泛在电力物联网在电力系统中应用的展望 王明生

发表时间:2019/10/17   来源:《当代电力文化》2019年第11期   作者:王明生
[导读] 电力事业创新发挥下,电力系统运行所面临的风险因素也逐渐增多,传统电网模式已经不能满足电力系统的稳定需求。
国网山西省电力公司忻州供电公司  山西省 034000
        摘要:电力事业创新发挥下,电力系统运行所面临的风险因素也逐渐增多,传统电网模式已经不能满足电力系统的稳定需求。积极应用泛在物联网能够在一定程度上提高我国电网建设的整体水平,基于此文章对泛在电力物联网在电力系统中的应用展开探讨。
        关键词:电力系统;物联网;泛在物联网;电力物联网
        引言
        伴随电网规模的不断扩大,发电装机容量的持续增加以及分布式新能源的大量涌现,电网的连接主体日益增多并成为能源革命的中心环节和能源输送和转换利用的枢纽,对其灵活调节能力和智能化、数字化发展提出了新的更高要求。建设泛在电力物联网是解决电网技术问题、突破电网发展瓶颈的有效途径,是电网公司的全面创新和深刻变革,泛在电力物联网将带动电网企业产业链上下游协同创新发展,引领国家能源互联网高质量建设。
        1泛在电力物联网的概念及意义
        1.1“泛在电力物联网”的定义
        物联网的概念最开始是在上个世纪九十年代由MIT的凯文·艾什顿所提出的,它是指通过互联网、传统电信网等信息承载体来实现普通物体之间的互联互通。而在电力行业中,“物联网”的基础定义又有所不同,它是指将电网中的基础设施、人员以及所在环境进行感知、互联与控制的网络系统。而泛在电力物联网的实质是,以物理实体来实现各种网络或者通信资源的联接与整合,从而使得其实体能够具备智能感知以及自动处理的相关功能。而通过物理实体之间的互相协作与信息传输和信息交换,能够使得这些物体对彼此的工作情况进行探知和检测,从而以智能化的手段来及时处理运行中所产生的故障,并进行自主性的系统更新等活动,进而有效构建出更为高效便捷的电力系统。在这一过程中,以无线通信技术为依托的泛在电力物联网的概念就得以衍生了出来。泛在,即广泛的存在。这一专业名词字面上的意义就是无处不在的电力物联网,由此可以总结出它的普及性以及延展性特征
        1.2泛在电力物联网的意义
        泛在电力物联网是泛在物联网在电力行业的具体表现形式。泛在电力物联网通过电力用户及其设备,电网企业及其设备,发电企业及其设备,供应商及其设备,以及人和物的互相连接,建造一个以电网为枢纽,数据实时共享的平台。随着我国电力市场化改革能源体制的深入推进,国网面临三大挑战:电网形态变化、企业发展瓶颈和社会经济发展变化。泛在电力物联网的建设和发展能够建立起枢纽型、平台型、共享型的未来电网,打造一个智慧能源综合服务平台,从而更好地为用户、电网、发电、供应商以及政府社会服务。
        1.3泛在电力物联网的特征
        泛在电力物联网的提出,将实现从“采集+集中控制”向“采集+控制+区域自治”的转变,逐步从“垂直封闭”转向“水平开放”,以开放共享作为其本质特征。与现有电力通信网络和信息系统不同,泛在电力物联网将具备能源系统全周期内各环节设备和用户的全状态感知和全业务穿透的能力,全时空泛在连接电力基础设施、政府行业机构、用户和供应商,推动数据融通,实现安全开放共享,促进能源互联网业务创新,为客户提供更优质的服务。
        2泛在电力物联网在电力系统中应用分析
        2.1智能电表升级
        泛在电力物联网的提出为新一代智能电能表升级换代提出了新的思路,新一代智能电能表也为泛在电力物联网的广泛应用提供了可能,为实现信息共享、提升用户体验提供技术支撑。未来新一代智能电能表的应用将继续朝着提升用户体验,实现双向互动服务而努力。

在电网企业方面,确保智能电能表在各种物理环境下,安全、稳定、可靠运行;当出现异常状态时,电能表能够感知自身及周边环境的异常,并主动通知上个节点或周围其它电能表,及时上报异常信息;在需要进行功能扩展和升级时候,电能表能快速实现,并确保操作方便。对于电力用户方面,提供更多便捷服务,如实现轻松扫码用电,发挥电能表家庭能源路由器功能,实现对有安全用能隐患时能在线预警,扩展其它家庭综合能源服务等。
