以泛在電力物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)城市能源轉(zhuǎn)型

高茜 張建 盧學(xué)佳 魏寶林 張?zhí)m 劉福盛

【摘 要】支持電力行業(yè)、支持城市能源轉(zhuǎn)型，重點(diǎn)工作可以概括為：一是要加大電能替代。電能替代不僅解決電氣化水平、用能水平問題，還解決改善人民生活的環(huán)境質(zhì)量。二是繼續(xù)需求側(cè)管理。當(dāng)初提出需求側(cè)管理的主要目標(biāo)是解決缺電問題，到現(xiàn)在需求側(cè)管理依然發(fā)揮很大作用，從過去重點(diǎn)解決電力短缺，到現(xiàn)在以解決環(huán)境保護(hù)和低碳發(fā)展為主的管理模式。三是要大力發(fā)展智能電網(wǎng)。多能互補(bǔ)、電網(wǎng)安全、電能替代、裝配研發(fā)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化等等方面，均要依托智能電網(wǎng)平臺(tái)。

【關(guān)鍵詞】泛在電力物聯(lián)網(wǎng);城市能源轉(zhuǎn)型

1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)定義

所謂的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，通俗來講，就是任何物之間都可以通過任何人、任何時(shí)間、任何地點(diǎn)來進(jìn)行信息互聯(lián)與交互。在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的領(lǐng)域中，電力用戶、電力設(shè)備、相關(guān)的電網(wǎng)企業(yè)及其設(shè)備，還有發(fā)電企業(yè)、發(fā)電設(shè)備、電力供應(yīng)商、供應(yīng)設(shè)備、以及人與物之間都可以進(jìn)行相互之間的信息互聯(lián)與交互。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)其實(shí)就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的專業(yè)應(yīng)用，換言之，也就是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，因此其技術(shù)的本質(zhì)就是實(shí)現(xiàn)了多種多樣信息傳感設(shè)備與通信類資源的一種共享，并且通過泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠讓具備物理概念的實(shí)體，擁有自我標(biāo)識(shí)、動(dòng)態(tài)感知以及智能處理信息的能力。而擁有了能夠讓物理實(shí)體之間相互感知以及反饋控制的能力之后，就可以形成更加具有智能化的電力生產(chǎn)系統(tǒng)，也能夠在未來讓我們的生活更具體系化。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)主要是：具備了全息感知的能力;可以進(jìn)行泛在的連接;實(shí)物之間的資源信息彼此都是開放共享的;能夠?qū)⒉煌I(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)行融合創(chuàng)新。而這些技術(shù)相互作用，彼此合作，最終將搭建出一個(gè)穩(wěn)定的智慧型綜合能源服務(wù)平臺(tái)，這對(duì)電力市場(chǎng)的開拓、電力系統(tǒng)的技術(shù)改革都將起到極大的推動(dòng)作用。

2以泛在電力物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)城市能源轉(zhuǎn)型

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)是電力部門數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要抓手。通過泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，數(shù)字化與電氣化交融共生，物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)賦能電力系統(tǒng)高效的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。例如，發(fā)電廠、輸電和配電線路以及終端能源設(shè)備協(xié)調(diào)工作，可在指定的時(shí)間和地點(diǎn)為用戶提供可靠、低成本和可持續(xù)的能源。在未來，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景包括：

2.1智能需求響應(yīng)

通過采取價(jià)格等激勵(lì)政策引導(dǎo)用戶主動(dòng)改變消費(fèi)行為，實(shí)現(xiàn)供需平衡優(yōu)化。IEA分析表明，可以為電力系統(tǒng)提供185千兆瓦的靈活性，大致相當(dāng)于澳大利亞和意大利目前的裝機(jī)容量之和?？稍偕茉床⒕W(wǎng)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用可更好地匹配電網(wǎng)需求和可再生能源發(fā)電，降低可再生能源波動(dòng)性。僅在歐盟，新增儲(chǔ)能和數(shù)字化需求響應(yīng)可以在2040年將太陽能光伏和風(fēng)能的棄光棄風(fēng)率從7%減少到1.6%。電動(dòng)汽車智能充電。引導(dǎo)充電行為向低負(fù)荷、供應(yīng)足時(shí)段轉(zhuǎn)移，提升電網(wǎng)的安全性和為電網(wǎng)提供更大的靈活性。個(gè)人售電。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展有助于家用分布式能源的發(fā)展，如太陽能光伏板和儲(chǔ)能等，提高個(gè)人用戶電力市場(chǎng)的參與度。

