泛在電力物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施策略研究

李立杭

（國網(wǎng)滿洲里市供電公司，內(nèi)蒙古 滿洲里 021400）

建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)的必要手段。從電力系統(tǒng)發(fā)展歷程和面臨的問題出發(fā)，論述了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的意義，提出了實(shí)施策略和可能遇到的問題。為實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型，風(fēng)電光電等可再生能源裝機(jī)容量不斷增加。這些能源的隨機(jī)性給電力系統(tǒng)的功率平衡造成巨大壓力，有時(shí)不得不棄掉一部分風(fēng)電光電。為了維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行、提高風(fēng)電光電的利用率，必須對(duì)可控負(fù)荷和分散式發(fā)電進(jìn)行控制。因此，需要用互聯(lián)網(wǎng)連接可控負(fù)荷和分散式發(fā)電，形成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。常規(guī)發(fā)電廠、大型風(fēng)電場(chǎng)、光電站等已經(jīng)和電力系統(tǒng)連接了，調(diào)度可以直接控制。

一、物聯(lián)網(wǎng)的概念

（一）物聯(lián)網(wǎng)的定義

電力行業(yè)對(duì)“物聯(lián)網(wǎng)”的理解應(yīng)該是：物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、人員及所在環(huán)境識(shí)別、感知、互聯(lián)與控制的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。其實(shí)質(zhì)是實(shí)現(xiàn)各種信息傳感設(shè)備與通信信息資源的（互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)甚至電力通信專網(wǎng)）結(jié)合，從而形成具有自我標(biāo)識(shí)、感知和智能處理的物理實(shí)體。實(shí)體之間的協(xié)同和互動(dòng)，使得有關(guān)物體相互感知和反饋控制，形成一個(gè)更加智能的電力生產(chǎn)、生活體系。

（二）物聯(lián)網(wǎng)的特征

物聯(lián)網(wǎng)作為通信、信息、傳感、自動(dòng)化等技術(shù)的融合，具有全面感知、可靠傳遞和智能處理的特征。全面感知就是讓物品會(huì)說話，將物品信息進(jìn)行識(shí)別，利用RFID、傳感器、二維碼等能夠隨時(shí)隨地采集物體的動(dòng)態(tài)信息。并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸后臺(tái)，進(jìn)行信息共享和管理。可靠傳遞指信息通過現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行實(shí)時(shí)可靠傳輸。智能處理就是通過后臺(tái)的龐大系統(tǒng)來進(jìn)行智能分析和管理。真正達(dá)到人與物的溝通、物與物的溝通。

二、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的使命

智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)相輔相成、融合發(fā)展，形成強(qiáng)大的價(jià)值創(chuàng)造平臺(tái)，共同構(gòu)成能源流、業(yè)務(wù)流、數(shù)據(jù)流“三流合一”的能源互聯(lián)網(wǎng)。從三代電力系統(tǒng)發(fā)展歷程可見，能源轉(zhuǎn)型是必須的。發(fā)展風(fēng)電和光電是實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)的必要手段。風(fēng)電光電比例增加導(dǎo)致了棄風(fēng)棄光，為了實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)，必須減少棄風(fēng)棄光。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)要解決的主要問題就是如何減少棄風(fēng)棄光，提高新能源利用率，實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)。風(fēng)電場(chǎng)、光電站、火電廠、水電廠和大型用戶等已經(jīng)和調(diào)度連接了，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)主要是連接用戶和分散發(fā)電，尤其是可控負(fù)荷用戶。把可控負(fù)荷和分散發(fā)電有效控制起來，以實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷協(xié)同，減少棄風(fēng)棄光。

三、常規(guī)發(fā)電廠與新能源發(fā)電廠協(xié)同運(yùn)行

（一）風(fēng)電火電打捆輸送

風(fēng)電火電打捆輸送對(duì)減少棄風(fēng)、實(shí)現(xiàn)新能源遠(yuǎn)距離輸送具有重要意義。我國風(fēng)能開發(fā)主要集中在風(fēng)能資源豐富的三北地區(qū)，這些地區(qū)受電力負(fù)荷水平低、系統(tǒng)規(guī)模小、風(fēng)電就地消納能力不足的限制，大規(guī)模風(fēng)電必須送到區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)甚至其他區(qū)域電網(wǎng)消納。風(fēng)電年利用小時(shí)數(shù)低，單獨(dú)遠(yuǎn)距離傳輸經(jīng)濟(jì)性差，同時(shí)傳輸線路上的功率頻繁波動(dòng)不利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，采取風(fēng)電火電打捆外送并對(duì)風(fēng)電火電的有功功率進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，能有效地減小線路功率的波動(dòng)，有利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。風(fēng)火打捆外送已經(jīng)在西北獲得應(yīng)用。風(fēng)火打捆適用于風(fēng)電場(chǎng)和火電廠距離不太遠(yuǎn)，可以使用同一線路輸送的場(chǎng)合。

