互聯(lián)網(wǎng)+在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

趙曉紅

摘要：“互聯(lián)網(wǎng)+”國家發(fā)展戰(zhàn)略被提出，受到了社會(huì)各界高度重視，并且被廣泛的應(yīng)用各行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展中去，許多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)紛紛與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。作為電力企業(yè)來說，將互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)與傳統(tǒng)電力能源系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)各個(gè)分散形式的電力系統(tǒng)的有效結(jié)合，提升電力企業(yè)對能源的綜合利用效率，同時(shí)通過能源互聯(lián)網(wǎng)對電力能源的生產(chǎn)、傳遞、存儲(chǔ)、使用、調(diào)配等多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行高效的管理，推動(dòng)遠(yuǎn)程調(diào)配電力供需以及遠(yuǎn)程富余電力的存儲(chǔ)和交易的實(shí)現(xiàn)，從而有效促進(jìn)電力的有效管控和綜合利用，將傳統(tǒng)局部的、單一的供電系統(tǒng)轉(zhuǎn)變成廣泛的、全面的能源互聯(lián)網(wǎng)。

關(guān)鍵詞：能源互聯(lián)網(wǎng);電力系統(tǒng);應(yīng)用

1能源互聯(lián)網(wǎng)提出的背景

當(dāng)今，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，各行各業(yè)對能源的需求也與日俱增，傳統(tǒng)的常規(guī)能源儲(chǔ)量有限且污染較大，難以滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求及環(huán)保要求。因此，新能源的出現(xiàn)及發(fā)展是大勢所趨，大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)是解決這一問題的有效措施。在國家及政府的大力支持下，我國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015 年，全國全社會(huì)用電量達(dá)到 5.69 萬億 kW·h，人均用電量達(dá)到 4142kW·h;發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到 15.3 億 kW，人均裝機(jī)容量達(dá)到 1.1kW;電源結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，可再生能源發(fā)電裝機(jī)比重超過 1/3。新能源的快速發(fā)展雖然為替代傳統(tǒng)能源做出了很大貢獻(xiàn)，但與此同時(shí)出現(xiàn)的很多問題也不可忽視。在大力發(fā)展新能源的初期，未考慮供需問題，導(dǎo)致現(xiàn)在棄水棄風(fēng)棄光問題嚴(yán)重。并且新能源發(fā)電的并網(wǎng)會(huì)對電網(wǎng)造成較大沖擊，從而引發(fā)一系列的問題。電力系統(tǒng)運(yùn)營面臨一系列的困難與挑戰(zhàn)。

2能源互聯(lián)網(wǎng)的具體特點(diǎn)分析

2.1以物連作為基礎(chǔ)

能源互聯(lián)網(wǎng)主要是通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對風(fēng)能、潮汐能、水能、太陽能等多種可再生資源以及發(fā)電系統(tǒng)等不可再生能源進(jìn)行集中統(tǒng)一的管理，利用先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)軟件，實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度、電力供應(yīng)的有效管理，提升電力能源的綜合利用效率，減少電力能源的消耗和浪費(fèi)。此外，能源互聯(lián)網(wǎng)是運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，但是也不能完全的離開物質(zhì)而存在，相反的，它的建立和發(fā)展主要是以物連為基礎(chǔ)。通過建立完善的物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對物連的保障，實(shí)現(xiàn)能源的調(diào)配和使用，從而促進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)對電力能源利用進(jìn)行綜合管理。

2.2能源具有可再生性

能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的能源具有可再生性，通過有效利用可再生能源，來有效保障電力能源的持續(xù)供應(yīng)，提高能源的利用效率。同時(shí)，對于那些富余的電力能源進(jìn)行存儲(chǔ)，通過加強(qiáng)能源的管理和保存工作，來有效減少對不可再生能源的浪費(fèi)和消耗，并對其進(jìn)行有效的保存，促進(jìn)不可再生能源向可再生性能源的轉(zhuǎn)化。例如，將富余的電能進(jìn)行蓄水提升，將電能有效的轉(zhuǎn)化成水利能，從而使其有效的轉(zhuǎn)化為可再生能源。

2.3其覆蓋范圍相對較廣

因?yàn)槊總€(gè)地區(qū)能源種類多種多樣，并且各種能源條件也有所不同，能源屬于非實(shí)物性物質(zhì)，所以，在各種能源的采集、利用以及存儲(chǔ)等方面，不可以利用集中管理的方法，而是應(yīng)該遵循就近的原則，在能源較為富集的地區(qū)建立相關(guān)的電站，對當(dāng)?shù)氐哪茉催M(jìn)行一系列的采集、利用、存儲(chǔ)等工作。能源利用前期做的一系列采集工作，使電站的空間分布更為廣闊，并且也相對較為分散。此外，因?yàn)楣╇娖髽I(yè)是為人們服務(wù)的，大力應(yīng)用小型太陽能設(shè)備，可以有效擴(kuò)展電力系統(tǒng)的覆蓋范圍。

2.4網(wǎng)絡(luò)化的管理模式

因?yàn)閭鹘y(tǒng)電力系統(tǒng)的發(fā)展受到各種因素的限制，所以在能源的利用、采集、存儲(chǔ)等方面，具有一定的間歇性和波動(dòng)性，而且電力供需方面的調(diào)配工作也較為復(fù)雜繁瑣，其工作效率極為低下。同時(shí)，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)還無法進(jìn)行大范圍的能源集中管理，使得電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率不高。當(dāng)前，通過互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，將電力系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源的集中管理和高效調(diào)配，有效提升能源的綜合利用效率。此外，互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的有效應(yīng)用，可以將家庭式的小型電力系統(tǒng)進(jìn)行引入，促進(jìn)能源采集由原來的專業(yè)電力單位逐漸擴(kuò)展到每個(gè)單位和家庭等。并且通過對各種電力供需信息的交易，推進(jìn)電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化管理，進(jìn)而有效提升電力能源的利用效率。

