淺析智能電網系統的發展與市場前景

湖北省電力有限公司老河口市供電公司 李建勇

信息時代建設背景下，智能電網系統在我國問世后得到了社會各界的一致好評。智能電網系統組建成本較低，通過控制總臺的集中化數據分析與處理過程，不但可利用大數據實現對用戶用電量的變化趨勢預估，也可降低基層電力工作人員的工作難度，不但省去了抄表員需挨家挨戶抄電表度數的麻煩，還規避了記錄數據錯誤而給用電客戶帶來的不必要經濟損失，通過高度可視的軟件系統，用戶端可直接了解用電情況，也可完成一站式繳費、報修服務，利用交互式數據通信技術，讓用戶的用電體驗切實提升，但仍需用戶直面和電力服務提供者面對的問題依然存在，這與日益增長的自動化用電需求相矛盾，故可通過探究未來智能電網系統發展趨勢和行業前景方式，切實有效提升電力部門的服務能力和問題解決效率。

1 智能電網系統的發展趨勢探究

智能電網系統在經過長期發展后，在看到早期出現的半自動化系統讓部分人工操作得以免除后，電力部門的工作效率和服務質量得到了顯著提升。以電力搶修過程為例，過去在出現突發性險情時，多借助用戶撥打報修電話或來到線下營業廳告知等形式完成報修登記工作，整個過程不但費時費力，往往還需檢修部門在后臺接到請求后完成與報修用戶的信息核對工作，早期半自動化系統仍未解決最棘手的效率問題，因此曾一度被人詬病。

隨著移動互聯網技術的普及，多數成年人可人手擁有一部手機，通過下載各式各樣的應用軟件以代替線下辦事，通過線上渠道辦理各項業務。用戶獲取電力服務的途徑也變得更人性化，只需在具備上網功能的設備上下載電力系統應用軟件，或通過瀏覽器Wap端訪問地址等形式，即可實現數據的交互與各項功能的實現，業務受理模式在完全遷移到線上后，用戶獲得了極佳的體驗感，也可將節省下的時間應用到其他領域，為打造便捷高效的電網服務做保障。

信息安全仍是智能電網系統在未來需要直面的主要問題，隨著黑客技術的發展，破解用戶網絡的成本日漸低廉，與破壞某住戶的用電軟件、翻看用戶隱私內容相比，若通過技術手段破解基層電力部門的用電系統后，實施數據的非法篡改或未經允許的查驗時，都將給數據的正常使用帶來風險。因此針對信息安全提出對當前系統的整改策略，系統整改方向可大致分為利用物聯網技術和區塊鏈技術兩種。

物聯網系統的建立不但可有效降低信息感知與獲取難度，還將通過一系列有效的數據處理加工途徑讓數據得以被實時分享，互聯網系統建立后，將讓能接收獲取信息的電子設備接入到同一網絡內，利用大數據和相關計算系統，用后臺集中化控制手段完成對數據的收集與加工。信息在物聯網內部完成傳輸過程后，還會被回收到最初的收集中，任何信息的傳輸過程都需存在運輸載體和接收方與發送方，在不同物聯網建設思路下實際傳輸路徑有所區別，但由于傳輸的起點和終點未曾發生變化，故采用何種數據處理技術、使用何種算法都將對數據傳輸與處理的效率帶來影響。

基于物聯網應用的智能電網系統一般具有應用層、感知層、傳輸層等不同層級，不但實現與個人網絡的高速數據交互，還可通過高速連接接口將數據實時共享給控制端，個人用戶與電表一一對應，確認彼此間的關系后在物聯網系統中擬添加的設備數量后對相應物聯網層級的具體設置方案加以描述。應用層不但可擁有各種操作功能，還可通過一系列加密技術讓輸送電過程具有高效便捷特點，一般還設置存儲單元和一些與其他模塊關聯的接口，并通過內部數據加密算法對數據加密傳輸，內部設置地理信息位置判斷系統，以確保檢測到故障后可精準定位問題出現位置，進而完全實現了自動化控制。

感知層則獲取系統的運行狀態與采集信息，在執行器和傳感器的共同作用下獲取數據運行狀態，期間完成相關數據的交互處理，將數據保存到存儲器的儲存單元內，利用通信技術搜尋對應的網關地址后以無線電波射頻信號形式完成輸出過程；傳輸層獲取實時捕獲的信息，并通過光電信號的轉換完成一次信息傳播過程。整個過程需要路由網關的加入，數據的采集與加工過程具有高效率特點，且整個智能電網系統的傳感器組成結構較復雜，信息的傳遞過程存在一定人為不可控因素，技術的問世時間較短，信息之所以能夠實時高效傳遞，也離不開感知層與傳輸層的可靠。

物聯網技術背景下的智能電網系統在電動汽車充電領域有所應用，在用戶駕駛電動汽車或混合動力汽車時，在用電量不足想找到距離用戶最近的充電樁時，可通過電網系統配套軟件或地圖類應用得以搜尋，因不同汽車型號的充電插孔有所區別，國家電網充電站與其他汽車品牌專屬充電站相比輻射范圍更廣、可為多種新能源車型提供充電服務，在用戶駕駛到充電樁位置后即會根據計費規則檢驗用戶注冊信息，不同品牌的電池壽命與充電樁采集器對設備識別的正確率也會影響充電效率，在插拔充電裝置期間，系統內部即完成一次數據交互過程，用戶在登錄軟件時即可查看充電具體數據，并通過自動化無人繳費方式實現計費功能。

