泛在电力物联网在电力系统中应用的展望

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　　摘  要：为顺应能源革命和数字革命的融合发展趋势，泛在电力互联网的概念被首次提出，并与坚强智能电网相辅相成，成为国网能源互联网在新时代下形成的全面感知、全程在线、全要素互联的能源电力新形态。文章首先论述了泛在电力物联网的基本概念与发展意义;其次在数据服务、打造经济安全电网、促进新能源消纳三个方面对泛在电力物联网的应用进行展望，结合了数据的处理与增值服务、电力系统运行规划、公司的管理和运营、源-网-荷-储等方面。
　　关键词：泛在电力物联网;数据服务;经济安全电网;新能源消纳
　　中图分类号：TM715 文献标志码：A 文章编号：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
　　社會对电的依赖，要求更高的供电可靠性、优质性、经济性，电网规模越来越大，电网的形态发生变化，使供电压力越来越大;电力市场逐渐开放，输配电价格日益降低、电量增长减速，电网业务面临激烈的市场竞争;5G网络、低功耗器件、人工智能、边缘计算等高新技术的快速发展，促使了全面感知、全程在线、全要素互联的能源电力新业态的形成和发展，也迫使国家电网打破传统行业态势，发展运用新技术的新型运营模式。为此，“三型两网”的战略目标在2019年两会报告上被提出，其中，“两网”指的是坚强智能电网和泛在电力物联网。下文将介绍泛在电力物联网的概念和建设意义，并对泛在电力物联网在电力系统方面的应用进行展望。
　　2 泛在电力物联网的概念及意义
　　泛在电力物联网是泛在物联网在电力行业的具体表现形式[1]。泛在电力物联网通过电力用户及其设备，电网企业及其设备，发电企业及其设备，供应商及其设备，以及人和物的互相连接，建造一个以电网为枢纽，数据实时共享的平台[2]。
　　随着我国电力市场化改革能源体制的深入推进，国网面临三大挑战：电网形态变化、企业发展瓶颈和社会经济发展变化[3]。泛在电力物联网的建设和发展能够建立起枢纽型、平台型、共享型的未来电网，打造一个智慧能源综合服务平台，从而更好地为用户、电网、发电、供应商以及政府社会服务。
　　3 泛在电力物联网在电力系统中应用
　　3.1 利用数据打下服务基础
　　建设泛在电力物联网首先需要充分挖掘利用电力系统中的数据。采集变电站、输电线路、用电信息等各个方面的数据，并利用好能源互联网的信息通信理论，结合通信原理与图论等处理办法，对数据进行归一化、降维、重建等处理，从而为电力系统的优化运行和协调规划打下坚实基础。
　　数据采集的主要方法是将充分兼容的感知装置广泛布置在电力系统的各个环节[4]，对关键电力设备的运行状况进行感知、测量、监控，从而为电网公司电力设备的管理提供了极大的数据支撑和便利。
　　随着5G时代的到来，网络的通信速度将会更快速、稳定，可以实现数据的实时、高速、双向传输。边缘计算技术在4G/5G网络的加入以后，会使数据处理更加方便，资源共享更加迅速，网络构建更加全面。同时覆盖地面的电力卫星、无线专网的建立、骨干网的形成等多层次电力通信网络将进一步满足网络信息交互需求，实现泛在化的连接。此外，边缘计算还将和云计算互补协同，进一步提高分析处理数据的快速性和准确性，让用户和电网以及用户和用户之间实时交互。
　　搭建好数据服务以及数据传输平台以后，在数据的有效利用上可以衍生出新的业务，比如对数据进行租赁、出售等。金融行业、科研机构、高校对电力行业的原始数据有巨大需求，在泛在电力物联网完备的体系下，数据将不会成为掣肘行业发展的壁垒，可以实现相关行业的快速发展，也可以促进泛在电力物联网的不断完善。
　　3.2 打造经济、安全电网