        2.2促进清洁能源消纳
        目前我国的可再生能源的应用率比较低,风能、太阳能等清洁能源没有得到广泛和高效应用。由于风光发电的间歇性,部分地区因缺乏调频调相机组、电网灵活性不足等导致弃风、弃电现象。泛在电力物联网通过建设虚拟电厂智能管控平台,通过分布式清洁能源数据和用电负荷信息的计算、分析和存储,优化分布式能源与电力调度系统、电力交易平台互联互通,实现区域的协调控制,按需增减负荷,减少分布式能源并网冲击,从而有效促进清洁能源广泛、安全消纳。
        2.3打造经济、安全电网
        结合实时采集运行中的电力设备的数据和设备状态自动诊断技术,可以感知设备的实际运行状态,有针对性制定检修策略,提高设备运行可靠性水平,从而提高供电的可靠性。结合泛在物联的人机交互建立智能配电管理系统(IDMS),实现现场作业环节的线上化,通过电子身份、电子工作票等减少人员冗余,提高国网内部工作效率。泛在电力物联网是由源、网、荷、储、人等多方面参与的时空互动型网络,因此,须实现能源资源的多目标优化,既要满足供需要求,还要考虑成本、价格、效率等问题。在泛在电力物联网的背景下,通过对数据的感知,可以分析泛在物联网各节点的特征及相互联系,并采用优化模型对资源的优化问题进行解决,满足用户和业务的多样化需求。除了在运行规划方面对安全经济有保障以外,在与客户进行沟通交流方面也发生了巨大变化。泛在电力互联网将为电网搭建智慧能源服务平台,在企业内部提高办事效率,实现线上登记、线上管理、自动检查等;配送方面实现信息实时记录,提高透明度与安全性;改变传统的商业模式并出台新型政策,将扩大服务范围,为能源企业、工业区、私人用户等提供线上基础供电服务、金融服务、大数据管理等,构建了包括政府、电网、用户、金融机构在内的新型能源生态体系。
        2.4泛在电力物联网与其他技术的结合
        泛在电力物联网是人工智能、边缘计算、大数据和区块链等多种技术的综合应用,这些新兴的信息通信技术(ICT)则从不同角度——计算、分析、储存和处理等全面支撑泛在电力物联网。第一,人工智能赋予了泛在电力物联网高度智能特性,使泛在电力物联网如同生物体一样感知自身及周围的状态。同时也具备了“大脑”的思考能力实现对复杂运行场景的最优控制和决策。以机器学习为例,它使得系统能够自主学习。通过观察电网状态和用户用能的行为模式,预测最可能的未来状态,从而给出相应的运维建议并引导电网生产和用户用能。第二,边缘计算融合网络、计算、储存等技术,在靠近网络边缘的数据源侧构建开放平台,就近提供智能服务,实现网络快速接入、数据优化、安全防护。从而减轻主站平台的数据处理压力,提升系统运行决策效率。第三,大数据与云计算技术结合,在泛在物联网中采用分布式计算架构,实现对海量高维度大数据的挖掘,从而将物联网从信息传递的功能推向以信息认知、实现特定服务的新高度。
        结语
        泛在电力物联网是支撑我国能源互联网高质量发展的重要保障,是电网公司由传统电网企业向综合能源服务商转型的重大转折点。泛在电力物联网建设任重道远,需要突破智能化终端、通信网优化、大数据分析等多项关键技术及重点任务。泛在电力物联网的建成将在保障电网安全运行、促进清洁能源消纳、推动综合能源服务等方面发挥积极深远的作用,为全球能源互联网建设奠定坚实基础。
        参考文献
        [1]曾鸣,王雨晴,李明珠,等.泛在电力物联网体系架构及实施方案初探[J].智慧电力,2019(04):1-7+58.
        [2]杨东升,王道浩,周博文,等.泛在电力物联网的关键技术与应用前景[J].发电技术,2019,40(02):107-114.
        [3]孟显海,吕红芝,高辉,等.多能互补综合能源优化利用评估技术研究[J].电器与能效管理技术,2019(08):7-14.
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