趙大興　王曼曼

摘要：泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，是充分利用先進的、智能化的“大云物移智”等信息通信新技術(shù)，與新一代電力系統(tǒng)深度融合和相互滲透，實現(xiàn)電力生產(chǎn)與消費各環(huán)節(jié)實時在線連接，全面承載并貫通電網(wǎng)生產(chǎn)運行、企業(yè)經(jīng)營管理和對外客戶服務(wù)等業(yè)務(wù)，支撐我國能源互聯(lián)網(wǎng)高效、經(jīng)濟、安全運行的重要基礎(chǔ)。建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是電網(wǎng)公司由傳統(tǒng)電網(wǎng)企業(yè)向綜合能源服務(wù)商轉(zhuǎn)型，具有里程碑意義的重大變革。本文從物聯(lián)網(wǎng)概述、電力物聯(lián)網(wǎng)的特點、對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)進行釋義，最后對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進行了分析和展望。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)

社會對電的依賴，要求更高的供電可靠性、優(yōu)質(zhì)性、經(jīng)濟性，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;5G網(wǎng)絡(luò)、低功耗器件、人工智能、邊緣計算等高新技術(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，迫使國家電網(wǎng)打破傳統(tǒng)行業(yè)態(tài)勢，發(fā)展運用新技術(shù)的新型運營模式。為此，“三型兩網(wǎng)”的戰(zhàn)略目標在2019年兩會報告上被提出，其中，“兩網(wǎng)”指的是堅強智能電網(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，并對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電力系統(tǒng)方面的應(yīng)用進行展望。

一：泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的定義

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是圍繞電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，充分應(yīng)用移動互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)、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)，包含感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層四層結(jié)構(gòu)。通過廣泛應(yīng)用大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、人工智能、區(qū)塊鏈、邊緣計算等信息技術(shù)和智能技術(shù)，匯集各方面資源，為規(guī)劃建設(shè)、生產(chǎn)運行、經(jīng)營管理、綜合服務(wù)、新業(yè)務(wù)新模式發(fā)展、企業(yè)生態(tài)環(huán)境構(gòu)建等各方面，提供充足有效的信息和數(shù)據(jù)支撐。

二：電力物聯(lián)網(wǎng)的特點

1.信息感知全面、組網(wǎng)快速靈活

電力物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器可以十分方便地根據(jù)電力行業(yè)的具體應(yīng)用需求部署在電力系統(tǒng)的各個角落或直接封裝于電力設(shè)備內(nèi)部，實現(xiàn)無處不在的全面感知。隨著無線通信技術(shù)的不斷進步與發(fā)展，無線傳感設(shè)備甚至無須架設(shè)固定的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施即可進行靈活部署，并通過自組織協(xié)作的方式迅速建立通信連接、快速組網(wǎng)，從而實現(xiàn)對電力系統(tǒng)中各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)、部件及周圍環(huán)境狀態(tài)信息的實時感知、采集和處理。這對于涉及范圍廣泛、結(jié)構(gòu)錯綜復(fù)雜的電力系統(tǒng)來說尤為重要。例如：將傳感器部署于處于惡劣環(huán)境、可進入性差的海上風(fēng)電場中對風(fēng)電機組進行狀態(tài)監(jiān)控，可以大幅度降低風(fēng)電機組的故障率，提高風(fēng)電場的經(jīng)濟效益。

2.信息融合度高、通信方式靈活

電力系統(tǒng)的運行調(diào)度和運行監(jiān)控要求信息實時、準確、快速地傳遞，這需要通過有效的數(shù)據(jù)融合技術(shù)及靈活的通信方式才能實現(xiàn)。電力物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器在進行信息傳遞之前，可以對采集到的信息進行初步壓縮，以避免冗余數(shù)據(jù)傳遞帶來的信道擁塞和數(shù)據(jù)包丟失等問題，然后再將信息傳遞給網(wǎng)絡(luò)中的匯聚中心（也可稱網(wǎng)關(guān)或基站）進行進一步處理與融合，最后通過專用網(wǎng)絡(luò)等傳遞給用戶終端。同時，傳感與通信設(shè)備能夠以多跳的方式進行無線通信，通信網(wǎng)絡(luò)中包含多條通信鏈路。多跳的方式縮短了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的通信距離，多條通信鏈路也增加了網(wǎng)絡(luò)通信的靈活性和容錯性。

3.以數(shù)據(jù)為中心、面向具體服務(wù)

