電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用前景分析

張瑩

摘要：電力是國家的主要能源之一，為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)。在電力工程里發(fā)電設(shè)備的接入類型與數(shù)量也快速增加、更新，使得電網(wǎng)的復(fù)雜程度與日俱增，傳統(tǒng)的電網(wǎng)形態(tài)已經(jīng)無法滿足當(dāng)前人們的需求。因此，結(jié)合泛在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，根據(jù)現(xiàn)有的電力系統(tǒng)建設(shè)要求，推動(dòng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展成為必然趨勢(shì)，也是當(dāng)前階段國家電網(wǎng)最重要的任務(wù)。

關(guān)鍵詞：電力物聯(lián)網(wǎng);關(guān)鍵技術(shù);應(yīng)用前景

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)功能和運(yùn)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(shì)，也是當(dāng)前階段國家電網(wǎng)最緊迫、最重要的任務(wù)。

1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念

1.1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的定義

泛在物聯(lián)是指任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何人、任何物之間的信息互聯(lián)和交互。而泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是指電力用戶及其設(shè)備、電網(wǎng)企業(yè)及其設(shè)備、發(fā)電企業(yè)及其設(shè)備、供應(yīng)商及其設(shè)備、以及人和物的信息互聯(lián)和交互。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，其本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)各種信息傳感設(shè)備與通信信息資源的共享，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。

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，具有全息感知、泛在連接、開放共享、融合創(chuàng)新的特征。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、用戶的信息和數(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)行共享和管理，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。對(duì)外建成智慧綜合能源服務(wù)平臺(tái)，開拓電力市場(chǎng)，促進(jìn)電力改革。

1.3泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)

發(fā)揮泛在物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)是其建設(shè)的主要目標(biāo)。電力數(shù)據(jù)來源各異，包含控制、計(jì)量、監(jiān)測(cè)等不同類型、不同時(shí)空尺度，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)統(tǒng)一分析及深度挖掘，是其首要建設(shè)目標(biāo)。電力數(shù)據(jù)服務(wù)對(duì)象不同，打破數(shù)據(jù)壁壘，實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)貫通是其第二階段建設(shè)目標(biāo)。最終將電力數(shù)據(jù)應(yīng)用于各行各業(yè)，推廣不同行業(yè)廣泛參與的商業(yè)模式是其最終建設(shè)目標(biāo)?？梢灶A(yù)見，隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)，以機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)為代表的大數(shù)據(jù)及人工智能技術(shù)等數(shù)據(jù)知識(shí)挖掘技術(shù)將得到廣泛應(yīng)用與發(fā)展。

2泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景分析

2.1數(shù)據(jù)分析

當(dāng)前，數(shù)據(jù)的分析能力是基于對(duì)信息的融合與了解的基礎(chǔ)之上。電力數(shù)據(jù)的來源較復(fù)雜，且數(shù)據(jù)的實(shí)效性、時(shí)間的尺度各不相同，使得傳統(tǒng)數(shù)據(jù)分析系數(shù)不能直接應(yīng)用在電力物聯(lián)網(wǎng)之內(nèi)。另外由于電力系統(tǒng)建設(shè)的階段性運(yùn)行的實(shí)時(shí)性特征，導(dǎo)致大量控制、計(jì)量、監(jiān)測(cè)等歷史及實(shí)施數(shù)據(jù)在電力物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)積累，構(gòu)成了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)源特點(diǎn)。因當(dāng)前電能替代設(shè)備的市場(chǎng)門檻較低，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)應(yīng)用范圍較廣，有些技術(shù)已經(jīng)投入使用，但是部分功能還未投入使用，需要不斷地進(jìn)行推廣。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)方面的應(yīng)用推廣可以有效地提升智能化水平，實(shí)現(xiàn)一體化的發(fā)展，加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的監(jiān)管，并且能夠有效推動(dòng)電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定。

2.2提升電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行水平

當(dāng)前，我國的電網(wǎng)存在能源分布不均勻、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不合理、電網(wǎng)調(diào)節(jié)不足等問題。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)用，能夠有效地解決能源分布不均的問題，促進(jìn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。同時(shí)，泛在物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行可以有效地促進(jìn)我國新能源的建設(shè)，使風(fēng)能和太陽能等各種能源的開發(fā)和應(yīng)用更加簡(jiǎn)單。通過對(duì)電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有效監(jiān)測(cè)和分析，實(shí)現(xiàn)能源監(jiān)控、調(diào)控一體化。結(jié)合電力物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，對(duì)于用電系統(tǒng)、線路工作難以操作的環(huán)節(jié)，建立智能配電管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和控制。