2.2智能電網(wǎng)

感知層是物聯(lián)網(wǎng)達(dá)到交換信息、連接物體的關(guān)鍵，通常情況下主要有延伸通信層面和控制感知層面兩種類型，主要是控制并辨別智能信息和連接物理實(shí)體的功能。例如控制層面在智能電網(wǎng)中通過對(duì)智能設(shè)備的采集和安裝從而有效獲取電網(wǎng)信息，但是通過對(duì)通信行業(yè)的有效延伸、光纖通信和無線傳感技術(shù)從而在線監(jiān)測(cè)電網(wǎng)運(yùn)行信息和設(shè)備運(yùn)行動(dòng)態(tài)，確保電網(wǎng)智能化安全性和可行性得到不斷增強(qiáng)。利用創(chuàng)建電網(wǎng)對(duì)電力光纖網(wǎng)絡(luò)和載波通信、其他無線網(wǎng)技術(shù)有效敷設(shè)過程中有效傳輸感知層獲取的信息，并對(duì)互聯(lián)網(wǎng)傳輸安全性給予保障，避免外力因素影響電網(wǎng)通信效果。應(yīng)用層面則有各類高級(jí)應(yīng)用和電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，各類應(yīng)用環(huán)節(jié)離不開基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)信息資源有效協(xié)調(diào)的大力支持，應(yīng)用試驗(yàn)智能運(yùn)算技術(shù)對(duì)電網(wǎng)中的諸多環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)，監(jiān)督物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用、射頻識(shí)別與編碼標(biāo)識(shí)的生命周期管理，有效實(shí)現(xiàn)智能化家居應(yīng)用，并在創(chuàng)建智能化電網(wǎng)過程中發(fā)揮積極作用。

2.3城市能源互聯(lián)網(wǎng)

城市能源形式多樣，分布廣而散，對(duì)其進(jìn)行高效合理的能源規(guī)劃和控制存在一定難度。目前面向城市能源互聯(lián)網(wǎng)的電力物聯(lián)網(wǎng)仍處于發(fā)展初期，各方面技術(shù)尚不成熟，存在一些不足之處：（1）天然氣網(wǎng)、交通網(wǎng)、冷/熱供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)與智能電網(wǎng)關(guān)聯(lián)密切，能源系統(tǒng)的海量大數(shù)據(jù)難以實(shí)現(xiàn)高效處理，且各能源系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)尚不能高效互通共享，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)需要更加深度融合到電力系統(tǒng)中，能源體系的信息和物理融合是其未來有待解決的問題，同時(shí)城市能源服務(wù)系統(tǒng)尚不健全，動(dòng)態(tài)需求響應(yīng)、能源價(jià)格的市場(chǎng)化等措施還需要深入貫徹。（2）智慧小區(qū)、智能園區(qū)、智慧城市等各類示范工程的落地實(shí)施與推進(jìn)，使智能傳感設(shè)備及信息通信技術(shù)面臨更高的要求和挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有傳感和采集設(shè)備規(guī)格多樣，設(shè)備之間、網(wǎng)絡(luò)之間的通信協(xié)議各不相同，能源數(shù)據(jù)的采集與傳輸標(biāo)準(zhǔn)化難度大，數(shù)據(jù)信息孤島嚴(yán)重，信息共享有待加強(qiáng)。信息通信技術(shù)是構(gòu)建面向城市能源互聯(lián)網(wǎng)的電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)，為了滿足城市能源用戶的復(fù)雜要求，追求更加信息化、智能化的用戶體驗(yàn)，面向城市能源互聯(lián)網(wǎng)的電力物聯(lián)網(wǎng)在構(gòu)建過程中應(yīng)實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)。1）能夠?qū)崿F(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)與工業(yè)、交通等各產(chǎn)業(yè)的深度融合，實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)的橫向貫通和縱向貫穿，實(shí)現(xiàn)各種能源在城市內(nèi)部的合理分配和有序供應(yīng)，為城市能源互聯(lián)網(wǎng)高效利用提供信息化支撐。2）通過電力光纖入戶技術(shù)滿足大直供用戶、工業(yè)、商業(yè)和居民等多種類型用戶的電力數(shù)據(jù)采集要求，為城市能源互聯(lián)網(wǎng)的推廣應(yīng)用提供數(shù)據(jù)信息主樞紐網(wǎng)架支持。