　　结合高速发展的机器学习方法和已采集的数据，研发新能源-负荷实时监测和功率预测系统，建立以火电、核电机组为基础的电力调度系统。结合实时采集运行中的电力设备的数据和设备状态自动诊断技术，可以感知设备的实际运行状态，有针对性制定检修策略，提高设备运行可靠性水平，从而提高供电的可靠性。结合泛在物联的人机交互建立智能配电管理系统（IDMS），实现现场作业环节的线上化，通过电子身份、电子工作票等减少人员冗余，提高国网内部工作效率[5]。 　　泛在电力物联网是由源、网、荷、储、人等多方面参与的时空互动型网络，因此，须实现能源资源的多目标优化，既要满足供需要求，还要考虑成本、价格、效率等问题。在泛在电力物联网的背景下，通过对数据的感知，可以分析泛在物联网各节点的特征及相互联系，并采用优化模型对资源的优化问题进行解决，满足用户和业务的多样化需求。
　　除了在运行规划方面对安全经济有保障以外，在与客户进行沟通交流方面也发生了巨大变化。泛在电力互联网将为电网搭建智慧能源服务平台，在企业内部提高办事效率，实现线上登记、线上管理、自动检查等;配送方面实现信息实时记录，提高透明度与安全性;改变传统的商业模式并出台新型政策，将扩大服务范围，为能源企业、工业区、私人用户等提供线上基础供電服务、金融服务、大数据管理等，构建了包括政府、电网、用户、金融机构在内的新型能源生态体系。
　　3.3 促进新能源消纳
　　能源的产生、消费、传输环节都在由于社会的进步而发生转变，近年来，大量的分布式电源接入电网，但由于风能和太阳能资源的间歇性、波动性、随机性，使得电网的安全稳定运行面临巨大挑战，同时也造成了大量的弃风弃光。泛在电力物联网的建设和发展，为电网的安全稳定运行，促进新能源消纳开辟了新的思路。利用人工智能技术，对新能源进行短期发电预测，降低调度的难度;异质能源间可以进行信息交互，充分发挥能源互补优势，提高电力系统的灵活性，平抑风电、光伏发电的不确定性，有效解决弃风弃光问题，实现资源的优化利用;通过数据交互，动态重构配电网，实现最小弃风弃光等优化目标;通过电力市场手段，引导用户的用电行为，实现削峰填谷的目标;通过增设储能装置，基于数据共享平台，实现源网荷储协同优化，发挥储能装置的时效性，减少电网消纳的压力。
　　4 结束语
　　综上所述，本文对泛在电力物联网的基本概念和发展意义进行阐述。对未来泛在电力物联网的发展进行展望，其间涉及到主要三个层面：数据服务，电网的经济安全运行和新能源消纳，并将终端泛在接入、信息通信、数据增值服务、电力系统运行规划、建设智慧服务平台，新能源消纳等融入其中。
　　需要指出，泛在电力物联网在数据的处理与分析、信息安全、商业模式的变化、基础设施的建设、高新技术的研究等方面还有许多亟待攻克的技术难关。不过，随着国家政策的扶持以及相关行业专家的探索，已经逐步形成了一套初步的支撑建设的信息通信理论体系。未来，通过社会各方的密切合作，通过理论创新、技术研究和模式变革，终将实现建设世界一流能源互联网这一目标。
　　参考文献：
　　[1]汪洋，苏斌，赵宏波.电力物联网的理念和发展趋势[J].电信科学，2010，26（S3）：9-14.
　　[2]泛在电力物联网缘何有魅力[J].河南电力，2019（04）：72-73.
　　[3]泛在电力物联网建设大纲（节选）[J].华北电业，2019（03）：20-29.
　　[4]曾鸣，王雨晴，李明珠，等.泛在电力物联网体系架构及实施方案初探[J].智慧电力，2019（04）：1-7+58.
　　[5]杨东升，王道浩，周博文，等.泛在电力物联网的关键技术与应用前景[J].发电技术，2019，40（02）：107-114.
　　[6]孟显海，吕红芝，高辉，等.多能互补综合能源优化利用评估技术研究[J].电器与能效管理技术，2019（08）：7-14.
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