配電物聯(lián)網(wǎng)在新產(chǎn)業(yè)形態(tài)中的應(yīng)用探討

方哲

【摘 ?要】近年來(lái)，我國(guó)對(duì)電能的需求不斷增加，配電網(wǎng)建設(shè)越來(lái)越完善。電網(wǎng)發(fā)展影響著電力產(chǎn)業(yè)形態(tài)的變化，配電物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)也將引起配電領(lǐng)域電力產(chǎn)業(yè)的深刻變化。分析了配電領(lǐng)域電力產(chǎn)業(yè)在當(dāng)前條件下發(fā)展的態(tài)勢(shì)和現(xiàn)狀的需求，給出了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)后，配電領(lǐng)域新產(chǎn)業(yè)廣義和狹義的內(nèi)涵及其基本特征，研究了配電物聯(lián)網(wǎng)對(duì)其在標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)化、業(yè)務(wù)軟件定義等方面對(duì)新產(chǎn)業(yè)的促進(jìn)作用，并給出了當(dāng)前配電物聯(lián)網(wǎng)在樞紐型、平臺(tái)型和共享型等方面作用所產(chǎn)生的具體成效，最后對(duì)配電物聯(lián)網(wǎng)形態(tài)下新產(chǎn)業(yè)的后續(xù)發(fā)展進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng);物聯(lián)網(wǎng);電力產(chǎn)業(yè);新產(chǎn)業(yè)

引言

本文梳理基于物聯(lián)網(wǎng)的配電自動(dòng)化應(yīng)用的主要特征和技術(shù)現(xiàn)狀，參照配電網(wǎng)調(diào)度控制與運(yùn)維檢修實(shí)際需求，闡述基于物聯(lián)網(wǎng)的配電自動(dòng)化應(yīng)用主要特征，提出基于物聯(lián)網(wǎng)的配電自動(dòng)化應(yīng)用研究的若干關(guān)鍵技術(shù)，并展望其應(yīng)用探索前景。

1泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概念

電力系統(tǒng)為迄今為止世界上最復(fù)雜的人造系統(tǒng)。電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行的需求與日俱增。推進(jìn)電網(wǎng)信息化智能化的升級(jí)已成為世界各國(guó)共識(shí)。美國(guó)能源部發(fā)布的“Grid2030”遠(yuǎn)景規(guī)劃明確提出在電力裝置等基礎(chǔ)級(jí)集成傳感器與控制裝置，實(shí)現(xiàn)“源-網(wǎng)-荷”通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫連接，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息共享與互操作，全面提升電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行能力和資產(chǎn)管理、供電服務(wù)水平。歐盟委員會(huì)制定的“歐洲電網(wǎng)倡議”（European electricity gridin itiative，EEGI）提出，電網(wǎng)的角色是電力用戶與運(yùn)營(yíng)商間的服務(wù)網(wǎng)，倡導(dǎo)依托先進(jìn)的信息通信技術(shù)與廣泛分布的電力終端，整合多樣的可再生能源裝置，提升能源管理智能化水平和用戶參與積極性。國(guó)家電網(wǎng)有限公司對(duì)“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”的定義：將電力用戶及其設(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，以及人和物連接起來(lái)，產(chǎn)生共享數(shù)據(jù)，為用戶、電網(wǎng)、發(fā)電、供應(yīng)商和政府社會(huì)服務(wù)。以電網(wǎng)為樞紐，發(fā)揮平臺(tái)和共享作用，為全行業(yè)和更多市場(chǎng)主體發(fā)展創(chuàng)造更大機(jī)遇，提供價(jià)值服務(wù)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將通過(guò)泛在感知、可靠通信和高性能信息處理與高級(jí)電力應(yīng)用實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)各環(huán)節(jié)、全電壓等級(jí)的“能量流、信息流、業(yè)務(wù)流”一體化融合，提升系統(tǒng)安全性和運(yùn)行效率。