2.4智慧能源站

國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司（以下簡(jiǎn)稱公司）根據(jù)國(guó)網(wǎng)公司在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中關(guān)于“研究探索利用變電站資源建設(shè)運(yùn)營(yíng)充換電（儲(chǔ)能）站和數(shù)據(jù)中心站的新模式”的工作要求，結(jié)合公司、電網(wǎng)實(shí)際情況，調(diào)研相關(guān)變電站周圍用戶需求，因地制宜選取了長(zhǎng)沙芙蓉變電站作為智慧能源站建設(shè)試點(diǎn)，以打造能源配置平臺(tái)、綜合服務(wù)平臺(tái)和新業(yè)務(wù)、新業(yè)態(tài)、新模式的發(fā)展平臺(tái)，構(gòu)建共建、共治、共贏的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈。由國(guó)網(wǎng)湖南綜合能源服務(wù)有限公司投資建設(shè)的芙蓉智慧能源站主要包括電池儲(chǔ)能站和數(shù)據(jù)中心站與現(xiàn)有變電站的彼此融合建設(shè)。站內(nèi)電池儲(chǔ)能部分于今年4月24日并網(wǎng)運(yùn)行，總規(guī)模達(dá)到26MW/52MWh，是目前國(guó)內(nèi)單體容量最大、也是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)采用鋼結(jié)構(gòu)全室內(nèi)布置建設(shè)的儲(chǔ)能站，占地面積2645平方米，主要有儲(chǔ)能電池艙、儲(chǔ)能變流（PCS）升壓、能量管理系統(tǒng)（EMS）、10kV站用變和10kV高壓配電室等5部分設(shè)備。站內(nèi)數(shù)據(jù)中心部分遠(yuǎn)期規(guī)劃設(shè)計(jì)4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型集裝箱機(jī)房，采用2層疊放布置方式，一期建設(shè)采用騰訊公司2個(gè)T-Block集裝箱機(jī)房，已于今年6月20日投運(yùn)。數(shù)據(jù)中心部分占地面積約700平方米，配備2臺(tái)箱變，集裝箱內(nèi)包括機(jī)柜、服務(wù)器、交換機(jī)、防火墻、5G基站等設(shè)備。目前芙蓉智慧能源站正參與長(zhǎng)沙電網(wǎng)迎峰度夏期間的移峰填谷，較好地緩解了周邊局部區(qū)域電力緊缺等“卡脖子”難題，同時(shí)為公司、基礎(chǔ)電信運(yùn)營(yíng)商提供了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存、計(jì)算和管理等服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了資源共享，利益共贏。

3結(jié)束語

城市能源革命是國(guó)家構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系的重要路徑，城市能源系統(tǒng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型是城市能源革命的重要抓手。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，為電力系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型堅(jiān)強(qiáng)賦能，進(jìn)一步推動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和實(shí)現(xiàn)城市能源系統(tǒng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

參考文獻(xiàn)：

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[2]劉宏新.聚焦能源轉(zhuǎn)型發(fā)展高效推進(jìn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)[N].國(guó)家電網(wǎng)報(bào)，2019-04-25003.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)衡水供電公司）