淺析我國電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與應(yīng)用

1、    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(jìn)一步促進(jìn)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(tái)了一系列政策，確定了今后重點(diǎn)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(biāo)。在此背景下，2019年國家電網(wǎng)在兩會(huì)報(bào)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(biāo)，其中建設(shè)好“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”和

2、“泛在電力物聯(lián)”是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)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(shí)現(xiàn)對(duì)人、設(shè)備、環(huán)境的識(shí)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(shí)現(xiàn)全面的感知、萬物互聯(lián)、人機(jī)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(jiān)強(qiáng)的物理網(wǎng)絡(luò)，功能完備的數(shù)據(jù)采集測(cè)量系統(tǒng)，預(yù)測(cè)、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(shí)現(xiàn)所有采

3、集數(shù)據(jù)上網(wǎng)。這是由于電網(wǎng)的計(jì)算能力沒有完全達(dá)到，海量數(shù)據(jù)的邊緣化智能技術(shù)仍未實(shí)現(xiàn)，要求進(jìn)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(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)高速度、低時(shí)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(cè)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(shí)時(shí)感知評(píng)估設(shè)備資產(chǎn)管理、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、電網(wǎng)運(yùn)行狀況等的信息系統(tǒng)。（3）加強(qiáng)客戶參與度。這一方面在于打破數(shù)據(jù)壁壘，加強(qiáng)電網(wǎng)企業(yè)與社會(huì)其他組織的溝通，另一方面需要大力發(fā)展用戶互動(dòng)、用電業(yè)務(wù)智慧服務(wù)、基于

4、需求側(cè)響應(yīng)的運(yùn)營增值服務(wù)、能源互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)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(shí)現(xiàn)終端即插即用，信息的深度分析挖掘，實(shí)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(shí)現(xiàn)的功能。目前電網(wǎng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)發(fā)電側(cè)實(shí)時(shí)負(fù)荷動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、水情實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、發(fā)電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、機(jī)組運(yùn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，發(fā)電側(cè)通過對(duì)環(huán)境、氣象、發(fā)電狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、分析、對(duì)間歇性隨機(jī)性發(fā)電負(fù)荷的預(yù)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源的柔性、精細(xì)化調(diào)度。（2）電網(wǎng)側(cè)可以實(shí)現(xiàn)的功能。電網(wǎng)輸電側(cè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)巡檢、輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理、雷電定位、移動(dòng)視頻管理等功能。變電側(cè)

5、已經(jīng)實(shí)現(xiàn)智能巡檢、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)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(duì)各站、所、電氣設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析、預(yù)測(cè)、評(píng)估、協(xié)調(diào)，對(duì)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能控制?；谌斯ぶ悄艿膹?qiáng)大學(xué)習(xí)能力、計(jì)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(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的柔性控制，電源的柔性、精細(xì)化調(diào)度，負(fù)荷的動(dòng)態(tài)調(diào)度優(yōu)化等功能，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。（3）配電側(cè)、用電側(cè)、調(diào)度可以實(shí)現(xiàn)的功能。電網(wǎng)配電側(cè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理、故障智能定位、負(fù)荷管理等功能。用電側(cè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)智能電表監(jiān)控、智能樓宇監(jiān)控、電動(dòng)汽車充電智能管理、用電信

6、息采集、能效管理等功能。調(diào)度已應(yīng)用調(diào)度自動(dòng)化技術(shù)，采用廣域同步相測(cè)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(shí)現(xiàn)電力物資的自配送及倉儲(chǔ)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(dòng)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(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)負(fù)荷、電動(dòng)汽車、智能樓宇等新型負(fù)荷的海量數(shù)據(jù)分析、負(fù)荷預(yù)測(cè)、能效評(píng)估、需求側(cè)響應(yīng)、能量管理?；谏疃葘W(xué)習(xí)、特征學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)、云計(jì)算等人工智能技術(shù)，通過對(duì)汽車行駛軌跡、歷史參數(shù)等數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性、波動(dòng)性的深度挖掘處理，電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車充電的特性分析、智能管理，以及對(duì)充電行為的集中協(xié)調(diào)和智能引導(dǎo)。電

7、力物聯(lián)網(wǎng)通過建設(shè)儲(chǔ)能裝置，對(duì)儲(chǔ)能數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能狀態(tài)的檢測(cè)、儲(chǔ)能源負(fù)荷的協(xié)調(diào)。電力物聯(lián)網(wǎng)對(duì)數(shù)據(jù)的強(qiáng)大處理能力，也更容易優(yōu)化競(jìng)價(jià)策略、電價(jià)評(píng)估功能。2.3    物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)（1）海量終端。電力物聯(lián)網(wǎng)具有海量終端。新型能源和負(fù)荷的發(fā)展，例如迅速增加的新能源電源節(jié)點(diǎn)、電動(dòng)汽車等帶來了大量的新節(jié)點(diǎn)終端，對(duì)各類源、網(wǎng)、荷儲(chǔ)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)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(jī)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(duì)控制要求的提高，導(dǎo)致終端以數(shù)量級(jí)迅速增加。（2）邊緣智能。終端的增加，采集維度的增加，測(cè)控精度、采集頻率的

8、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(jì)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(duì)終端業(yè)務(wù)進(jìn)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(diǎn)之一。（3）泛在網(wǎng)絡(luò)。電力物聯(lián)網(wǎng)需要高精度、低延時(shí)、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(zhǔn)控制的實(shí)時(shí)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_(tái)與云計(jì)算技術(shù)，能源互聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)按需服務(wù)。對(duì)不同的用戶利用強(qiáng)大的計(jì)算能力支持不同的服務(wù)需求、增值服務(wù)等

9、，減少成本，增加穩(wěn)定性。（5）信息挖掘。大數(shù)據(jù)平臺(tái)可以實(shí)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(fù)荷智能預(yù)測(cè)、發(fā)電負(fù)荷精準(zhǔn)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(hù)。安全防護(hù)對(duì)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(yùn)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(huì)議在京召開，會(huì)議強(qiáng)度當(dāng)前主要任務(wù)就是加快推進(jìn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。會(huì)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(duì)內(nèi)，可以提高自動(dòng)化、智能化水平，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的安全生產(chǎn)、管

10、理的精益高效、電網(wǎng)的科學(xué)規(guī)劃、投資的精準(zhǔn)計(jì)劃、對(duì)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(zhǔn)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(huì)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(gè)環(huán)節(jié)建立了高速網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置了智能裝置，實(shí)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