2.3實(shí)現(xiàn)清潔能源的有效消納

當(dāng)前，風(fēng)能、電能在我國的能源中占比較低。受我國地理分布的特殊性限制，對(duì)于風(fēng)能和光能不能實(shí)現(xiàn)有效利用。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可以運(yùn)用人工智能技術(shù)，對(duì)電、光伏進(jìn)行有效的預(yù)測(cè);并且結(jié)合具體的能源條件，對(duì)分散的新能源進(jìn)行集合，形成虛擬的電廠。同時(shí)通過基礎(chǔ)的供電效果，可以形成一定的數(shù)據(jù)模式，對(duì)于后期的電力數(shù)據(jù)資源利用以及電能的開發(fā)都有著極大的參考價(jià)值。此外對(duì)于難操作的電力環(huán)節(jié)，通過電子設(shè)備和相關(guān)身份認(rèn)證，實(shí)行在線控制，以此促進(jìn)人員的有效溝通，提高工作效率。總體來說，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的利用，既可以實(shí)現(xiàn)新能源的合理利用，對(duì)能源進(jìn)行均勻分配，又能實(shí)現(xiàn)清潔能源的有效配置，有效促進(jìn)我國新能源的發(fā)展。

2.4打造智能服務(wù)平臺(tái)

智能能源服務(wù)平臺(tái)，為用戶提供了互動(dòng)交流的平臺(tái)。通過合理的商業(yè)模式和激勵(lì)政策，可在線提升用戶參與電力管理互動(dòng)的主動(dòng)性。通過對(duì)光伏、電動(dòng)汽車等新能源的使用數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，可以有效地對(duì)新能源進(jìn)行管理并納入到管理服務(wù)的范圍。

2.5提升電網(wǎng)資產(chǎn)管理水平

從近幾年我國各類電源交易數(shù)據(jù)報(bào)表來看，總的能源交易量高達(dá)2500億以上。數(shù)據(jù)對(duì)比顯示，傳統(tǒng)的電能交易量較高，而新型能源的交易電量則較少。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)方面的建設(shè)和發(fā)展，將打破電力市場(chǎng)的發(fā)展局面，促進(jìn)全方位電力市場(chǎng)的開放，有效促進(jìn)電力系統(tǒng)的發(fā)展，達(dá)到穩(wěn)定的電力物聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略目標(biāo)，也是國家電力物聯(lián)網(wǎng)的趨勢(shì)所向。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大以及電力系統(tǒng)的智能化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)電力資產(chǎn)的有效整合與分配，需對(duì)資產(chǎn)整個(gè)過程進(jìn)行有效精益化的管理。傳統(tǒng)的設(shè)備檢查手段，主要是通過人力或者電子設(shè)備進(jìn)行檢查，面對(duì)當(dāng)前電力龐大的巡查任務(wù)，通過傳統(tǒng)的人工監(jiān)測(cè)巡查是很難全覆蓋的，也增加了工作人員的工作難度。只有對(duì)電子數(shù)據(jù)和設(shè)備進(jìn)行有效的分析，實(shí)現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的高效運(yùn)作，才能將電力資源的采購、規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)作進(jìn)行全方位的操作和評(píng)估，實(shí)行一體化發(fā)展，同時(shí)，達(dá)到電力物聯(lián)網(wǎng)整體的優(yōu)化配置效果。

結(jié)語

隨著人工智能水平的提升以及物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)方面的有效利用，其實(shí)是實(shí)現(xiàn)電力數(shù)據(jù)的增值服務(wù)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是基于電力系統(tǒng)，通過通信網(wǎng)、人工智能、云平臺(tái)等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)能源的合理配置，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行。同時(shí)，要對(duì)電力系統(tǒng)實(shí)行開放政策，促進(jìn)電能供需交易的運(yùn)轉(zhuǎn)。還要對(duì)電力資源的配置和運(yùn)作進(jìn)行有效的管理和評(píng)估，促進(jìn)電力物聯(lián)網(wǎng)健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]丁婧，王欣，鄭淑文，等.DG接入對(duì)微電網(wǎng)電流保護(hù)的影響[J].發(fā)電技術(shù)，2019，40（1）：22-27.

[2]朱永利，石鑫，王劉旺.人工智能在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的近期研究熱點(diǎn)介紹[J].發(fā)電技術(shù)，2018，39（3）：

[3]艾芊，郝然.多能互補(bǔ)、集成優(yōu)化能源系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及挑戰(zhàn)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2018，42（4）：2-10.

[4]陳永波，湯奕，艾鑫偉，等.基于LPWAN技術(shù)的能源電力物聯(lián)專網(wǎng)[C]//電力行業(yè)信息化年會(huì)，天津，2018.

[5]陶莉，劉景祥，朱小光.基于LPWAN的電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電氣技術(shù)，2018，19（8）：110-115

[6]夏旭，朱雪田，梅承力，等.5G切片在電力物聯(lián)網(wǎng)中的研究和實(shí)踐[J].移動(dòng)通信，2019（1）：69-75.