（二）風(fēng)電水電協(xié)同運(yùn)行

風(fēng)力發(fā)電等隨機(jī)性可再生能源的接納是當(dāng)前電力系統(tǒng)面臨的基本問題。風(fēng)電的隨機(jī)性導(dǎo)致部分時(shí)間系統(tǒng)內(nèi)功率過剩，風(fēng)電場(chǎng)被迫關(guān)機(jī)或降低出力；而在其他時(shí)間系統(tǒng)有功功率不足，頻率降低或需要增加備用容量。風(fēng)電場(chǎng)具有能量輸出，水電廠具有容量保證，風(fēng)電和水電具有互補(bǔ)性。在保證系統(tǒng)安全運(yùn)行條件下，考慮水電廠的水能儲(chǔ)備和風(fēng)電場(chǎng)功率預(yù)測(cè)，根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)實(shí)時(shí)輸出功率，發(fā)揮水電機(jī)組的快速調(diào)節(jié)作用，目標(biāo)是保證協(xié)同運(yùn)行的水電廠和風(fēng)電場(chǎng)向電力系統(tǒng)提供的有功功率之和按計(jì)劃輸出。從而將隨機(jī)電源轉(zhuǎn)化成能夠保證輸出功率的按計(jì)劃發(fā)電的電源，降低了含隨機(jī)電源的電力系統(tǒng)調(diào)度和運(yùn)行的難度，減少了棄風(fēng)。

四、可控負(fù)荷的有效控制

（一）可控負(fù)荷

電動(dòng)汽車是可控負(fù)荷中最容易實(shí)現(xiàn)可控的，其次是熱水器、電熱鍋爐和空調(diào)等。利用泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可以組織可控負(fù)荷參與電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻。當(dāng)然，可控負(fù)荷的控制應(yīng)該和被控用戶有協(xié)議，并且用戶可以獲得被控收益，實(shí)現(xiàn)控制與被控制的雙贏。

（二）電動(dòng)汽車的充放電控制

電動(dòng)汽車(EV)是一種非常特殊的負(fù)荷，因?yàn)殡妱?dòng)汽車不僅可以作為負(fù)載，還可以作為發(fā)電機(jī)，對(duì)應(yīng)充電(G2V)和放電(V2G)模式。適用條件如下：一是電動(dòng)汽車屬于可控負(fù)荷，對(duì)其充電進(jìn)行控制可以達(dá)到在時(shí)間上移動(dòng)負(fù)荷，調(diào)整負(fù)荷曲線和響應(yīng)新能源發(fā)電的目的。對(duì)于允許充電控制的汽車，給予電價(jià)優(yōu)惠。二是使用上達(dá)不到最佳充放電周期的電動(dòng)汽車或者長時(shí)間閑置不用時(shí)，也會(huì)減少電池的使用壽命，適當(dāng)?shù)腣2G有助于維護(hù)電池的壽命，同時(shí)車主可以獲得收益。但是頻繁的V2G模式會(huì)降低電池壽命，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都是不可行的。三是在緊急情況下，電動(dòng)汽車可以作為分布式儲(chǔ)能，保證就近的1級(jí)負(fù)荷供電，車主可以獲得應(yīng)急支援的高額補(bǔ)償。因此，對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行聚類分析，分類適當(dāng)使用，將給電力系統(tǒng)和車主帶來雙贏。汽車的無線通信和網(wǎng)絡(luò)功能已經(jīng)成熟并得到廣泛應(yīng)用，基本具備控制條件。

總結(jié)：建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)的必要手段，發(fā)展風(fēng)電和光電是實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)，減少棄風(fēng)棄光是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的一項(xiàng)主要任務(wù)。其次常規(guī)發(fā)電廠與新能源發(fā)電廠的協(xié)同運(yùn)行可以減少棄風(fēng)棄光，提高新能源利用率。再次可控負(fù)荷的有效控制潛力巨大。用互聯(lián)網(wǎng)連接可控負(fù)荷和分散式發(fā)電，形成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。