泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與實(shí)施

朱德劍

【摘 要】經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，人們對(duì)電能的需求也逐漸增加。在衡量社會(huì)用電量時(shí)，電力供應(yīng)的可靠性、質(zhì)量和盈利能力都在不斷提高。電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，形式不斷變化，供電壓力不斷增大。電力市場(chǎng)逐步開放，電力供應(yīng)逐步分散：電價(jià)下降，能源消耗下降，電網(wǎng)活動(dòng)面臨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。先進(jìn)的人工智能和計(jì)算支持了完整的檢測(cè)、完整的在線線路的使用以及所有元素之間的相互連接。這需要新技術(shù)。本文就泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與實(shí)施展開探討。

【關(guān)鍵詞】電力;物聯(lián)網(wǎng);實(shí)施

引言

隨著交直流輸電規(guī)模的迅速擴(kuò)大，分布式發(fā)電設(shè)備接入類型與數(shù)量快速增加，導(dǎo)致電網(wǎng)復(fù)雜程度不斷提升，對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)形態(tài)提出了挑戰(zhàn)。另一方面，人工智能技術(shù)的發(fā)展也對(duì)電網(wǎng)的功能以及運(yùn)行方式提出了新的要求。因此，結(jié)合泛在物聯(lián)技術(shù)將現(xiàn)有電力系統(tǒng)建設(shè)成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是未來電力能源體系的發(fā)展趨勢(shì)，也是當(dāng)前階段國家電網(wǎng)最緊迫、最重要的任務(wù)，而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施策略的研究，能夠提升其安全防護(hù)技術(shù)，能夠促使其發(fā)展朝著繁盛的方向前進(jìn)。

1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概述

1.1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概念

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指可以在任何時(shí)間、任何空間、任何客戶終端之間進(jìn)行信息交互的技術(shù)方法。該技術(shù)具備極高的兼容性，不同類型的數(shù)據(jù)信息都可以在電力網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其運(yùn)行的本質(zhì)是進(jìn)行數(shù)據(jù)信息快速共享，進(jìn)而形成將虛擬數(shù)據(jù)進(jìn)行具象化呈現(xiàn)的物理實(shí)體。各類型實(shí)體進(jìn)行相互間合作，使所有信息能夠得到第一時(shí)間反饋，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)信息實(shí)時(shí)交互目的的電力生活體系。

1.2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基本特征

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)立足現(xiàn)有電網(wǎng)實(shí)體與通信技術(shù)，將不同能源系統(tǒng)物理互聯(lián)、時(shí)空信息互聯(lián)、商業(yè)互聯(lián)相融合，它具有全息感知，泛在連接，開放共享以及融合創(chuàng)新的特點(diǎn)。全息感知是指通過RFID、傳感器等，動(dòng)態(tài)獲取“發(fā)–輸–變–用”各個(gè)環(huán)節(jié)不同設(shè)備、不同用戶的狀態(tài)信息。泛在連接指通過電力專網(wǎng)或移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將電力系統(tǒng)中所有設(shè)備、用戶的信息以及數(shù)據(jù)全時(shí)空連接。開放共享指在統(tǒng)一平臺(tái)上利用智能技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行共享以及管理，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，挖掘有效信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上下貫通，全方位實(shí)時(shí)交互。融合創(chuàng)新即通過不同設(shè)備、用戶，不同時(shí)空信息，對(duì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)在線，電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。建立智能綜合能源服務(wù)平臺(tái)，開辟電力市場(chǎng)，推進(jìn)電力改革。

2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵核心技術(shù)

