泛在電力物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃與發(fā)展分析

李晶

摘要：泛在電力物聯(lián)網(wǎng)即將物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等現(xiàn)代化信息處理及通信技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)實(shí)時(shí)互聯(lián)、高效交互，且具有態(tài)勢(shì)感知能力強(qiáng)、信息處理速度快、應(yīng)用便捷靈活等特征的智能化服務(wù)系統(tǒng)。本文根據(jù)國家電網(wǎng)公司的戰(zhàn)略安排指導(dǎo)，對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展進(jìn)行趨勢(shì)分析并提出建設(shè)性意見。

關(guān)鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng);含義;架構(gòu);發(fā)展;建議

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在這一背景下的不斷更新壯大，并以其優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用到電網(wǎng)行業(yè)中。這兩者的有效結(jié)合讓實(shí)質(zhì)為多傳感器的電力系統(tǒng)升級(jí)轉(zhuǎn)化為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，并在大數(shù)據(jù)背景和信息化發(fā)展的形勢(shì)下使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到進(jìn)一步優(yōu)化與創(chuàng)新，因此電力系統(tǒng)在這一基礎(chǔ)上使其高效性、安全性、智能性得到一定程度提升。

1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的主要作用和價(jià)值體現(xiàn)

1.1全面支撐電網(wǎng)運(yùn)行性能提升

隨著智能電網(wǎng)不斷發(fā)展，系統(tǒng)每天都在產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，對(duì)電網(wǎng)的監(jiān)控、調(diào)度和管理帶來了巨大的作用和挑戰(zhàn)。如何對(duì)電力系統(tǒng)中多種類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析和管理成了急需解決的問題。包含每一個(gè)用戶、每一個(gè)用電設(shè)備的細(xì)顆粒度數(shù)據(jù)將使得智能電網(wǎng)完全透明化，通過大數(shù)據(jù)計(jì)算分析和可視化展示，非常便于電網(wǎng)相關(guān)人員及時(shí)洞察異常和潛在的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確掌握電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，快速精細(xì)預(yù)測(cè)電網(wǎng)的變化趨勢(shì);多環(huán)節(jié)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)貫通，可打通不同專業(yè)部門的數(shù)據(jù)壁壘，提高對(duì)電網(wǎng)認(rèn)知的全面性，促進(jìn)多環(huán)節(jié)業(yè)務(wù)協(xié)同進(jìn)行。總之，UPIoT可全方位提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、可靠性、優(yōu)質(zhì)性和經(jīng)濟(jì)性。值得一提的是，傳統(tǒng)的集中式控制模式難以滿足海量數(shù)據(jù)的傳輸處理的要求，而利用邊緣計(jì)算可降低對(duì)主站系統(tǒng)的壓力，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和安全性，在中低壓配電網(wǎng)、微電網(wǎng)等分布式控制中具有巨大的競爭力，為電網(wǎng)企業(yè)面向內(nèi)部的管理決策提供了全新的技術(shù)手段。

1.2促進(jìn)與用戶互動(dòng)化的智能用電

隨著中國人民生活質(zhì)量的提高，人民對(duì)供電質(zhì)量要求也越來越高，用戶側(cè)的光伏、儲(chǔ)能、充電樁等元素越來越多，對(duì)智能家居和智能用電的體驗(yàn)感受越來越重視。在此背景下，傳統(tǒng)的配網(wǎng)運(yùn)行管理因缺乏必要和充分的用戶數(shù)據(jù)獲取及交互手段，難以對(duì)用戶準(zhǔn)確建模并將用戶資源納入電網(wǎng)的協(xié)同柔性控制，也無法為用戶提供更優(yōu)質(zhì)和個(gè)性化服務(wù)。通過物聯(lián)網(wǎng)可以對(duì)用戶及配電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量和態(tài)勢(shì)感知，打通電網(wǎng)與用戶雙向通信的通道，引導(dǎo)用戶有序用電，提高用戶參與電網(wǎng)運(yùn)行的體驗(yàn)和收益，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的共贏。如何基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與用戶數(shù)據(jù)交互、資源共享，促進(jìn)智能用電服務(wù)是目前用電側(cè)需要解決的問題。

1.3提升分布式可再生能源消納能力

隨著分布式可再生能源在電網(wǎng)中滲透率的不斷提高，其出力的隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性經(jīng)過和傳統(tǒng)負(fù)荷特性的疊加，容易造成配電網(wǎng)功率和電壓的顯著波動(dòng)，形成階段性過載或者過電壓風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)配網(wǎng)運(yùn)行控制和保護(hù)帶來了挑戰(zhàn)?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)，利用智能化的小微傳感器對(duì)分布式電源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)，基于配調(diào)系統(tǒng)或者臺(tái)區(qū)邊緣端對(duì)區(qū)域配電網(wǎng)或臺(tái)區(qū)以及DG及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)作運(yùn)行，從而降低系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提高可再生能源分布式消納水平，促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型升級(jí)。