與物聯網技術相比，以區塊鏈為背景的智能電網系統將具有更高級的安全性與數據健壯性[1]。因區塊鏈數據難以篡改，與用戶用電數據具有唯一性的特點相仿，因此利用區塊鏈技術打造智能電網系統也將具有一定可行性。區塊鏈本身在連接節點和用戶與系統的同時，因系統是一個相對分散的結構，不但可在內部嚴格記錄數據訪問記錄，還可通過嚴謹復雜的數據結構建立數據之間的樹關系、哈希圖，對部分想惡意破壞數據的網絡攻擊者而言，因區塊鏈每個區塊內部是緊密相連、不易攻擊的，攻擊成本之大也讓系統的安全性得以彰顯。基于區塊鏈技術的系統也將擁有良好的數據加密性，擁有數據操作權限的人員較少，系統的可控制性得到了良好保障。區塊鏈不但具有嚴謹特點，因每個列表間的運算軌跡和行動路徑是固定的，破壞系統成本較大，且對應節點與副本之間的關系緊密，在現階段人工智能和大數據得以大面積應用背景下，更多開發者看到了比特幣交易優勢，將區塊鏈技術應用到系統開發過程中。

一般基于區塊鏈的電網管理系統存在數據存儲功能、交互網絡功能、電網功能、應用功能、組織管理功能[2]，其中數據存儲功能對所有相關數據進行高效加密存儲，確保用戶用電信息的安全保密，并不易被無關人員查看。每組數據都被用區塊的形式打包處理，且鏈表的指向是唯一的，數據內部結構的嚴密也讓數據存儲過程高效安全；交互網絡功能內部包含通信的各項協議，在執行通信過程時節點也將工作，在傳輸期間通過管理員的設置將目標節點高效指向，進而在交換數據時利用區塊優勢發現網絡內的所有可連接節點，進行數據傳輸過程；電網功能則對電網所屬的電表和發電機高效連接；應用功能對各項規章制度進行存儲，內部對程序基本規則和相關文件內容保存在對應數據節點上，并通過對應語句代碼操作完成共識節點的執行過程；組織管理功能則對區塊鏈內的所有組織結構提供管理協議，在節點不能完成獨立運算以實現各項功能的同時，利用共識協議的計算優勢解決實際運算期間存在的錯誤。

在消費者利用區塊鏈系統加密簽訂合約時，首先由系統調用對應位置節點完成對合約的部署過程，后通過建立彼此關系，計算對應客戶的用電金額等形式，將對應計算結果保存到數據單元內，并通過電網功能的數據交互完成消費者與電力交易部門的一次信息交互。目前可將相關區塊鏈技術應用到電子合約的簽訂過程中，因相關文件協議具有極高的加密性，不但不易被外界獲取信息內容，在相關客戶安全意識較強的前提下，用戶的數據安全性將得到良好保障，物聯網條件的智能電網系統之缺點在區塊鏈技術背景下被得以解決，不但有效保證了交易期間的數據安全與高度集成智能化，數據的各項操作計算過程也具有極高的安全性，未來還可將區塊鏈技術在5G相關產業的加推下，進一步完成對手機應用的信息加密，讓信息安全的愿景得以變成現實。

2 智能電網系統的市場前景分析

智能電網系統做為近年來的一大熱門研究方向不但吸引了無數科研人員的注意，我國相關技術的飛速發展也讓全世界為之矚目與贊嘆，伴隨科技強國工程的建設，未來智能電網系統的應用面也必將進一步深化。以智能充電系統為例，在本文論述物聯網和區塊鏈兩種技術為背景的電網系統后[3]，我國部分地區的電動汽車推廣力度仍需進一步加強。

在看到部分地區存在“有車無樁”等問題后，在相關電力部門和地方政府的積極響應下，為節能減排考慮不但有效出臺了各項新能源汽車優惠購置政策，還結合本地實際情況適當加密充電樁的設置，國家電網下屬的充電站和充電樁遍及國內300多個地級市，在汽車行駛到南端天涯海角處，可通過國家電網的快速充電設備給汽車充滿電的同時欣賞我國南方的獨特風景，且充電樁對環境的要求較低，即便在我國嚴寒地區也可良好工作，但部分新能源汽車在接入國家電網的充電插口后曾存在反應慢或計費效率低等問題，還需未來進一步解決。

隨著智能電網系統的進一步發展，未來小到每個用戶的數據、大到控制臺控制總臺的數據，安全性都將得到進一步保證。智能電網系統組建成本低、應用范圍廣的特點不但得到了社會各界的廣泛支持認可，其系統還擁有我國獨享的各項專利。我國的智能電網系統組建水平已處于世界領先地位，這其中離不開我國電網工程師的默默付出，更來源于我國駕駛人對新能源汽車的認同感不斷加強，但新能源汽車本身存在的電池老化、不易涉水等問題仍需在未來被進一步解決。

智能電網系統在做為一大朝陽產業吸引無數科研人員研究的同時，高校電氣自動化等相關專業的開課深度也在隨著智能電網系統的發展而不斷深入，不但與時俱進開設了一批與實際應用場景契合度高、易上手理解的專業課程，部分地區智能電網系統的建設速度也不可想象，但現階段受限于部分汽車生產廠家新能源汽車制造與售后保養服務的不完善，新能源汽車在充電時的充電速度仍有一定提高空間，且部分地區仍存在計費錯誤或計費后充電系統不工作等問題，都需經過多次內部系統迭代后，才得以讓相關系統實現人們預期的各項新功能并具有良好穩定性，未來也將在新能源汽車充電樁的布局上加大建設力度，不但讓新能源汽車的充電難問題得以解決，還將提升新能源車主在充電時的體驗感，有效提升服務質量。

綜上，智能電網系統在不同設計思路下有差異明顯的實現方法，以物聯網和區塊鏈技術為首設計在現階段更常見，展望未來還將繼續提升數據傳輸安全性，以追求客戶滿意為電力部門服務目標。