泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用前景①

儀榮

【摘 ?要】近年來，隨著社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展及能源需求的日益增長，能源供應(yīng)的壓力不斷增大。同時，大量煤炭、石油等非清潔能源的使用所帶來的環(huán)境污染問題也日益嚴重。因此，未來的電力系統(tǒng)必然將為可持續(xù)的全球經(jīng)濟增長提供高滲透率的清潔分布式能源。本文針對電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用前景進行分析。

【關(guān)鍵詞】電力;物聯(lián)網(wǎng)建設(shè);關(guān)鍵技術(shù);前景

中圖分類號：TM76 ? ?文獻標識碼：A

引言

能源供應(yīng)壓力不斷增大和大量多種類型分布式能源不斷接入給電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行、安全管理和應(yīng)用服務(wù)提出了前所未有的挑戰(zhàn)。國家電網(wǎng)有限公司提出了打造泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想，擬通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)賦予電力系統(tǒng)靈活感知、實時通信、智能控制和可靠的信息安全等能力，不斷提升電網(wǎng)運行控制和調(diào)度的智能化水平，持續(xù)深入提高各種類型能源之間的互動能力，將現(xiàn)有的電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝А⒏踩?、更可靠、更具彈性和可持續(xù)性的智能網(wǎng)絡(luò)化電力能源系統(tǒng)。

1、物聯(lián)網(wǎng)的基本概念

物聯(lián)網(wǎng)的理念最早可追溯到1991年英國劍橋大學的特洛伊咖啡壺事件1995年年，比爾蓋茨在其撰寫的《未來之路》一書中提到了物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想，其中一些構(gòu)想目前已成為現(xiàn)實，如數(shù)字網(wǎng)絡(luò)電視、數(shù)字音樂產(chǎn)品、電子機票等1998年年，英國工程師KevinAshton首次提及了物聯(lián)網(wǎng)的概念："把所有物品通過射頻識別（射頻識別，射頻識別）等信息傳感設(shè)備與因特網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理2005年年11月7日，國際電信聯(lián)盟（國際電信聯(lián)盟）在信息社會世界峰會上發(fā)布了《國際電聯(lián)》因特網(wǎng)報告2005年：物聯(lián)網(wǎng)“，正式提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念："讓每個目標物體通過傳感系統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)從隨時隨地的人與人之間的溝通連接，擴展到人與物、物與物之間按需進行的信息獲取、傳遞、存儲、認知、決策、使用等服務(wù)“隨后，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到了快速的發(fā)展2008年年11月，美國美國國際商用機器公司公司總裁兼首席執(zhí)行官彭明盛首次提出了"智慧地球"這一發(fā)展理念2009年年1月，美國奧巴馬總統(tǒng)公開肯定了IBM”智慧地球"的思路。隨后，日本、韓國、歐盟、新加坡等國家和地區(qū)也很快相繼提出了相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展計劃，如圖1所示。2009年8月7日，我國國家總理溫家寶到江蘇無錫物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院考察時提出了"感知中國"的設(shè)想，開啟了我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新紀元。

2、電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)

2.1通信技術(shù)

基于前面介紹的電源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，擁有雙向、實時、集中和高效的技術(shù)系統(tǒng)，為了確保系統(tǒng)的功能性和操作，必須通過良好的通信來實現(xiàn)系統(tǒng)操作的規(guī)律和整體性。通信技術(shù)的應(yīng)用允許將電源網(wǎng)絡(luò)與通信網(wǎng)絡(luò)融合，從而提高電力傳輸?shù)目煽啃?、利用率等，同時基于通信機密性有效地防止外部或內(nèi)部環(huán)境造成的損壞，從而提高整體電源運營的可靠性。通信技術(shù)的實施取決于兩個關(guān)鍵：開放式通信框架、技術(shù)標準。應(yīng)該注意的是，開放式通信框架是實施通信技術(shù)的基礎(chǔ)，框架包含規(guī)則、可操作性等，可確保無縫通信，從而提高通信組件之間信息交換的質(zhì)量，而技術(shù)的標準方面，主要是實現(xiàn)系統(tǒng)與應(yīng)用之間的連接，此處要注意，連接的程度與技術(shù)標準的高度有關(guān)，因此要實現(xiàn)高度的連接，就需要對技術(shù)標準進行研發(fā)使其提升。

2.2測量技術(shù)

電源事物的互聯(lián)網(wǎng)操作必須基于電源設(shè)備的參數(shù)，因此參數(shù)的測量技術(shù)就是這個系統(tǒng)的核心。參數(shù)測量技術(shù)通過參數(shù)檢測技術(shù)，可以監(jiān)控、分析、轉(zhuǎn)換電力系統(tǒng)中設(shè)備的數(shù)據(jù)，最終轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)使您能夠有效地確定當前電源設(shè)備的狀態(tài)是否良好，例如設(shè)備本身的健康狀態(tài)、設(shè)備的在線狀態(tài)等，測量技術(shù)的順利運行有助于電力系統(tǒng)的多個工作部分，并實現(xiàn)智能配電、智能補償?shù)刃Ч?/p>