1.4挖掘用電大數(shù)據(jù)的增量價(jià)值

隨著近兩年國家對(duì)一般工商業(yè)電價(jià)的調(diào)控到位，電網(wǎng)公司從傳統(tǒng)的售電商業(yè)模式中獲得利潤的空間和增量已經(jīng)相當(dāng)有限，挖掘用電大數(shù)據(jù)的價(jià)值成為電網(wǎng)公司業(yè)務(wù)和利潤的增長點(diǎn)。另一方面，用電大數(shù)據(jù)的商業(yè)價(jià)值一直為社會(huì)各界所關(guān)注，有望為智慧城市、智能交通、智能家居、傳統(tǒng)商業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)、新能源與節(jié)能行業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)、咨詢行業(yè)、制造業(yè)等各行各業(yè)帶來重要的信息來源和決策依據(jù)。從商業(yè)模式來看，國家電網(wǎng)有限公司提出的UPIoT的建設(shè)將搭建一個(gè)以電力供需為核心的泛在電力生態(tài)平臺(tái)。電網(wǎng)企業(yè)將在服務(wù)過程中構(gòu)建起多條服務(wù)價(jià)值鏈，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)企業(yè)與相關(guān)方的共創(chuàng)共享共贏。而用電大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)必然是配用電物聯(lián)網(wǎng)。

2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃與發(fā)展

智能電網(wǎng)是泛在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展基礎(chǔ)，而智能電網(wǎng)的核心就是構(gòu)建出一個(gè)具備了智能判斷以及擁有自我適應(yīng)調(diào)節(jié)的多種能源、分布式管理的綜合網(wǎng)路系統(tǒng)。該系統(tǒng)的技術(shù)本質(zhì)就是實(shí)現(xiàn)不同能源之間的替代以及兼容。而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的融合，讓其應(yīng)用范圍得到了極大的擴(kuò)展，在諸多的能源開發(fā)層面都能提供技術(shù)性的幫助。通過這些應(yīng)用，海量的電力信息在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中變得更加的可靠、更加高效。從技術(shù)層面而言，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)主要包含了四大要素，分別為：（1）對(duì)海量的電力數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與終端智能化;（2）對(duì)海量的電力數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的傳輸;（3）將海量的電力數(shù)據(jù)進(jìn)行一體化的管理與智能分析;（4）將電力信息進(jìn)行綜合的應(yīng)用。而這些核心要素對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵型技術(shù)就是我們?cè)谌粘Ｉ钜矔?huì)有所接觸的智能芯片、現(xiàn)代的通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)技術(shù)。下面，本文將針對(duì)智能芯片進(jìn)行詳細(xì)的說明：

2.1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)之智能芯片

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。

2.2關(guān)于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的創(chuàng)新與研發(fā)

對(duì)于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)而言，首要任務(wù)就是將信息感知功能有效的發(fā)揮出來，換言之，就是需要將不同的傳感設(shè)備部署在不同的目標(biāo)區(qū)域中，對(duì)不同的人或者實(shí)物進(jìn)行對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)感知。但是因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)本身的規(guī)模實(shí)在是過于的龐大，且結(jié)構(gòu)也十分的復(fù)雜，因此需要部署的傳感設(shè)備數(shù)量就比較多?；谶@樣的情況，就需要將傳感設(shè)備進(jìn)行簡化，而且關(guān)于傳感設(shè)備的成本也需要進(jìn)一步的控制，盡可能的降低其功能上的消耗以及高度的集中化，同時(shí)要充分利用無線通信功能，以此來減少線路之類的基礎(chǔ)網(wǎng)路架構(gòu)的部署需求量。只有這樣，才能夠有效的控制電力系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)在構(gòu)建階段的成本與困難，從而實(shí)現(xiàn)諸多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與電力系統(tǒng)之間的無縫銜接集成。而且，基于一些特定的應(yīng)用場(chǎng)景，某些傳感器還需要實(shí)現(xiàn)小型化、微型化，以便能夠直接放置在電力設(shè)備的內(nèi)部，甚至在技術(shù)層面，這些傳感器還需要考慮到電磁兼容等等。因此，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是需要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用來進(jìn)行深層次的技術(shù)創(chuàng)新與改良的。

3結(jié)語

由此可見，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)應(yīng)當(dāng)是“電網(wǎng)公司主導(dǎo)，眾多行業(yè)、企業(yè)合作共建”的模式，同時(shí)它也是一個(gè)很大的產(chǎn)業(yè)鏈，將會(huì)給各個(gè)投資方帶來很多的機(jī)遇。

參考文獻(xiàn)

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