供需視角下泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)思考

吳 菁

（泉州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 信息系，福建 泉州 362000）

0 引言

近年來，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，物與物之間通過射頻識別、紅外感應(yīng)器、激光掃描器、全球定位系統(tǒng)等信息傳感設(shè)備，在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。根據(jù)中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會發(fā)布的《中國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展報告（2021）》，2020年物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模達(dá)1.7萬億元。物聯(lián)網(wǎng)在各個領(lǐng)域都有較大應(yīng)用，其與工業(yè)融合，推動了產(chǎn)品、設(shè)備、流程、服務(wù)、管理等不斷走向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。在電力領(lǐng)域，國家電網(wǎng)公司更是提出“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”的概念，意指圍繞電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，充分運(yùn)用移動互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)和先進(jìn)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)萬物互聯(lián)、人機(jī)交互，具有狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活特征的智慧服務(wù)系統(tǒng)[1]。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)有諸多應(yīng)用場景，例如各種信息的共享、遠(yuǎn)程抄表的應(yīng)用、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測等。與此同時，結(jié)合泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景，也需要有通信技術(shù)、量測技術(shù)、設(shè)備技術(shù)、控制技術(shù)、智能轉(zhuǎn)換技術(shù)等多種技術(shù)支持[2]，以及相應(yīng)的人員保障和制度保障。歸結(jié)起來，可以從需求和供給兩方面來考察。需求方面即泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景，體現(xiàn)的是對物聯(lián)網(wǎng)在電力領(lǐng)域應(yīng)用的需求；供給方面即支持泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景所需的技術(shù)、人員、環(huán)境等方面的供給。從現(xiàn)實(shí)情況看，當(dāng)前泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用仍然存在需求和供給的缺口，需要及時填補(bǔ)，其中尤為重要的是在供給側(cè)發(fā)力。

1 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需求分析

加強(qiáng)電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，既要基于傳統(tǒng)電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點(diǎn)和原有優(yōu)勢，又要借助互聯(lián)網(wǎng)下云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)優(yōu)勢，做到二者的有機(jī)融合。從對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求來看，大體包括信息、監(jiān)控、管理等內(nèi)容。

信息需求是最基本的需求。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)通過采集發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)、用戶、相關(guān)設(shè)備、市場等多方面信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，并進(jìn)一步挖掘數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)智能服務(wù)。歐美發(fā)達(dá)國家非常重視電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，投入大量人力、物力、財力提高電網(wǎng)的信息化水平。我國也在不斷加大泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的投入，著力打造“樞紐型、平臺型、共享型”的電網(wǎng)管理體系，努力實(shí)現(xiàn)“源—網(wǎng)—荷”的無縫鏈接。

監(jiān)控需求主要是要解決電力設(shè)備的感知監(jiān)控、新能源的調(diào)控、用電經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的監(jiān)測等問題。電力運(yùn)行系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備數(shù)量大、分布廣，通過泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)各類電力設(shè)備運(yùn)行狀況（包括設(shè)備本體狀態(tài)以及設(shè)備運(yùn)行環(huán)境）的遠(yuǎn)程感知，并實(shí)施有效監(jiān)控。在我國，能源分布不夠均勻，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)構(gòu)建也不夠合理，太陽能、風(fēng)能等清潔能源的利用率不高，監(jiān)測困難是造成這個問題的重要原因。通過發(fā)展泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，就可以系統(tǒng)監(jiān)測這些清潔能源的開發(fā)和利用，從而實(shí)現(xiàn)源、網(wǎng)、荷、儲的靈活互動。電力是現(xiàn)代社會最重要的能源，各地的用電情況反映了不同的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。利用泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，不僅可以讓用電數(shù)據(jù)更好地發(fā)揮“晴雨表”的作用，還可以據(jù)此更及時有效地進(jìn)行電力調(diào)度。此外，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展還有助于政府的監(jiān)控工作，例如在排污設(shè)施中安裝智能電表，可以全天候監(jiān)測企業(yè)的排污情況。

管理需求主要體現(xiàn)在對電網(wǎng)的智能化管理上。發(fā)展泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時收集電網(wǎng)的海量數(shù)據(jù)，對各類設(shè)備產(chǎn)生的額數(shù)據(jù)進(jìn)行集成分析，利用分析結(jié)果便可以為電網(wǎng)的管理提供決策參考。特別是，為了更多使用清潔能源，需要對大量的不同類型的能源設(shè)備進(jìn)行調(diào)控，若沒有泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，管理起來將相當(dāng)煩瑣，也將需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財力。利用泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將有助于電力能源的各方面、各環(huán)節(jié)、各流程都得到有效的監(jiān)管和運(yùn)營，能源、數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)“三線合一”，管理將變得自動化和智能化。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展不僅誘發(fā)了電網(wǎng)系統(tǒng)本身的需求，而且也會帶動電子商務(wù)、智能芯片、電動汽車等行業(yè)的發(fā)展，進(jìn)一步拓展電力行業(yè)的發(fā)展空間，實(shí)現(xiàn)互利共贏的良性發(fā)展。

2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的供給分析

為貫徹國家“建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國、數(shù)字中國、智慧社會”的戰(zhàn)略部署，在電力領(lǐng)域利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高能源利用率和監(jiān)管效能已成為當(dāng)前的重要任務(wù)。目前，圍繞泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電網(wǎng)企業(yè)的融合應(yīng)用場景，我國已有不少嘗試，大體可以從設(shè)備、技術(shù)、制度、人員等方面考察供給情況。

