淺析我國電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與應(yīng)用

周銳 夏俊雅 鄭安豫 張艷

摘要：根據(jù)我國電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景，介紹了電力物聯(lián)網(wǎng)在我國電力行業(yè)中的發(fā)展與應(yīng)用情況，以期進一步促進我國電力事業(yè)的快速、健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：泛在電力物聯(lián);邊緣智能;能源互聯(lián)網(wǎng)

1 我國電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景

2011年，我國工信部中國信息通信研究院深入探討了物聯(lián)網(wǎng)的概念及功能。2015年以來，我國密集出臺了一系列政策，確定了今后重點發(fā)展人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等工業(yè)信息化技術(shù)的戰(zhàn)略目標。在此背景下，2019年國家電網(wǎng)在兩會報告中提出建設(shè)世界一流的“能源互聯(lián)網(wǎng)”的戰(zhàn)略目標，其中建設(shè)好“堅強智能電網(wǎng)”和“泛在電力物聯(lián)”是實現(xiàn)這一目標的重要支撐。

電力物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)在電力行業(yè)中的具體應(yīng)用，是實現(xiàn)對人、設(shè)備、環(huán)境的識別、感知、交互、控制的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它將電力用戶、電力設(shè)備、電力供應(yīng)商、環(huán)境、電力生產(chǎn)管理人員等人、物連接起來，實現(xiàn)全面的感知、萬物互聯(lián)、人機交互、信息共享。

2 我國電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展分析

2.1? ? 電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)方向

目前我國電網(wǎng)已經(jīng)具備堅強的物理網(wǎng)絡(luò)，功能完備的數(shù)據(jù)采集測量系統(tǒng)，預(yù)測、控制、決策系統(tǒng)，龐大的用戶群、設(shè)備和大規(guī)模的數(shù)據(jù)，完備的通信網(wǎng)絡(luò)，但是這與完備的電力物聯(lián)網(wǎng)還存在一定差距，這也是未來我國物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)方向：

（1）完善電網(wǎng)的物聯(lián)特性。目前電網(wǎng)沒有實現(xiàn)所有采集數(shù)據(jù)上網(wǎng)。這是由于電網(wǎng)的計算能力沒有完全達到，海量數(shù)據(jù)的邊緣化智能技術(shù)仍未實現(xiàn)，要求進行電網(wǎng)數(shù)據(jù)就地采集、處理、分析、集成、協(xié)調(diào)、共享研究;建設(shè)分布式邊緣服務(wù)器、邊緣網(wǎng)關(guān)、邊緣基站等基礎(chǔ)構(gòu)架;實現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)高速度、低時延、廣帶寬、高可靠性、高穩(wěn)定性、多連接、多層次、多維度的數(shù)據(jù)共享。

（2）完善感知系統(tǒng)。首先，需要研發(fā)更加精確、高效、多維度的測量電網(wǎng)狀態(tài)量、模擬量的新型傳感器。其次，需要建設(shè)可以全面實時感知評估設(shè)備資產(chǎn)管理、設(shè)備運行狀態(tài)、電網(wǎng)運行狀況等的信息系統(tǒng)。

（3）加強客戶參與度。這一方面在于打破數(shù)據(jù)壁壘，加強電網(wǎng)企業(yè)與社會其他組織的溝通，另一方面需要大力發(fā)展用戶互動、用電業(yè)務(wù)智慧服務(wù)、基于需求側(cè)響應(yīng)的運營增值服務(wù)、能源互聯(lián)網(wǎng)平臺式的經(jīng)營模式等方面，旨在建設(shè)基于電力交易和能源互聯(lián)的生態(tài)商業(yè)圈。

