淺談智慧城市電力神經(jīng)單元的建設(shè)與應(yīng)用

趙琦

摘? 要：智慧城市是未來城市發(fā)展的方向，在智慧城市的組成部分里，智慧電網(wǎng)是重要的城市神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，而新一代智能變電站將成為這個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的重要節(jié)點，通過大數(shù)據(jù)分析、邊緣計算等方式，智慧城市電力神經(jīng)單元除傳統(tǒng)的電能量轉(zhuǎn)換、電能信息采集傳輸外，還應(yīng)具備與智慧城市的其他領(lǐng)域數(shù)據(jù)共享、資源共享的城市公共節(jié)點功能，從而實現(xiàn)信息化2.0時代智能電網(wǎng)服務(wù)的新型模式。

關(guān)鍵詞：智慧城市? 電力神經(jīng)單元? 建設(shè)? 應(yīng)用

中圖分類號：F292? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）10（a）-0037-03

Abstract： Smart City is the direction of future urban development， in the part of wisdom urban， smart grid is an important city of neural networks， and a new generation of intelligent substation will become an important node in the neural network. through data analysis， calculation methods such as edge， wisdom city power neural unit in addition to the traditional electric energy conversion， power information collection and transmission， also should have with wisdom city in other areas of data sharing， resource sharing of urban public node function， so as to realize the new model of informationization 2.0 of the smart grid services.

Key Words： Smart city; Electric nerve unit; Construction; Application

“十三五”是智慧城市快速發(fā)展的重要時期，智慧城市充分運用信息和通信技術(shù)手段感測、分析、整合城市運行核心系統(tǒng)的各項關(guān)鍵信息，從而對于包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商業(yè)活動在內(nèi)的各種需求做出智能的響應(yīng)，為人類創(chuàng)造更美好的城市生活。

智能電網(wǎng)作為智慧城市的一部分，如何幫助智慧城市“實現(xiàn)夢想”是電網(wǎng)企業(yè)在未來發(fā)展中需要著重考慮的重點。2019年，國家電網(wǎng)公司提出了“三型兩網(wǎng)，世界一流”的戰(zhàn)略目標(biāo)，明確了建設(shè)樞紐型、平臺型、共享型企業(yè)，建設(shè)運營堅強智能電網(wǎng)、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的未來發(fā)展方向?！叭蛢删W(wǎng)”概念的提出，是國網(wǎng)公司世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的核心支點，也是智慧城市、智慧地球建設(shè)的必經(jīng)之路，“三型兩網(wǎng)”發(fā)展建設(shè)必須深度融入智慧城市體系。

從技術(shù)角度看，智慧城市建設(shè)要求通過以移動技術(shù)為代表的物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新一代信息技術(shù)應(yīng)用實現(xiàn)全面感知、泛在互聯(lián)、普適計算與融合應(yīng)用。從社會角度看，智慧城市還要求通過常用網(wǎng)絡(luò)平臺等工具和方法的應(yīng)用，實現(xiàn)以用戶創(chuàng)新、開放創(chuàng)新、大眾創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新為特征的知識社會環(huán)境下的可持續(xù)創(chuàng)新，強調(diào)通過價值創(chuàng)造，以人為本實現(xiàn)經(jīng)濟、社會、環(huán)境的全面可持續(xù)發(fā)展?？梢哉f，城市生態(tài)和信息技術(shù)兩方面的持續(xù)創(chuàng)新是智慧城市發(fā)展的核心動力。前者是大腦，負(fù)責(zé)“創(chuàng)造夢想”，后者是身體，負(fù)責(zé)“實現(xiàn)夢想”。

1? 建設(shè)智慧城市電力神經(jīng)單元的必要性

在電網(wǎng)體系中，變電站是重要的電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。而在智慧城市體系中，如果說電力網(wǎng)絡(luò)是城市的“神經(jīng)系統(tǒng)”，感知著城市發(fā)展的脈搏，那么電網(wǎng)中的每一座變電站，特別是位于城市內(nèi)的變電站，無疑是智慧城市的神經(jīng)單元。這樣看來，變電站不僅承載著電網(wǎng)智能化的要求，更重要的是需要承載城市智慧化的要求。

基于智能變電站平臺建設(shè)智慧城市電力神經(jīng)單元，即依托城市變電站，建設(shè)改造集電能量轉(zhuǎn)換、智慧城市信息交互、電動汽車充換電服務(wù)、電網(wǎng)智能服務(wù)中心為一體的多用途電力網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。利用電力公共設(shè)施資源，節(jié)約城市發(fā)展空間，充分融合智慧城市創(chuàng)新發(fā)展的內(nèi)在需求，挖掘發(fā)揮變電站神經(jīng)單元的無限潛力，拓展電網(wǎng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重要作用，全面提高城市資源利用效率，促進智慧城市快速發(fā)展。