2電力新產(chǎn)業(yè)形態(tài)與特征

從狹義電力的角度來(lái)看，本文認(rèn)為配電領(lǐng)域新產(chǎn)業(yè)是聚焦于電力系統(tǒng)配電環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)以可再生能源為優(yōu)先，電力網(wǎng)絡(luò)為樞紐，融合互聯(lián)網(wǎng)思維和通信技術(shù)發(fā)展形成以智能為基本要素、平臺(tái)為主要形態(tài)、價(jià)值創(chuàng)造為最終目標(biāo)的能源產(chǎn)業(yè)，是能夠?qū)崿F(xiàn)能源流、數(shù)據(jù)流、業(yè)務(wù)流于一體的跨界聯(lián)合新業(yè)態(tài)。其主要有以下4大特征：1）以共享為理念。新產(chǎn)業(yè)強(qiáng)調(diào)打破傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)邊界，構(gòu)建資源和技術(shù)共享平臺(tái)，打通產(chǎn)業(yè)鏈上下游，促進(jìn)資源整合和企業(yè)互利共贏，實(shí)現(xiàn)價(jià)值最大化。消費(fèi)者可以與企業(yè)共同創(chuàng)造價(jià)值，共同分享紅利。2）以互聯(lián)為基礎(chǔ)。新產(chǎn)業(yè)中各能源種類(lèi)之間能實(shí)現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換;產(chǎn)業(yè)鏈上下游之間的傳感器、控制和軟件應(yīng)用程序等能源基礎(chǔ)設(shè)施能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，形成完整的配電物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，使得用戶分布式電源和電動(dòng)汽車(chē)廣泛接入，配電潮流由單向轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向互動(dòng)，電網(wǎng)與用戶實(shí)現(xiàn)深度交互。3）以客戶需求為中心。新產(chǎn)業(yè)通過(guò)關(guān)注用戶需求，激發(fā)用戶互動(dòng)，為客戶提供定制化服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)價(jià)值增值以及從B2B到B2C、C2B等商業(yè)模式的轉(zhuǎn)換。4）以電網(wǎng)為樞紐。在新產(chǎn)業(yè)中，電網(wǎng)不僅是傳統(tǒng)意義上的電能輸送載體，發(fā)揮著能源匯集傳輸和轉(zhuǎn)換利用的樞紐作用，還能與物聯(lián)網(wǎng)充分融合，形成新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)保障，帶動(dòng)和服務(wù)上下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)

物聯(lián)網(wǎng)（IoT，InternetofThings）是互聯(lián)網(wǎng)的延伸和拓展，應(yīng)用傳感、定位、通信和計(jì)算等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人、人與人之間的連接，對(duì)物理世界進(jìn)行數(shù)字化反映，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理作出一系列反應(yīng)和操作的信息通信系統(tǒng)。對(duì)工業(yè)企業(yè)而言，物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等概念實(shí)質(zhì)上是一致的，主要通過(guò)打通工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行與企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理各環(huán)節(jié)，推動(dòng)企業(yè)內(nèi)、外部資源共享，構(gòu)建工業(yè)生態(tài)，創(chuàng)新業(yè)務(wù)模式，推動(dòng)企業(yè)轉(zhuǎn)型。從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用通常經(jīng)歷三個(gè)階段，逐步從垂直封閉模式向水平開(kāi)放模式轉(zhuǎn)變：第一階段，以獨(dú)立運(yùn)行為特征的垂直封閉模式，各類(lèi)應(yīng)用從終端到系統(tǒng)一一對(duì)應(yīng)、獨(dú)立工作;第二階段，以資源共享為特征的第一次水平化，在終端層實(shí)現(xiàn)各類(lèi)業(yè)務(wù)終端標(biāo)準(zhǔn)化接入和數(shù)據(jù)融合，在平臺(tái)層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚和資源共享;第三階段，以能力開(kāi)放為特征的第二次水平化，在終端層引入邊緣計(jì)算和智能化等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)功能可擴(kuò)展。在平臺(tái)層引入大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析處理能力可共享復(fù)用。

4配電物聯(lián)網(wǎng)助推電力新產(chǎn)業(yè)