（4）實現(xiàn)終端即插即用，信息的深度分析挖掘，實現(xiàn)通信最后一公里全覆蓋。

2.2? ? 電力物聯(lián)網(wǎng)的功能

（1）發(fā)電側(cè)可以實現(xiàn)的功能。目前電網(wǎng)已經(jīng)實現(xiàn)發(fā)電側(cè)實時負荷動態(tài)監(jiān)測、水情實時監(jiān)測、發(fā)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、機組運行動態(tài)監(jiān)控。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，發(fā)電側(cè)通過對環(huán)境、氣象、發(fā)電狀態(tài)的實時監(jiān)測、分析、對間歇性隨機性發(fā)電負荷的預(yù)測，可以實現(xiàn)對電源的柔性、精細化調(diào)度。

（2）電網(wǎng)側(cè)可以實現(xiàn)的功能。電網(wǎng)輸電側(cè)已經(jīng)實現(xiàn)無人機巡檢、輸電線路狀態(tài)監(jiān)測、現(xiàn)場作業(yè)管理、雷電定位、移動視頻管理等功能。變電側(cè)已經(jīng)實現(xiàn)智能巡檢、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、現(xiàn)場作業(yè)管理、智能工器具管理、集中式智能巡檢等功能。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，電網(wǎng)側(cè)對各站、所、電氣設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的實時采集，可以實現(xiàn)對實時數(shù)據(jù)的存儲、分析、預(yù)測、評估、協(xié)調(diào)，對電網(wǎng)實現(xiàn)智能控制?；谌斯ぶ悄艿膹姶髮W(xué)習能力、計算能力，加上智能傳感技術(shù)的逐步成熟，電力網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)運行的柔性控制，電源的柔性、精細化調(diào)度，負荷的動態(tài)調(diào)度優(yōu)化等功能，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。

（3）配電側(cè)、用電側(cè)、調(diào)度可以實現(xiàn)的功能。電網(wǎng)配電側(cè)已經(jīng)實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、電能質(zhì)量監(jiān)控、現(xiàn)場作業(yè)管理、故障智能定位、負荷管理等功能。用電側(cè)已經(jīng)實現(xiàn)智能電表監(jiān)控、智能樓宇監(jiān)控、電動汽車充電智能管理、用電信息采集、能效管理等功能。調(diào)度已應(yīng)用調(diào)度自動化技術(shù)，采用廣域同步相測量系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、調(diào)控一體化系統(tǒng)。經(jīng)營管理方面已實現(xiàn)電力物資的自配送及倉儲管理、電力設(shè)施建設(shè)過程可視化、人員車輛辦公綜合管理等。

未來，低碳環(huán)保的分布式電源、微網(wǎng)、電動汽車、智能樓宇等將逐漸成為電網(wǎng)的主力軍。電力物聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)對傳統(tǒng)負荷、電動汽車、智能樓宇等新型負荷的海量數(shù)據(jù)分析、負荷預(yù)測、能效評估、需求側(cè)響應(yīng)、能量管理?；谏疃葘W(xué)習、特征學(xué)習、自主學(xué)習、云計算等人工智能技術(shù)，通過對汽車行駛軌跡、歷史參數(shù)等數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性、波動性的深度挖掘處理，電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)對電動汽車充電的特性分析、智能管理，以及對充電行為的集中協(xié)調(diào)和智能引導(dǎo)。電力物聯(lián)網(wǎng)通過建設(shè)儲能裝置，對儲能數(shù)據(jù)進行分析，可實現(xiàn)儲能狀態(tài)的檢測、儲能源負荷的協(xié)調(diào)。電力物聯(lián)網(wǎng)對數(shù)據(jù)的強大處理能力，也更容易優(yōu)化競價策略、電價評估功能。

2.3? ? 物聯(lián)網(wǎng)的特點

（1）海量終端。電力物聯(lián)網(wǎng)具有海量終端。新型能源和負荷的發(fā)展，例如迅速增加的新能源電源節(jié)點、電動汽車等帶來了大量的新節(jié)點終端，對各類源、網(wǎng)、荷儲設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測、風險預(yù)警、優(yōu)化管理、智能感知帶來了大量的新型終端，智能用電設(shè)備的IP化，多維度的人機交換等也帶來海量的智能終端。以上新設(shè)備的投入以及對控制要求的提高，導(dǎo)致終端以數(shù)量級迅速增加。

