)為：發(fā)電側(cè)逐漸從過去的傳統(tǒng)能源集中發(fā)電方式轉(zhuǎn)變?yōu)榧惺桨l(fā)電與分布式發(fā)電、傳統(tǒng)能源發(fā)電與可再生能源發(fā)電并存的方式，由于發(fā)電側(cè)出現(xiàn)了大量的風(fēng)力和光伏等可再生能源，導(dǎo)致系統(tǒng)電源側(cè)的隨機性和可調(diào)整性受到極大影響。輸電側(cè)逐漸從過去的以超高壓電網(wǎng)為主網(wǎng)架的局部互連方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕴馗邏弘娋W(wǎng)為骨干網(wǎng)架的廣泛互聯(lián)方式，大容量、遠(yuǎn)距離的特高壓交直流混合輸電的出現(xiàn)，導(dǎo)致系統(tǒng)的運行特性和穩(wěn)定特性發(fā)生重大變化。配電側(cè)用戶數(shù)量以及用電負(fù)荷種類的增多，導(dǎo)致配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和承載的功能正在發(fā)生改變，由于用戶多樣性的用能需求，配電網(wǎng)的角色已經(jīng)由傳統(tǒng)的單向電能提供逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向能量互動。用電側(cè)隨著智能終端、分布式發(fā)電和電動汽車的普及，其已經(jīng)具備了一定程度的參與電網(wǎng)動態(tài)調(diào)整和電能供應(yīng)的能力，用電客戶的角色界定也越來越模糊。

1.2電電網(wǎng)公司角色的轉(zhuǎn)變

伴隨著電力體制改革和供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的不斷深化，電網(wǎng)公司和傳統(tǒng)的電信運營商一樣面臨著被“管道化”的可能。過去的20年，是互聯(lián)網(wǎng)和移動通信飛速發(fā)展的20年，然而在這個發(fā)展的風(fēng)口上，不斷崛起的是各大互聯(lián)網(wǎng)公司，而提供基礎(chǔ)服務(wù)的三大電信運營商不僅沒有從中獲得太多的紅利，反而逐步失去了市場中的主動權(quán)。這是由于移動通信發(fā)展初期，運營商是典型的內(nèi)容提供商，其直接與客戶群體聯(lián)系，為客戶群體提供通話和短信等業(yè)務(wù)并收取費用。然而隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，移動數(shù)據(jù)流量成為了移動通信的主角，各大運營商所能提供的服務(wù)幾乎沒有差異。客戶對于運營商提供短信和通話服務(wù)的粘性逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閷ヂ?lián)網(wǎng)內(nèi)容的粘性，導(dǎo)致過去運營商直接面向客戶的場景轉(zhuǎn)變?yōu)榛ヂ?lián)網(wǎng)公司直接面向客戶，而運營商只提供通信“管道”的現(xiàn)狀。

2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1智能芯片

就目前我國電力市場發(fā)展情況而言，電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷擴大，造成此種現(xiàn)象的主要原因在于電力市場需求不斷增加，為滿足高壓力的電力傳輸活動，各類電力保護(hù)裝置，以及電網(wǎng)檢測設(shè)備被應(yīng)用到電力系統(tǒng)當(dāng)中，這些設(shè)備正常運行過程中，將會不斷產(chǎn)生數(shù)據(jù)，而產(chǎn)出的數(shù)據(jù)包含著電網(wǎng)運行的重要信息，應(yīng)該對其進(jìn)行收集和處理，以求指導(dǎo)電網(wǎng)正常運行，但是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備無法達(dá)到全部數(shù)據(jù)收集要求，并且收集質(zhì)量并不高。而帶有智能芯片的采集設(shè)備可以很好的解決以上問題，不僅可以降低設(shè)備應(yīng)用時的能耗，還能提升收集和計算效率。因為此種芯片的優(yōu)勢眾多，所以各個國家紛紛加大了該方面的研究力度以及投入，并且取得了良好效果。

2.2 LPWA與5G

對于電力系統(tǒng)而言，無論是海量數(shù)據(jù)的收集，還是大量數(shù)據(jù)的處理，都需要建立在良好的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上。隨著電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的擴大，我國電力建設(shè)逐漸深入到高山以及森林等地區(qū)，但是這些地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)并不好。傳統(tǒng)的電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對于信息的傳遞主要應(yīng)用以太網(wǎng)進(jìn)行有線傳輸，并不適合上述地區(qū)的應(yīng)用與建設(shè)。而5G時代的到來，可以說為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提供了技術(shù)基礎(chǔ)，以5G為核心的LPMA無線傳輸形式，即具有傳統(tǒng)技術(shù)穩(wěn)定性，本身也具有高效性與便捷性。

3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景

3.1提升電網(wǎng)運行水平

我國無論是經(jīng)濟(jì)還是電力發(fā)展，都存在鮮明的南北差異性，立足于電力事業(yè)建設(shè)情況而言，電網(wǎng)整體架構(gòu)不合理的問題較為明顯。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用剛好可以解決以上問題，應(yīng)用時可以直接建立一個發(fā)電、輸電全過程監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步提升了電力檢測水平與效率，保證電力運行安全。

3.2促進(jìn)清潔能源消納

就目前我國電力建設(shè)情況而言，清潔能源的發(fā)展與應(yīng)用受到了社會各界的廣泛關(guān)注，但是無論是風(fēng)力發(fā)電還是光能發(fā)電，發(fā)展情況都并不良好，尤其是我國三北地區(qū)，光能以及風(fēng)能的開發(fā)利用程度并不高。而在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中，上述所提及的各類清潔能源的應(yīng)用效率將會逐漸提升，之所以具有良好的資源消納能力，是因為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在建設(shè)過程中，加入了全息感知功能，此類功能可以實現(xiàn)資源之間的合理分配，指導(dǎo)消費者合理消納清潔能源。

4 結(jié)語

綜上所述，本文論述的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)雖然目前建設(shè)仍然沒有完成，但是從其技術(shù)應(yīng)用角度而言，可以為電力建設(shè)提供新的發(fā)展方向。其不僅僅會融合應(yīng)用人工智能技術(shù)，還會涉及到云技術(shù)等，最終構(gòu)成的是一個高質(zhì)量、高穩(wěn)定、高效率的綜合系統(tǒng)，可以從根本上提升電力生產(chǎn)與運行安全性，推動我國電力事業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[2]周倜然.以數(shù)字化轉(zhuǎn)型推進(jìn)“三型兩網(wǎng)”戰(zhàn)略全面落地——訪國網(wǎng)湖南省電力有限公司董事、總經(jīng)理、黨委副書記李生權(quán)[J].中國電業(yè)，2019（04）：6-9.