智能化背景下的電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)應(yīng)用研究

摘 要：在智能化大潮席卷各行業(yè)的背景下，能源互聯(lián)理念日益興起，智能電網(wǎng)概念不斷深化。2019年，“電力物聯(lián)網(wǎng)”概念首次出現(xiàn)。電力物聯(lián)網(wǎng)實際建設(shè)過程在節(jié)能減排、安全保證以及智慧供應(yīng)等各個方面具有的突出優(yōu)勢，為電網(wǎng)建設(shè)和運行中的各項新技術(shù)提供了可能。其建設(shè)需將理論研究和工程實踐相結(jié)合，實現(xiàn)規(guī)劃和建設(shè)的統(tǒng)一性，保證運行的平穩(wěn)性，從而發(fā)揮資源規(guī)模優(yōu)勢，提高能源的利用效率，為中國的能源產(chǎn)業(yè)改革發(fā)展提供保證。

關(guān)鍵詞：電力物聯(lián)網(wǎng);智能電網(wǎng);智慧供應(yīng)鏈

中圖分類號：F253 ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ?文章編號：1673-291X（2020）19-0146-02

一、相關(guān)背景

隨著輸電技術(shù)的日益發(fā)展，用電負荷的逐年提高以及眾多新能源設(shè)施的引入，電網(wǎng)在調(diào)度和管理等各個方面的智能性和感知能力日益成為研究人員關(guān)注的重點[1～2]。美國電力科學研究院這一研究機構(gòu)分別在1998年和2000年分別提出了復雜交互式網(wǎng)絡(luò)/系統(tǒng)概念[3～4]，為智能電網(wǎng)技術(shù)的研究奠定了基礎(chǔ)。此后，歐美各能源研究機構(gòu)紛紛針對自身的發(fā)展環(huán)境和能源狀況對新形勢下的電網(wǎng)技術(shù)進行了研究和實踐。

如今，在智能化大潮席卷各個行業(yè)背景下，能源互聯(lián)概念日益興起。能源互聯(lián)網(wǎng)指的是一種新型生態(tài)化能源系統(tǒng)，各方都可廣泛參與其中，主要將電力能源作為中心，同時實現(xiàn)各種能源、消費協(xié)同，及集中式、分布式協(xié)同。2019年“電力物聯(lián)網(wǎng)”概念首次出現(xiàn)，其建設(shè)將顯著提高電力系統(tǒng)的智能化程度，實現(xiàn)電力系統(tǒng)運行狀態(tài)全面感知、優(yōu)化配置各類資源和靈活提供多樣化服務(wù)。本文綜述了電力物聯(lián)網(wǎng)在實際運行過程各個方面具有的突出優(yōu)勢，同時結(jié)合我國電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀對電力物聯(lián)網(wǎng)未來發(fā)展前景進行分析展望。

二、電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用及其優(yōu)勢

（一）環(huán)保節(jié)能

隨著生產(chǎn)力逐步發(fā)展和環(huán)境壓力日益顯現(xiàn)，各行業(yè)節(jié)能減排要求不斷提高，對能源利用效率和傳輸損耗提出更高的要求。電力作為生產(chǎn)生活中必不可少的二次能源，在節(jié)能減排進程中占據(jù)著重要的比例。隨著電力傳輸智能化不斷發(fā)展，能源轉(zhuǎn)換、特高壓輸電、柔性輸電、智能感應(yīng)等各項新技術(shù)層出不窮，為能源利用效率的提高起到關(guān)鍵的推動作用。

近年來，分布式可再生能源作為一種重要的能源發(fā)展模式被廣泛關(guān)注。分布式可再生能源存在電網(wǎng)難以調(diào)度和消納成本高等問題，電力物聯(lián)網(wǎng)有助于挖掘可再生能源合理利用的巨大潛力。秦玉杰等基于電力物聯(lián)網(wǎng)模型對風電、光伏為代表的能源以虛擬電廠形式納入調(diào)峰資源，認為并網(wǎng)可平抑整體有功功率輸出的波動問題，優(yōu)化可再生能源發(fā)電成本，并能促進可再生能源的消納[5]。通過合理的電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)可深度挖掘分布式可再生能源為電網(wǎng)和用戶帶來的價值和效益，一定程度上緩解發(fā)電和用電矛盾。該研究認為，虛擬電廠形式可基于電力物聯(lián)網(wǎng)聚合多種分布式能源，并進行智能控制和商業(yè)互動，將有效促進清潔能源消納。

柔性輸電技術(shù)是用作靈活快速控制的新輸電技術(shù)，主要綜合電子電力、微處理和微電力，通信和控制等多種技術(shù)得以實現(xiàn)。由于電網(wǎng)擴展及經(jīng)濟發(fā)展，原有點對點功率傳輸已經(jīng)無法適應(yīng)新時期的大規(guī)模電網(wǎng)互聯(lián)的要求，從而需電網(wǎng)可進行多點多電源供電[6]。由此可見，多端柔性直流輸電系統(tǒng)可以憑借其靈活、可靠的輸電方式、使得電網(wǎng)可以連接多區(qū)域風電場，應(yīng)用前景非常之廣[7]。南思博對城區(qū)柔性負荷需求響應(yīng)參與方式和需求響應(yīng)調(diào)度策略進行了研究，提出了適用于新型城區(qū)負荷的用電隨機性建模方法，認為新型智能電網(wǎng)條件下的城區(qū)負荷包含多種柔性負荷設(shè)備，靈活性更高，可以有效提高運行效率，促進新能源消納，是提供增值服務(wù)類售電公司參與電力市場的重要途徑[8]。