2.3設(shè)備技術(shù)

電氣物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)也要以設(shè)備為運行基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)的運行質(zhì)量與設(shè)備的先進性相聯(lián)系，因此電氣物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)要配備高級相關(guān)設(shè)備，實現(xiàn)高質(zhì)量的電力運行。在研究基礎(chǔ)上，目前電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)備的研究與開發(fā)可以向微電子學、超導(dǎo)等方向發(fā)展，通過這一方向的研究改善了電力物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的容量、通信等，最終加強了該系統(tǒng)的穩(wěn)定洗滌。

2.4智能轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用

電網(wǎng)中的數(shù)據(jù)在大多數(shù)情況下是不可手動讀取的代碼，因此必須先讀取此代碼，然后才能應(yīng)用智能轉(zhuǎn)換技術(shù)。智能轉(zhuǎn)換技術(shù)使您能夠?qū)?fù)雜的數(shù)據(jù)代碼進行智能識別和轉(zhuǎn)換，從而將數(shù)據(jù)代碼更改為人工工程學，從而提高對電網(wǎng)的手動控制能力，并顯著提高工作效率。

3、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景

3.1提高電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行水平

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)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以有效解決這些問題，促進電力系統(tǒng)“發(fā)–輸–變–配”各個環(huán)節(jié)的安全穩(wěn)定運行。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，研發(fā)風能、太陽能、負荷實時監(jiān)測和功率預(yù)測系統(tǒng)，建立以火電機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)自動診斷技術(shù)，利用智能傳感及智能終端提升保護、通信等二次設(shè)備的感知能力和終端智能，實現(xiàn)聯(lián)合處理、數(shù)據(jù)傳輸、綜合判斷等功能，提高電網(wǎng)的智能化水平和可靠性程度。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），實現(xiàn)配網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測、智能巡檢、快速故障診斷恢復(fù)、優(yōu)化運行控制與管理全部在線;對于難以線上工作的現(xiàn)場作業(yè)環(huán)節(jié)，通過電子身份認證、電子工作票，在線監(jiān)督，可以降低人員冗余，提高工作效率。

3.2打造智慧能源服務(wù)平臺

智慧能源服務(wù)平臺為電網(wǎng)，用戶提供了互動平臺。利用合理的商業(yè)模式與激勵政策提升用戶參與電力互動的積極性，通過電動汽車參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻對用戶進行電價補償，通過智慧能源服務(wù)平臺將傳統(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，通過電動汽車聯(lián)網(wǎng)、光伏云網(wǎng)、終端邊緣計算等技術(shù)，提供基礎(chǔ)供電服務(wù)以外的互聯(lián)網(wǎng)金融、大數(shù)據(jù)運營、線上供應(yīng)鏈金融等新型能源服務(wù)，從而建成涵蓋發(fā)電運營、電網(wǎng)、政府、金融機構(gòu)、第三方投資、用戶、裝置制造等在內(nèi)的能源生態(tài)體系。

3.3開放電力市場

根據(jù)2018年第1季度大型發(fā)電集團各類電源交易情況匯總，總交易電量2428億kWh，其中火電核電交易電量1986億kWh，而相對靈活的風力、光伏電源交易電量僅有199億kWh，占比8.2%，這一現(xiàn)象不利于我國快速發(fā)展的清潔能源并網(wǎng)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)將打破現(xiàn)有電力市場的格局，促進全面的電力市場開放。通過“大云物智移”的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以實時獲取風力、光伏、負荷功率預(yù)測信息，由此可以將區(qū)域分布式新能源和負荷聚合成一個整體，作為電力交易現(xiàn)貨。通過完善電力現(xiàn)貨市場，可以實現(xiàn)基于電力現(xiàn)貨價格和增量配網(wǎng)、局域電網(wǎng)乃至微電網(wǎng)的多種交易模式，如虛擬電廠參與現(xiàn)貨和輔助服務(wù)交易。最終形成網(wǎng)絡(luò)化的能源生態(tài)體系，這是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的終極戰(zhàn)略目標，也是國家電網(wǎng)公司轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵所在。

結(jié)束語

隨著交直流輸電規(guī)模的迅速擴大，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)展也對電網(wǎng)功能和運行方式提出新的要求。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，也是當前階段國家電網(wǎng)最緊迫、最重要的任務(wù)。

參考文獻：

[1]陳浩龍.電力物聯(lián)網(wǎng)對電網(wǎng)穩(wěn)定性的作用[J].中外企業(yè)家，2017（02）：234-235.

[2]馬旭明.淺談電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)[J].信息技術(shù)與信息化，2017（11）：164-165.

[3]江華，孫圓圓.電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用[J].寧夏電力，2017（02）：51-55.

（作者單位：國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院）