（2）邊緣智能。終端的增加，采集維度的增加，測控精度、采集頻率的提高帶來了海量的數(shù)據(jù)、信息。海量數(shù)據(jù)的集中式計算方式導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸速度慢、信道擁擠等一系列問題。終端數(shù)據(jù)處理與終端智能尤為重要，對終端業(yè)務(wù)進行預(yù)處理、智能區(qū)分，采用邊緣代理、邊緣基站、邊緣網(wǎng)關(guān)三站合一的邊緣智能技術(shù)是能源互聯(lián)網(wǎng)的重要特點之一。

（3）泛在網(wǎng)絡(luò)。電力物聯(lián)網(wǎng)需要高精度、低延時、高可靠性的泛在的通信網(wǎng)絡(luò)支撐。電網(wǎng)需要架設(shè)衛(wèi)星通信、有線通信、無線通信等多層次、多維度的物聯(lián)網(wǎng)。海量的終端、數(shù)據(jù)處理，滿足精準控制的實時要求，控制頻次的逐漸提高等，需要泛在物聯(lián)網(wǎng)的支撐。

（4）按需服務(wù)?；谠破脚_與云計算技術(shù)，能源互聯(lián)網(wǎng)可以實現(xiàn)按需服務(wù)。對不同的用戶利用強大的計算能力支持不同的服務(wù)需求、增值服務(wù)等，減少成本，增加穩(wěn)定性。

（5）信息挖掘。大數(shù)據(jù)平臺可以實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的分析處理、深度挖掘、數(shù)據(jù)增值再利用、負荷智能預(yù)測、發(fā)電負荷精準調(diào)度、電能優(yōu)化分配、故障預(yù)警、事故分析等功能。

（6）安全防護。安全防護對能源互聯(lián)網(wǎng)至關(guān)重要。海量終端安全、互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)安全、構(gòu)架開放的多層網(wǎng)絡(luò)安全都是能源互聯(lián)網(wǎng)安全運行的重中之重。

3 電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

2019年3月8日，國家電網(wǎng)“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”建設(shè)工作部署電視電話會議在京召開，會議強度當前主要任務(wù)就是加快推進泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。會議明確了“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”的提出，是國家電網(wǎng)公司發(fā)展經(jīng)營理念和經(jīng)營方式的創(chuàng)新。對內(nèi)，可以提高自動化、智能化水平，實現(xiàn)電網(wǎng)的安全生產(chǎn)、管理的精益高效、電網(wǎng)的科學(xué)規(guī)劃、投資的精準計劃、對客戶的優(yōu)質(zhì)服務(wù)等。例如，電力大數(shù)據(jù)可以應(yīng)用于智慧城市建設(shè)。智能電表反映出的精準數(shù)據(jù)，可以用于智慧城市建設(shè)、金融征信、基礎(chǔ)設(shè)施和商業(yè)設(shè)施的布局等。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)真正架起了電網(wǎng)應(yīng)用與社會應(yīng)用的橋梁，建立了上下游企業(yè)發(fā)展的生態(tài)鏈。

4 結(jié)語

電力物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用結(jié)果，在電力的發(fā)、輸、變、配、用、調(diào)度各個環(huán)節(jié)建立了高速網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置了智能裝置，實現(xiàn)了電力網(wǎng)絡(luò)信息的安全可靠傳輸、數(shù)據(jù)相互共享、電網(wǎng)全景感知及智能化控制。物聯(lián)網(wǎng)為智能電網(wǎng)發(fā)展提供了技術(shù)支持，可以提高智能電網(wǎng)的感知能力、反應(yīng)速度、分析能力等。智能電網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的物理載體和應(yīng)用領(lǐng)域，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)兩者將更加互相融合、相輔相成、密不可分。

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收稿日期：2020-08-04

作者簡介：周銳（1989—），女，安徽宿州人，碩士研究生，講師，研究方向：電力工程。