物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造了一種收集數(shù)據(jù)和利用數(shù)據(jù)的互動。應(yīng)用于電力行業(yè)的成千上萬個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備會將電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)等信息均通過數(shù)據(jù)感知的形式體現(xiàn)出來，即生成大量數(shù)據(jù)（或稱為大數(shù)據(jù)），因此電力物聯(lián)網(wǎng)是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)。大數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)化為可操作的、智能的信息才能從中獲取價值。對數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化和理解是一個將數(shù)據(jù)包含的意義附加到一個具體經(jīng)歷或服務(wù)上的過程。因此，電力行業(yè)中的物聯(lián)網(wǎng)必須針對具體的應(yīng)用服務(wù)來對數(shù)據(jù)進行處理和應(yīng)用。也正因為如此，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在電源要求、外觀形狀和用戶界面設(shè)計等方面通常各有不同，根據(jù)特定應(yīng)用服務(wù)設(shè)計或構(gòu)建的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備往往只能專屬應(yīng)用于該領(lǐng)域。例如，人們不能將為智能家居而制造的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備用于其他商業(yè)、工業(yè)或醫(yī)療領(lǐng)域。

三：泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電力系統(tǒng)中研究展望

1.打造經(jīng)濟、安全電網(wǎng)

結(jié)合高速發(fā)展的機器學(xué)習(xí)方法和已采集的數(shù)據(jù)，研發(fā)新能源-負荷實時監(jiān)測和功率預(yù)測系統(tǒng)，建立以火電、核電機組為基礎(chǔ)的電力調(diào)度系統(tǒng)。結(jié)合實時采集運行中的電力設(shè)備的數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)自動診斷技術(shù)，可以感知設(shè)備的實際運行狀態(tài)，有針對性制定檢修策略，提高設(shè)備運行可靠性水平，從而提高供電的可靠性。結(jié)合泛在物聯(lián)的人機交互建立智能配電管理系統(tǒng)（IDMS），實現(xiàn)現(xiàn)場作業(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。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是由源、網(wǎng)、荷、儲、人等多方面參與的時空互動型網(wǎng)絡(luò)，因此，須實現(xiàn)能源資源的多目標優(yōu)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(lián)網(wǎng)的背景下，通過對數(shù)據(jù)的感知，可以分析泛在物聯(lián)網(wǎng)各節(jié)點的特征及相互聯(lián)系，并采用優(yōu)化模型對資源的優(yōu)化問題進行解決，滿足用戶和業(yè)務(wù)的多樣化需求。除了在運行規(guī)劃方面對安全經(jīng)濟有保障以外，在與客戶進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，在企業(yè)內(nèi)部提高辦事效率，實現(xiàn)線上登記、線上管理、自動檢查等;配送方面實現(xiàn)信息實時記錄，提高透明度與安全性;改變傳統(tǒng)的商業(yè)模式并出臺新型政策，將擴大服務(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、金融機構(gòu)在內(nèi)的新型能源生態(tài)體系。

2.提升新能源滲透和消納

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的綜合主動感知技術(shù)為深度監(jiān)測清潔能源和儲能設(shè)備的運行環(huán)境和運行狀態(tài)提供了可能，并在用戶側(cè)可調(diào)動不同用戶參與調(diào)頻的積極性，減小新能源并網(wǎng)沖擊?；趯Ψ涸陔娏ξ锫?lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)的深入分析，進行優(yōu)化新能源跨域調(diào)度控制，將實現(xiàn)利用市場手段減少風(fēng)光新能源被摒棄的問題，提升新能源消納能力，推動能源結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟的綠色轉(zhuǎn)型。

3.促進清潔能源消納

目前我國的可再生能源的應(yīng)用率比較低，風(fēng)能、太陽能等清潔能源沒有得到廣泛和高效應(yīng)用。由于風(fēng)光發(fā)電的間歇性，部分地區(qū)因缺乏調(diào)頻調(diào)相機組、電網(wǎng)靈活性不足等導(dǎo)致棄風(fēng)、棄電現(xiàn)象。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)通過建設(shè)虛擬電廠智能管控平臺，通過分布式清潔能源數(shù)據(jù)和用電負荷信息的計算、分析和存儲，優(yōu)化分布式能源與電力調(diào)度系統(tǒng)、電力交易平臺互聯(lián)互通，實現(xiàn)區(qū)域的協(xié)調(diào)控制，按需增減負荷，減少分布式能源并網(wǎng)沖擊，從而有效促進清潔能源廣泛、安全消納。

結(jié)束語：

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。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)不僅需要理論研究，同時需要工程實踐，需以滿足電力安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的實際需求為研究目標。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，終將實現(xiàn)建設(shè)世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)這一目標。

參考文獻：

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