2? 智慧城市電力神經(jīng)單元功能設(shè)想

智慧城市電力神經(jīng)單元作為城市智慧網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，除傳統(tǒng)的電能量轉(zhuǎn)換、電能信息采集傳輸外，還應(yīng)具備與智慧城市的其他領(lǐng)域數(shù)據(jù)共享、資源共享的城市公共節(jié)點功能。應(yīng)當(dāng)包含，但不限于以下內(nèi)容。

2.1 電網(wǎng)供電功能

（1）電能量轉(zhuǎn)換。即傳統(tǒng)變電站功能，將電壓在高低等級間轉(zhuǎn)換，滿足不同電力客戶需求。

（2）短時微電網(wǎng)供電。建設(shè)電力神經(jīng)單元儲能設(shè)施，在變電站故障停電，或用戶有需求時，通過儲能裝置向特定用電設(shè)備提供短時穩(wěn)定可靠的供電服務(wù)。例如通過儲能裝置向城市提供智能亮化服務(wù)，向夜市、廣場等間歇性用電客戶提供快捷接入服務(wù)等（雖然儲能裝置和微電網(wǎng)通常認(rèn)為是智能電網(wǎng)范疇，但筆者認(rèn)為儲能裝置作為供電電源時，實質(zhì)上仍然是傳統(tǒng)的變電站供電功能，故在這里將基于變電站建設(shè)儲能裝置進行短時微電網(wǎng)供電列為變電站傳統(tǒng)功能）。

（3）主動電能調(diào)節(jié)。隨著并網(wǎng)分布式電源、儲能裝置的增長，變電站需要增加智能并網(wǎng)電能調(diào)節(jié)功能，包括電源側(cè)及用電側(cè)兩個方面。本站要具備根據(jù)當(dāng)前負(fù)荷大小、用電負(fù)荷距離、電源及儲能裝置出力能力等數(shù)據(jù)，與電網(wǎng)其他變電站進行綜合計算，實現(xiàn)電網(wǎng)智能調(diào)整本站與相鄰站之間最優(yōu)運行方式，調(diào)節(jié)電源及儲能裝置出力，控制平衡負(fù)荷分布。達(dá)到電網(wǎng)運行的智能性、安全性和經(jīng)濟性。

2.2 智慧城市數(shù)據(jù)中心功能

（1）城市公共數(shù)據(jù)中心主/子站。電網(wǎng)對電力數(shù)據(jù)采集、整理、匯總及分析的功能，已經(jīng)是智慧城市數(shù)據(jù)的重要組成部分。隨著智慧城市的發(fā)展，電力、公安、交通、醫(yī)療、水利、環(huán)境、通信等多種類型的數(shù)據(jù)流將呈現(xiàn)出爆炸性增長趨勢，承擔(dān)智慧城市數(shù)據(jù)處理功能的數(shù)據(jù)中心和通道可能面臨數(shù)據(jù)冗余和帶寬不足的問題。城市中的變電站在滿足電網(wǎng)信息安全的要求下，可以考慮集成交互其他公共數(shù)據(jù)的功能，一方面可以通過地理位置優(yōu)勢，成為城市公共數(shù)據(jù)主站/子站，另一方面可以通過先進通信技術(shù)，向其他數(shù)據(jù)節(jié)點交互信息服務(wù)，建設(shè)安全可靠的智慧城市數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

（2）本站覆蓋范圍內(nèi)公眾信息交互。電力數(shù)據(jù)流由下級匯總向上級傳遞，結(jié)合城市公共數(shù)據(jù)中心綜合數(shù)據(jù)交互功能和電網(wǎng)APP綜合服務(wù)功能，一座變電站就有了向本站供電范圍內(nèi)的公眾提供各類信息交互的能力。例如，某地近期將遭遇寒流襲擊，可能會導(dǎo)致負(fù)荷劇增，變電站通過公共數(shù)據(jù)中心接收氣象部門的相關(guān)數(shù)據(jù)，自動篩選出本站已經(jīng)重載的線路和臺區(qū)，通過APP推送自動向電網(wǎng)運維部門及相關(guān)用戶發(fā)送過負(fù)荷停電預(yù)警。再如，某用戶想要查知自己本年度內(nèi)電費、燃?xì)赓M、水費、通信費等相關(guān)費用明細(xì)，只需要通過電網(wǎng)APP軟件發(fā)送查詢指令，向該用戶供電的變電站數(shù)據(jù)主/子站自動向數(shù)據(jù)中心篩選相關(guān)數(shù)據(jù)，分析整理后發(fā)送給用戶。

2.3 智能電網(wǎng)服務(wù)功能

智慧城市電力神經(jīng)單元依托變電站資源，建設(shè)集變電、充電、客戶互動服務(wù)、智慧城市形象展示等為一體的綜合性網(wǎng)點，向社會大眾提供多元化的服務(wù)方式，能夠提升用戶的服務(wù)體驗，增強客戶黏度和忠誠度。智能電網(wǎng)服務(wù)應(yīng)該包括以下方面：

