泛在電力物聯網在電力市場應用中的展望

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電、儲能系統和電動汽車等新興技術已經具備了參與電力交易的能力，但傳統電力系統的運行控制方式卻難以適應新時代開放電力市場的需求。國家電網有限公司所提出的泛在電力物聯網（ubiquitouspowerinternetofthings，UPIoT）戰略可以實現電力系統各環節互連、狀態全面感知和優化控制，是建設開放電力市場的有效技術支撐。首先，分析了新時代電力系統發展所面臨的挑戰以及建設泛在電力物聯網的必要性，接著著重研究了泛在電力物聯網在開放電力市場下的典型應用，最后對面向電力市場的泛在電力物聯網關鍵技術進行了討論。

關鍵詞：泛在電力物聯網;電力市場;優化控制;關鍵技術

0 引言

近幾年，隨著我國經濟水平的不斷提升，電力用戶數量逐漸增加，分布式電網所面臨的運行壓力逐漸增大，為保證居民用電安全，以及電網正常運行，基礎電網改革已經成為一種必然趨勢，人工智能技術、尖端網絡技術以及自動化技術的融合需要更加完善。因此，對泛在電力物聯網的關鍵技術與應用前景分析有著鮮明現實意義。

1 新時代電力工業發展所面臨的挑戰

1.1電力系統結構的轉變

隨著技術的不斷發展和環境問題的日益突出，當今電力系統在“發、輸、配、用”等各個方面都發生了顯著的變化。其表現為：發電側逐漸從過去的傳統能源集中發電方式轉變為集中式發電與分布式發電、傳統能源發電與可再生能源發電并存的方式，由于發電側出現了大量的風力和光伏等可再生能源，導致系統電源側的隨機性和可調整性受到極大影響。輸電側逐漸從過去的以超高壓電網為主網架的局部互連方式轉變為以特高壓電網為骨干網架的廣泛互聯方式，大容量、遠距離的特高壓交直流混合輸電的出現，導致系統的運行特性和穩定特性發生重大變化。配電側用戶數量以及用電負荷種類的增多，導致配電網的網架結構和承載的功能正在發生改變，由于用戶多樣性的用能需求，配電網的角色已經由傳統的單向電能提供逐漸轉變為雙向能量互動。用電側隨著智能終端、分布式發電和電動汽車的普及，其已經具備了一定程度的參與電網動態調整和電能供應的能力，用電客戶的角色界定也越來越模糊。

1.2電電網公司角色的轉變

伴隨著電力體制改革和供給側結構性改革的不斷深化，電網公司和傳統的電信運營商一樣面臨著被“管道化”的可能。過去的20年，是互聯網和移動通信飛速發展的20年，然而在這個發展的風口上，不斷崛起的是各大互聯網公司，而提供基礎服務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。這是由于移動通信發展初期，運營商是典型的內容提供商，其直接與客戶群體聯系，為客戶群體提供通話和短信等業務并收取費用。然而隨著互聯網時代的到來，移動數據流量成為了移動通信的主角，各大運營商所能提供的服務幾乎沒有差異。客戶對于運營商提供短信和通話服務的粘性逐漸轉變為對互聯網內容的粘性，導致過去運營商直接面向客戶的場景轉變為互聯網公司直接面向客戶，而運營商只提供通信“管道”的現狀。

2 泛在電力物聯網的關鍵技術

2.1智能芯片

就目前我國電力市場發展情況而言，電網建設規模不斷擴大，造成此種現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，各類電力保護裝置，以及電網檢測設備被應用到電力系統當中，這些設備正常運行過程中，將會不斷產生數據，而產出的數據包含著電網運行的重要信息，應該對其進行收集和處理，以求指導電網正常運行，但是傳統的數據采集設備無法達到全部數據收集要求，并且收集質量并不高。而帶有智能芯片的采集設備可以很好的解決以上問題，不僅可以降低設備應用時的能耗，還能提升收集和計算效率。因為此種芯片的優勢眾多，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

對于電力系統而言，無論是海量數據的收集，還是大量數據的處理，都需要建立在良好的網絡基礎之上。隨著電網建設規模的擴大，我國電力建設逐漸深入到高山以及森林等地區，但是這些地區的網絡基礎并不好。傳統的電力物聯網技術，對于信息的傳遞主要應用以太網進行有線傳輸，并不適合上述地區的應用與建設。而5G時代的到來，可以說為泛在電力物聯網建設提供了技術基礎，以5G為核心的LPMA無線傳輸形式，即具有傳統技術穩定性，本身也具有高效性與便捷性。

3 泛在電力物聯網的應用前景

3.1提升電網運行水平

我國無論是經濟還是電力發展，都存在鮮明的南北差異性，立足于電力事業建設情況而言，電網整體架構不合理的問題較為明顯。泛在電力物聯網的應用剛好可以解決以上問題，應用時可以直接建立一個發電、輸電全過程監管網絡，進一步提升了電力檢測水平與效率，保證電力運行安全。

3.2促進清潔能源消納

就目前我國電力建設情況而言，清潔能源的發展與應用受到了社會各界的廣泛關注，但是無論是風力發電還是光能發電，發展情況都并不良好，尤其是我國三北地區，光能以及風能的開發利用程度并不高。而在泛在電力物聯網中，上述所提及的各類清潔能源的應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網在建設過程中，加入了全息感知功能，此類功能可以實現資源之間的合理分配，指導消費者合理消納清潔能源。

4 結語

綜上所述，本文論述的泛在電力物聯網雖然目前建設仍然沒有完成，但是從其技術應用角度而言，可以為電力建設提供新的發展方向。其不僅僅會融合應用人工智能技術，還會涉及到云技術等，最終構成的是一個高質量、高穩定、高效率的綜合系統，可以從根本上提升電力生產與運行安全性，推動我國電力事業可持續發展。

參考文獻

[1]國網河北省電力有限公司副總經理、石家莊供電公司總經理周愛國.先行先試全面發力打造泛在電力物聯網試驗田[N].國家電網報，2019-05-23（003）.

[2]周倜然.以數字化轉型推進“三型兩網”戰略全面落地——訪國網湖南省電力有限公司董事、總經理、黨委副書記李生權[J].中國電業，2019（04）：6-9.