3能源互聯(lián)網(wǎng)概念下電力系統(tǒng)的發(fā)展措施

3.1分布式發(fā)電站

我國地域范圍較為遼闊，具有西高東低的地勢特點(diǎn)，其中包括廣闊的平原、山峰、草原、沙漠以及海岸線等，蘊(yùn)藏著非常豐富的太陽能、風(fēng)能、水利能、潮汐能等多種可再生能源，而且它們均屬于非實(shí)物性質(zhì)的能源，分布在全國的各個(gè)地區(qū)，所以，為了有效克服地域之間的局限性，實(shí)現(xiàn)多種能源的綜合利用效率，需要建立相應(yīng)的分布式發(fā)電站，對各個(gè)能源富集地區(qū)進(jìn)行集中管理，通過對電力網(wǎng)絡(luò)的有效應(yīng)用，從源頭上保證能源的供應(yīng)數(shù)量和效率。此外，對于那些較為小型的個(gè)人或者是單位等電力接口，有利于實(shí)現(xiàn)全方位的電力供應(yīng)和能源利用。

3.2網(wǎng)絡(luò)智能化調(diào)度

首先，通過互聯(lián)網(wǎng)的引入，可以實(shí)現(xiàn)對電力能源的統(tǒng)一集中管理和局部控制，提升能源的利用效率。分布式發(fā)電站在能源供應(yīng)過程中可以利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)在線的隨時(shí)調(diào)度，改變分布式發(fā)電站因?yàn)榈赜虻南拗贫a(chǎn)生調(diào)配不合理、不及時(shí)等現(xiàn)象。同時(shí)，不斷完善能源數(shù)據(jù)采集、利用、分析體系，對各個(gè)地區(qū)發(fā)電站的具體發(fā)電情況和用電情況進(jìn)行管理和監(jiān)控，有效提高電力能源的分配速度和使用效率。例如，以分布式發(fā)電站作為基本單位，對居民的用電信息進(jìn)行監(jiān)控，不斷滿足居民的基本用電需求。此外，通過對能源數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，對各種電力能源進(jìn)行及時(shí)有效的分配。通常情況下，工廠等大型企業(yè)的用電量相對較為穩(wěn)定，可以不用進(jìn)行頻繁的調(diào)度，將其與居民的用電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行區(qū)分。根據(jù)用電量時(shí)間和地理區(qū)域差異等，將分布式發(fā)電站具體的分為幾個(gè)小模塊，并對各個(gè)小模塊進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，然后再將發(fā)電站規(guī)劃成多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)電力能源的集中管理。

3.3能源存儲(chǔ)設(shè)備

因?yàn)殡娏δ茉淳哂蟹菍?shí)物的性質(zhì)，無法對其進(jìn)行實(shí)物形式的存儲(chǔ)，所以對富余電力能源的有效利用和保存顯得尤為重要。對富余的電力能源進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)配和分析，可以通過對傳統(tǒng)電廠電力能源供應(yīng)的控制，實(shí)現(xiàn)對不可再生能源的有效保護(hù)以及可再生能源的綜合利用。此外，對于那些富余電力能源，可以利用多種手段進(jìn)行存儲(chǔ)，例如，化學(xué)電池、蓄水等，從時(shí)間方面實(shí)現(xiàn)對可再生能源的保存和利用。

4智能電網(wǎng)框架下的高級(jí)量測體系

高級(jí)量測體系（AMI）是建設(shè)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，可以對用戶的用電信息進(jìn)行測量、采集及分析，并可以實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)和用戶之間的雙向互動(dòng)。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要有4個(gè)組成部分：智能電表、通信網(wǎng)絡(luò)、量測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（MDMS）和用戶戶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)。AMI 可在固定時(shí)間讀取智能電表的數(shù)值，并能夠?qū)崟r(shí)地將故障報(bào)警信息傳到數(shù)據(jù)中心。AMI 還可以與自動(dòng)數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)（ADCS）配合使用，將其收集的數(shù)據(jù)傳送到 MDMS，然后由MDMS 對傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后按照需求傳給對數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求不高的系統(tǒng)，如計(jì)費(fèi)系統(tǒng)等。AMI 的實(shí)施意義重大：（1）對于智能電網(wǎng)方面：是智能電網(wǎng)建設(shè)實(shí)施的基礎(chǔ)體系。（2）對于電力公司方面：可節(jié)省人工讀表這一步驟，降低運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)還能夠快速對故障進(jìn)行定位及恢復(fù)。（3）對于用戶方面：能改善對用戶的服務(wù)質(zhì)量，使其獲得實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的電費(fèi)清單。

結(jié)束語

“互聯(lián)網(wǎng) +”行動(dòng)計(jì)劃的出臺(tái)，促進(jìn)了能源互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生，對解決新能源并網(wǎng)、棄水棄風(fēng)棄光等問題起到了關(guān)鍵作用。智能電網(wǎng)作為能源互聯(lián)網(wǎng)的核心，是未來電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，將成為實(shí)現(xiàn)“智慧城市”的關(guān)鍵技術(shù)。而高級(jí)量測體系 AMI 作為智能電網(wǎng)建設(shè)實(shí)施的基礎(chǔ)體系，在各個(gè)方面都具有重大的意義。

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（作者單位：國網(wǎng)山西省電力公司陽泉供電公司）