2.1 5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行加持

電力數(shù)據(jù)的大量傳輸需要通過相關(guān)設(shè)備的統(tǒng)一化運(yùn)行進(jìn)行適當(dāng)?shù)木S持，由于當(dāng)前我國電力分布較廣，范圍較大，同時(shí)遍布幾千個(gè)城市，因此存供電連接難的問題，在無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)的今天，通過傳統(tǒng)的無線網(wǎng)支持很難滿足當(dāng)前客戶的需求，而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將新型5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用其中，從而大幅度提升了電力物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行效率，而所謂第五代移動(dòng)通信技術(shù)，是在4G網(wǎng)絡(luò)已有的基礎(chǔ)上實(shí)施革新和提升的一項(xiàng)全新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，雖然目前仍舊處于研究中狀態(tài)，但預(yù)計(jì)5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行速度將是4G網(wǎng)絡(luò)的十倍，作為信息時(shí)代的最強(qiáng)代表，5G網(wǎng)絡(luò)功能能夠更有效的解決電力傳輸和地域等方面限制網(wǎng)絡(luò)的弊端，提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度的同時(shí)，也能讓更多還接觸過網(wǎng)絡(luò)的人，體驗(yàn)到來自網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的魅力，如此高效的帶寬和網(wǎng)速不但能滿足人類的需求，連同現(xiàn)代很多高端運(yùn)行設(shè)備也能同時(shí)接入，從而達(dá)到最佳的服務(wù)狀態(tài)，因此對(duì)于電力的輸送方面，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)用具有一定的真實(shí)有效的作用，5G網(wǎng)絡(luò)的主要目標(biāo)是讓終端用戶隨時(shí)隨地能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)，5G網(wǎng)絡(luò)將來支持的設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止目前我們能看到的這些機(jī)器設(shè)備，還會(huì)通過更多的方式代入到工業(yè)以及其他產(chǎn)業(yè)當(dāng)中。

2.2智能芯片

在電力系統(tǒng)發(fā)展的進(jìn)程中，計(jì)量、變換、保護(hù)、控制、監(jiān)測(cè)以及用電等設(shè)備在被不斷的接入到電力系統(tǒng)中，而這些不同的設(shè)備在運(yùn)行過程中產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，而在現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的專業(yè)領(lǐng)域中，有些設(shè)備仍舊是基于傳統(tǒng)的工業(yè)采集裝置，故而無法很好的保障其數(shù)據(jù)的安全性，而采集到的數(shù)據(jù)也存在精度較低的問題，這也使得終端的設(shè)備無法很好的實(shí)現(xiàn)智能化。而針對(duì)這一問題，目前可以借助于智能芯片技術(shù)中的微型智能傳感以及智能化終端來解決，智能芯片所具備的高精度、低能耗、微型化以及智能運(yùn)算的功能將對(duì)設(shè)備的信息進(jìn)行完整的采集提取以及傳輸，而智能芯片也能夠通過本地的邊緣運(yùn)算技術(shù)來對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行智能化，從而達(dá)到本地化的自我控制。這樣一來，就徹底打破了傳統(tǒng)設(shè)備具備遙測(cè)功能而不具備遙控能力的尷尬局面。在當(dāng)代科技中，谷歌所研發(fā)的EdgeTPU芯片以及我國中科院所研發(fā)的“寒武紀(jì)”芯片都可以進(jìn)行海量的數(shù)據(jù)處理，以及邊緣計(jì)算，而這意味著智能芯片不斷的推進(jìn)終端設(shè)備的全息動(dòng)態(tài)感知以及智能化功能。

3電力物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)施策略

3.1提高電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平

目前，我國電網(wǎng)存在能源分布不均，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不合理，電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力不足等問題。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可以有效地解決這些問題，并通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推動(dòng)電力系統(tǒng)的發(fā)展，“發(fā)—輸—變—配”各個(gè)環(huán)節(jié)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，研發(fā)風(fēng)能、太陽能、負(fù)荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，建立以火電機(jī)組為底層支撐的能源統(tǒng)一調(diào)控系統(tǒng)。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高輸電環(huán)節(jié)可靠性、設(shè)備狀態(tài)自動(dòng)診斷技術(shù)，利用智能傳感及智能終端提升保護(hù)、通信等二次設(shè)備的感知能力以及終端智能，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合處理，數(shù)據(jù)傳輸，綜合判斷等功能，能夠使電網(wǎng)的安全性、可靠性與智能化水準(zhǔn)得以提升。結(jié)合電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立智能配電管理系統(tǒng)（IDMS），實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、智能巡檢、快速故障診斷恢復(fù)、優(yōu)化運(yùn)行控制與管理全部在線;對(duì)于難以線上工作的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)節(jié)，通過電子身份認(rèn)證、電子工作票以及在線監(jiān)督，可以降低人員冗余，提高工作效率。