（1）24h客戶線上/線下服務(wù)。電力神經(jīng)單元應(yīng)該融合24h客戶線上/線下服務(wù)功能，這種服務(wù)不能局限在業(yè)務(wù)辦理、營業(yè)收費等層面。應(yīng)該利用先進的技術(shù)手段，定位各類客戶的高耗能設(shè)備并提供節(jié)能建議;向社會大眾展示智能電網(wǎng)發(fā)展的理念及成就，幫助社會大眾更好的認(rèn)識能源、了解能源、使用能源。

（2）新能源設(shè)備、技術(shù)展示推廣。電力神經(jīng)單元應(yīng)該融合新能源展示推廣功能，新能源屬于智能電網(wǎng)發(fā)展的重要組成部分，以光伏、風(fēng)電為代表的新能源發(fā)電裝機已占全球發(fā)電總裝機的15%以上，代表著未來能源的發(fā)展方向。電力神經(jīng)單元作為與社會大眾密切聯(lián)系的能源窗口，應(yīng)該承擔(dān)新能源理念、成就等宣傳展示和推廣的功能。

（3）電動汽車充換電網(wǎng)絡(luò)、車聯(lián)網(wǎng)平臺管控節(jié)點。電動汽車作為未來電網(wǎng)企業(yè)重要的電力用戶，方便快捷的充換電服務(wù)是基本需求。在城市空間日益縮小的情況下，充分整合變電站資源，建設(shè)具有高質(zhì)量充換電服務(wù)、車聯(lián)網(wǎng)平臺功能的電力神經(jīng)單元十分必要。

3? 智慧城市電力神經(jīng)單元營銷模式設(shè)想

信息化2.0時代，流量就是資源和效益。電網(wǎng)擁有著基數(shù)龐大的用戶群體，這本身就是不可估量的資源與效益。傳統(tǒng)業(yè)務(wù)類型里，除了咨詢、繳費等業(yè)務(wù)，人流量不會進入電網(wǎng)營業(yè)服務(wù)場所，各種線上服務(wù)出現(xiàn)后，如非必須到場，更不會有用戶進入實體場所。各個公共服務(wù)領(lǐng)域的企業(yè)、服務(wù)機構(gòu)都面臨這樣的問題。筆者看來，傳統(tǒng)經(jīng)營方式忽視流量的意義，是對十?dāng)?shù)億用戶資源極大浪費。

利用電力神經(jīng)單元的各項拓展功能及線上服務(wù)，吸引更多用戶進入電力神經(jīng)單元實體，關(guān)注電網(wǎng)APP各項業(yè)務(wù)，爭取電網(wǎng)信息時代的流量資源，既是電網(wǎng)企業(yè)新型業(yè)務(wù)的方向，更是爭取信息化2.0時代流量資源背后海量經(jīng)濟效益的迫切要求。

不久的將來，智能電網(wǎng)服務(wù)可能達(dá)到這種水平：電動汽車車聯(lián)網(wǎng)平臺監(jiān)測到網(wǎng)內(nèi)注冊的某電動汽車已臨近電量預(yù)警，平臺通過變電站公共數(shù)據(jù)中心進行大數(shù)據(jù)比對分析，認(rèn)為車主在近期某日上午可能有時間進行汽車充電保養(yǎng)服務(wù)，遂通過APP向車主推送預(yù)約邀請。車主接受邀請，來到最近的智慧中心接受充電甚至電池保養(yǎng)服務(wù)，在服務(wù)過程中，該車主走進客戶互動體驗廳，查詢自己公司、家庭各種電器的耗電情況，通過手機下載系統(tǒng)生成的耗電設(shè)備節(jié)電建議;系統(tǒng)后臺調(diào)用針對用戶的各項數(shù)據(jù)進行快速分析，形成簡報向用戶提出工作、生活、娛樂相關(guān)建議;走進電網(wǎng)發(fā)展展示廳，通過聲光電的全面展示，了解了電網(wǎng)向他提供了怎樣便捷的服務(wù)，了解了分布式電源、智能微電網(wǎng)等新技術(shù)能夠為他及社會大眾的生產(chǎn)生活帶來怎樣的變革;走進智慧城市展示廳，通過線上服務(wù)與刷臉支付，繳納了本月的電費、話費、燃?xì)赓M，預(yù)約了中午想吃的午餐、下午醫(yī)院的體檢甚至是系統(tǒng)建議的下周外出旅行的全部行程。

在這個過程中，電力神經(jīng)單元調(diào)用了社會公共數(shù)據(jù)中心資料，通過大數(shù)據(jù)分析篩選用戶可能感興趣的內(nèi)容，制定了多種個性化服務(wù)，并成功幫助用戶接受服務(wù)。通過本次簡單的充換電業(yè)務(wù)，電力神經(jīng)單元同時完善了用戶個性化資料，更加熟悉和了解用戶個性，還完成了網(wǎng)絡(luò)流量使用、橫向增值服務(wù)提供，提升了用戶感受，增強了用戶粘黏度，這就是未來基于智能變電站建設(shè)的智慧城市神經(jīng)單元日常應(yīng)用的縮影，也是信息化2.0時代智能電網(wǎng)服務(wù)的新型模式。

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