（1）標(biāo)準(zhǔn)化。配電物聯(lián)網(wǎng)將按照廣泛互聯(lián)（互聯(lián)、互通、互操作）、即插即用的程度，全面完善和構(gòu)建配電網(wǎng)建設(shè)運(yùn)維及裝備設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，包括統(tǒng)籌設(shè)備、施工、接入、應(yīng)用、管理的標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)備功能、接口和通信方式標(biāo)準(zhǔn)化，現(xiàn)場(chǎng)安裝及接線方式等施工標(biāo)準(zhǔn)化，信息模型和通信協(xié)議接入標(biāo)準(zhǔn)化，系統(tǒng)平臺(tái)和微服務(wù)應(yīng)用接口標(biāo)準(zhǔn)化等。標(biāo)準(zhǔn)化可以規(guī)范電力新產(chǎn)業(yè)發(fā)展秩序，促進(jìn)生態(tài)圈內(nèi)各個(gè)主體的相互配合和協(xié)調(diào)發(fā)展，提升生產(chǎn)和服務(wù)質(zhì)量，有助于拓寬市場(chǎng)范圍，助力產(chǎn)業(yè)升級(jí)和結(jié)構(gòu)調(diào)整。（2）業(yè)務(wù)軟件定義化。配電網(wǎng)業(yè)務(wù)靈活、快速變化的特性，決定了配電網(wǎng)業(yè)務(wù)需要定制化的應(yīng)用、快速的迭代。通過(guò)以軟件定義的方式在電力系統(tǒng)主站側(cè)和終端側(cè)服務(wù)的快速靈活部署，滿足形態(tài)多樣的配網(wǎng)業(yè)務(wù)融合和快速變化的服務(wù)要求。無(wú)論在主站還是在終端側(cè)，都需要按照“硬件平臺(tái)化，軟件APP化”的方式實(shí)現(xiàn)軟硬件的解耦，一般通過(guò)3層結(jié)構(gòu)來(lái)解耦，即平臺(tái)層（基礎(chǔ)設(shè)備即服務(wù)）、基礎(chǔ)軟件層（平臺(tái)即服務(wù)）和應(yīng)用軟件層（邊緣計(jì)算軟件即服務(wù)）。（3）配電網(wǎng)數(shù)字化。數(shù)字化是新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)服務(wù)，賦能產(chǎn)業(yè)上下游。配電物聯(lián)網(wǎng)將構(gòu)建配用電統(tǒng)一信息模型，涵蓋靜態(tài)的配電網(wǎng)設(shè)備與拓?fù)浣?、?dòng)態(tài)的量測(cè)與狀態(tài)建模。其中，靜態(tài)模型以智能配電網(wǎng)“站–線–臺(tái)–戶”為基礎(chǔ)，向上貫通調(diào)配邊界，形成以變電站母線出口斷路器為邊界的調(diào)配融合模型，向下貫通營(yíng)配邊界，形成以低壓用戶接入點(diǎn)為邊界的營(yíng)配融合模型，依托電網(wǎng)資源中臺(tái)構(gòu)建輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)至末端用戶的“配電網(wǎng)一張圖”;動(dòng)態(tài)模型以配電網(wǎng)量測(cè)、傳感及狀態(tài)信息為基礎(chǔ)，通過(guò)與靜態(tài)模型進(jìn)行耦合，依托數(shù)據(jù)中臺(tái)構(gòu)建電網(wǎng)、設(shè)備、量測(cè)、狀態(tài)等信息融合的配網(wǎng)數(shù)據(jù)一個(gè)源，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的狀態(tài)全感知、信息全透視，為新產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)價(jià)值增值的重要技術(shù)支撐。數(shù)字化可以為新產(chǎn)業(yè)提升業(yè)務(wù)敏捷性、優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程、延伸產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)度，更能通過(guò)各類(lèi)業(yè)務(wù)的在線化實(shí)現(xiàn)商業(yè)模式的快速迭代，從而提升傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的商業(yè)價(jià)值。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，基于物聯(lián)網(wǎng)的配電自動(dòng)化應(yīng)用是在對(duì)當(dāng)前配電網(wǎng)信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的基礎(chǔ)上，集成一二次物理融合、即插即用互操作、全景狀態(tài)感知、多源信息融合、信息及工控安全的多邊防護(hù)與內(nèi)部加固等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多源系統(tǒng)信息的深度融合。

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)焦作供電公司）