3.2新能源利用效率

目前，我國電力的主要來源是火力發(fā)電，風(fēng)能發(fā)電、光能發(fā)電及核能發(fā)電等新能源發(fā)電占比不超過30%，尤其是我國三北地區(qū)棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象比較嚴(yán)重，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，可以增加新型能源的利用效率。利用該技術(shù)的全息感知對(duì)所有能源進(jìn)行合理分配，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)的靈活交換。此外，應(yīng)用過程中，技術(shù)人員可以把分布式新能源進(jìn)行聚集，使其形成相互聯(lián)系的交互實(shí)體，構(gòu)建虛擬電廠，以互補(bǔ)的方式調(diào)整傳統(tǒng)能源與新能源之間的占比，借此優(yōu)化資源調(diào)度。

3.3打造智慧能源的服務(wù)平臺(tái)

智能能源服務(wù)平臺(tái)為網(wǎng)格以及用戶提供了一個(gè)交互式平臺(tái)。利用合理的商業(yè)模式與激勵(lì)政策提升用戶參與電力互動(dòng)的積極性，通過電動(dòng)汽車參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻對(duì)用戶進(jìn)行電價(jià)補(bǔ)償，通過智慧能源服務(wù)平臺(tái)將傳統(tǒng)能源企業(yè)、園區(qū)工業(yè)、智慧城市、新興企業(yè)全部納入服務(wù)范圍，通過電動(dòng)汽車網(wǎng)絡(luò)，光伏云網(wǎng)絡(luò)，終端邊緣計(jì)算等技術(shù)，提供新的能源服務(wù)，如互聯(lián)網(wǎng)金融，大數(shù)據(jù)運(yùn)營以及在線供應(yīng)鏈融資，超越基本供電服務(wù)。從而建成涵蓋發(fā)電運(yùn)營、電網(wǎng)、政府、金融機(jī)構(gòu)、第三方投資、用戶、裝置制造等在內(nèi)的能源生態(tài)體系。

目前，基于曼頓物聯(lián)網(wǎng)開關(guān)技術(shù)的智慧安全用電平臺(tái)建設(shè)己在黔西南州初具雛形，平臺(tái)管理用戶中政府機(jī)關(guān)，企事業(yè)單位、學(xué)校、居民等，除能實(shí)現(xiàn)泛在物聯(lián)網(wǎng)各終端之間的信息交互，還能對(duì)用戶的安全用電進(jìn)行的智慧化監(jiān)控，同時(shí)平臺(tái)提供有多種數(shù)據(jù)通訊接口，可為下一步實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域電網(wǎng)間的泛在電力物聯(lián)提供相應(yīng)的技術(shù)可能。

結(jié)語

需要強(qiáng)調(diào)的是，物聯(lián)網(wǎng)作為一種在數(shù)據(jù)處理和分析泛在電力物聯(lián)網(wǎng)信息安全、經(jīng)濟(jì)模式轉(zhuǎn)型、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和前沿研究等方面存在許多技術(shù)問題。

在國家政策的支持和該部門專家的研究和幫助下，建立了一套理論信息和通信系統(tǒng)來支持建設(shè)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)未來，將會(huì)在理論不斷創(chuàng)新，技術(shù)不斷發(fā)展的背景下實(shí)現(xiàn)社會(huì)各個(gè)行業(yè)的緊密合作，建立一個(gè)世界一流的能源生產(chǎn)和供給的智能網(wǎng)絡(luò)。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔巖.建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)打造綜合能源服務(wù)供需平臺(tái)———訪中國電力科學(xué)研究院用電與能效研究所副總工郝為民[J].電氣時(shí)代，2019（07）：19.

[2]史海疆.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)促進(jìn)新能源發(fā)展———訪國網(wǎng)能源研究院新能源與統(tǒng)計(jì)研究所高級(jí)研究員閆湖[J].電氣時(shí)代，2019（07）：21.

（作者單位：貴州萬峰電力股份有限公司）