（二）安全性

劉立明等對電力物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)過程過程中的信息安全框架進行了論述，并主要針對相關(guān)安全風險的預測和相關(guān)安全系統(tǒng)的構(gòu)建進行了研究，提出積極推進相關(guān)應(yīng)用安全標準、權(quán)限政策、安全政策等編制實施，確保網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)的一致性和可操作性[9]。高建等針對智能電網(wǎng)大量節(jié)點需要的大量密鑰問題，提出基于密鑰的分片組合技術(shù)實現(xiàn)有限密鑰的擴展，強化通信系統(tǒng)抗破壞和抗入侵的能力[10]。該研究通過分析計算驗證了該方法在利用有限密鑰實現(xiàn)大量終端業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)保密傳輸中的有效性。當智能電網(wǎng)產(chǎn)生較大規(guī)模的數(shù)據(jù)時，傳統(tǒng)智能電網(wǎng)模型利用網(wǎng)關(guān)收集聚合數(shù)據(jù)的模式難以提供足夠的存儲及計算能力。因此，云計算模型被視為解決該問題的有效途徑。陳思光等構(gòu)建了一個適用于智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理的四層霧計算體系結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上提出了針對智能電網(wǎng)的全新安全與隱私保護數(shù)據(jù)聚合方案，充分利用分散的計算、存儲資源以達到更好的用戶體驗效果[11]。

（三）智慧供應(yīng)鏈

在電網(wǎng)建設(shè)中，如何保證設(shè)備物資質(zhì)量是至關(guān)重要的課題。傳統(tǒng)的電網(wǎng)工程物資管理工作中往往可能存在類似于資源統(tǒng)籌不足、供需匹配度低、應(yīng)急保障時效性不強等痛點，同時可能由于原材料價格波動、產(chǎn)能飽和等影響，存在履約任務(wù)重、供需矛盾大、管控難度高等困難。隨著電力系統(tǒng)向深層次、廣范圍發(fā)展，電網(wǎng)的規(guī)模不斷擴大，電力物資的種類和數(shù)量也隨之急劇增長[12]，這使得電力物資管理難度增大，也對物資管理提出了更高要求。

智慧供應(yīng)鏈是全新的技術(shù)與管理綜合集成系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是在企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)外部之間構(gòu)建，能夠使供應(yīng)鏈實現(xiàn)自動化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化三大特點，實現(xiàn)途徑是現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和現(xiàn)代供應(yīng)鏈管理方面的理論、方法和技術(shù)的有機結(jié)合[13]。智慧供應(yīng)鏈建設(shè)通過標準數(shù)字化智能采購、電子簽章、數(shù)字物流、全景質(zhì)控等技術(shù)[14]，全程記錄物資在規(guī)劃計劃、需求提報、合同簽訂、合同履約、物資發(fā)貨、物資收貨、工程建設(shè)、竣工驗收、設(shè)備運維、退役報廢等環(huán)節(jié)的實物狀態(tài)信息，在線監(jiān)控物資所處的位置和狀態(tài)，實現(xiàn)對資產(chǎn)全壽命周期的有效管控[15]。

三、結(jié)語

在新形勢下，電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)為電網(wǎng)建設(shè)和運行中的各項新技術(shù)提供了可能。首先，電力物聯(lián)網(wǎng)能夠克服傳統(tǒng)點對點功率傳輸?shù)南拗疲屿`活地調(diào)控和整合多樣性發(fā)電系統(tǒng)，整合分布式能源，從而提高能量利用效率。這一方面有利于水電、風電、光伏發(fā)電等新能源的開發(fā)和利用，另一方面能整合各種難以利用的短期能源及小規(guī)模發(fā)電設(shè)施，從而起到節(jié)能減排的作用。同時，電力物聯(lián)網(wǎng)對于網(wǎng)內(nèi)海量數(shù)據(jù)的高處理能力和快速反應(yīng)性能有助于提高電網(wǎng)自身的穩(wěn)定性和安全性。例如對于特高壓輸電等高新技術(shù)密集型系統(tǒng)，保證電網(wǎng)的平穩(wěn)安全運行至關(guān)重要。高信息處理能力可以對電力系統(tǒng)日常運行的一些微小異常信號進行實時處理并快速定位，從而及時防止系統(tǒng)故障發(fā)生。另外，電力物聯(lián)網(wǎng)能夠利用大數(shù)據(jù)技術(shù)較好地整合發(fā)電企業(yè)、用電客戶等各方的信息，從而進一步優(yōu)化配置，降低成本，取得能源的最大化利用效果。下一步需將理論研究和工程實踐相結(jié)合，實現(xiàn)規(guī)劃和建設(shè)的統(tǒng)一性，保證運行的平穩(wěn)性，從而發(fā)揮資源規(guī)模優(yōu)勢，提高能源的利用效率，為中國的能源產(chǎn)業(yè)改革發(fā)展提供保證。

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收稿日期：2020-01-09

作者簡介：田園（1989-），女，安徽阜陽人，經(jīng)濟師，碩士研究生，從事特高壓工程建設(shè)物資管理、技術(shù)經(jīng)濟及管理、智慧供應(yīng)鏈相關(guān)研究。