設(shè)備方面即泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的“硬件”。電力物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行需要有相應(yīng)的設(shè)備支持。為了將多種不同的設(shè)備以及用戶整合在一起，需要設(shè)置通信架構(gòu)，設(shè)定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，依靠各類傳感器、IEDS以及應(yīng)用設(shè)備，讓電網(wǎng)的多個元件組合起來，彼此互聯(lián)互通。目前電力物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)有四層：感知層（提供數(shù)據(jù)采集與感知，執(zhí)行應(yīng)用的反饋控制指令）；網(wǎng)絡(luò)層（提供與應(yīng)用平臺和終端的連接）；平臺層（提供數(shù)據(jù)動態(tài)分析和資源動態(tài)分配）；應(yīng)用層（提供電網(wǎng)調(diào)度控制、企業(yè)信息化管理、客戶營銷開展等應(yīng)用）。

技術(shù)方面即泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的“軟件”。量測技術(shù)是最基礎(chǔ)的技術(shù)，需要對整個電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)資料，之后要有智能轉(zhuǎn)換技術(shù)，把泛在電力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的以代碼為主的數(shù)據(jù)形式轉(zhuǎn)換成工作人員能夠直接讀取的信息內(nèi)容，這樣便利工作人員了解實(shí)際運(yùn)行情況并采取相應(yīng)措施。隨著自動化水平的提高，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)還引入了專家分析功能，在高速分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，給出相應(yīng)調(diào)整或控制指令，對出現(xiàn)的故障實(shí)現(xiàn)自我診斷和自我治愈，從而提高電網(wǎng)運(yùn)行的效率和穩(wěn)定性。

制度方面主要涉及泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的規(guī)范問題。就泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的物理屬性而言，需要有規(guī)范統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，要考慮網(wǎng)絡(luò)接入的規(guī)范性、終端設(shè)備信息模型的統(tǒng)一性和接口的一致性，依據(jù)不同能源（風(fēng)電、水電、核電、火電等）的專業(yè)設(shè)計和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)開展應(yīng)用場景設(shè)計，實(shí)現(xiàn)感知終端的統(tǒng)一接入和數(shù)據(jù)的交叉共享，以及應(yīng)用模式的復(fù)制推廣[3]。就泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的社會屬性而言，需要訂立嚴(yán)格的制度，運(yùn)用制度規(guī)范人在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中的行為。

人員方面主要指在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行條件下人的綜合素質(zhì)問題。迎應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的挑戰(zhàn)，要組織人員培訓(xùn)，幫助其掌握相關(guān)技術(shù)，提高其業(yè)務(wù)能力和水平。同時，要發(fā)揮人的主觀能動性和創(chuàng)造性，及時發(fā)現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行中存在的問題以及可以創(chuàng)設(shè)的應(yīng)用場景，改進(jìn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的質(zhì)量和效率。

3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的供需缺口分析

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需求和供給，并不是均衡的，現(xiàn)實(shí)中總是存在缺口。一種是需求小于供給，也就是供給各方面的條件都達(dá)到了，但還未充分挖掘出潛在的需求，特別是不同性質(zhì)、不同規(guī)模、不同區(qū)域的電力企業(yè)，其物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用功能和建設(shè)需求不盡相同。而且，不同市場主體對于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求也存在不同，需要供給方去發(fā)現(xiàn)和引導(dǎo)。例如，要通過泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，培育以能源為核心的各類產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，連接電力企業(yè)的上下游企業(yè)，與各類企業(yè)實(shí)現(xiàn)合作共贏。顯然，對于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，社會各產(chǎn)業(yè)、各行業(yè)、各企業(yè)還存在巨大的信息、監(jiān)控、管理等方面的需求。

另一種是供給小于需求，這就需要加強(qiáng)供給側(cè)的改革。以新能源的接入和調(diào)度為例，目前大多數(shù)分布式電源既小又散且自動化程度低，管理人員技術(shù)水平有限，缺少遠(yuǎn)動設(shè)備，電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)等運(yùn)行數(shù)據(jù)無法及時采集和發(fā)送到電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)中，調(diào)度員無法清楚了解分布式電源的運(yùn)行狀況，也就不能做出正確的調(diào)度決策，從而容易造成分布式電源無序發(fā)電、電能質(zhì)量差，既不利于發(fā)揮分布式電源的相應(yīng)資源優(yōu)勢，又增加了并網(wǎng)對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響[4]。此外，大多數(shù)分布式小電源的業(yè)主囿于自身利益，加上缺乏有效監(jiān)管，也會導(dǎo)致分布式小電源并網(wǎng)的混亂無序。從新能源接入和調(diào)度的例子可以看出，所分析的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的供給4個要素（設(shè)備、技術(shù)、制度、人員）都存在不足，與需求之間存在缺口。

4 結(jié)語

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電力領(lǐng)域融入了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)上，需要從需求和供給兩方面著手，尤其是要在供給側(cè)發(fā)力。從需求方面看，宏觀上要加強(qiáng)頂層設(shè)計，做好泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)籌規(guī)劃；微觀上要因地制宜，充分考慮實(shí)際需求以及敏銳捕捉潛在需求，設(shè)計好泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景并加快布局，盡快取得應(yīng)有成效。從供給方面看，要升級基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)，實(shí)施關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與核心設(shè)備研制，加強(qiáng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系和全場景網(wǎng)絡(luò)安全體系建設(shè)，提高工作人員的綜合素養(yǎng)。隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在需求和供給上實(shí)現(xiàn)動態(tài)均衡，其必將能創(chuàng)造出更大的社會價值。