泛在电力物联网实施策略研究 宋俊国

泛在电力物联网实施策略研究宋俊国

发表时间：2019-07-16T10:51:46.713Z 来源：《建筑模拟》2019年第22期作者：宋俊国闫键张磊刘承燕张雄李莉

[导读] 社会经济的发展，各行业用电需求的增加，电力工程建设数量也逐渐增多。随着交直流输电规模的迅速扩大，分布式发电设备接入类型与数量快速增加，导致电网复杂程度不断提升，对传统电网形态提出了挑战。

宋俊国闫键张磊刘承燕张雄李莉

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摘要：社会经济的发展，各行业用电需求的增加，电力工程建设数量也逐渐增多。随着交直流输电规模的迅速扩大，分布式发电设备接入类型与数量快速增加，导致电网复杂程度不断提升，对传统电网形态提出了挑战。另一方面人工智能技术的发展也对电网功能和运行方式提出新的要求。因此，结合泛在物联技术将现有电力系统建设成泛在电力物联网是未来电力能源体系的发展趋势，也是当前阶段国家电网最紧迫、最重要的任务。本文就泛在电力物联网实施策略展开探讨。

关键词：泛在电力物联网；电力系统；物联网

引言

近年来，随着社会经济的迅猛发展及能源需求的日益增长，能源供应的压力不断增大。同时，大量煤炭、石油等非清洁能源的使用所带来的环境污染问题也日益严重。因此，未来的电力系统必然将为可持续的全球经济增长提供高渗透率的清洁分布式能源。大量分布式能源的不断接入给电力系统的经济运行和安全管理提出了前所未有的挑战。物联网技术正处于应对这一挑战的最前沿，它可以通过泛在的感知技术赋予电力系统动态的灵活感知、实时通信、智能控制和可靠的信息安全等能力，不断提升电网运行控制和调度的智能化水平，持续深入提高各种类型能源之间的互动能力，从而使电网从单纯的电力传输网络向智能能源信息一体化基础设施扩展，将现有的电力系统转变为更高效、更安全、更可靠、更具弹性和可持续性的智能网络化电力能源系统。

1泛在电力物联网的积极作用

一是将有力支撑国家经济战略转型。建设泛在电力物联网就是为了实现能源互联网。在新一轮工业革命的背景下，工业互联网建设是我国经济发展战略转型的重要抓手。能源互联网是工业互联网的重要组成，是能源电力体系和互联网体系深度融合而形成的全面感知、全程在线、全要素互联的能源电力新业态，它体量大、覆盖广、动能强，将成为工业互联网在行业落地的典范，成为经济转型的动能和支撑。二是以感知智能的科学方法，提高可再生清洁的发电占比，实现我国能源结构变革，提高能源的安全和绿色水平，技术特性表明，实现源网荷储智能优化与协同，泛在电力物联网是一个必然路径。三是将通过能源体系各环节的全面感知，能源供给和消费的全面在线，实现优化配置，降低全社会的能耗。四是它将是一张巨大的物联网，把所有与电相关的物全面连接起来，将助力国家互联网与实体物联网的建设，驱动新一轮的互联网经济。五是它不仅是电力工业的基础支撑，也是科技创新的载体。泛在电力物联网建设的核心是数字化、网络化和智能化，将大量应用到先进的传感、感知及芯片、5G等先进技术的泛在通信网络平台，也将大量应用到人工智能的技术与算法。这将从应用的角度，促进核心技术在我国的成熟与进步。六是基础规模大，覆盖范围广，渗透能力强，将带动的不仅是电工电气产业发展，还能够以互联网效应来带动众多产业和社会经济发展，同时成为我国数字化建设的重要基础设施，为经济高质量发展提供新动能。

2泛在电力物联网的建设目标

发挥泛在物联网大数据的优势是其建设的主要目标。电力数据来源各异，包含控制、计量、监测等不同类型、不同时空尺度，实现海量数据统一分析及深度挖掘，是其首要建设目标。电力数据服务对象不同，打破数据壁垒，实现不同业务贯通是其第二阶段建设目标。最终将电力数据应用于各行各业，推广不同行业广泛参与的商业模式是其最终建设目标。可以预见，随着泛在电力物联网的实现，以机器学习和深度学习为代表的大数据及人工智能技术等数据知识挖掘技术将得到广泛应用与发展。

3泛在电力物联网实施策略

3.1风电水电协同运行

风力发电等随机性可再生能源的接纳是当前电力系统面临的基本问题。风电的随机性导致部分时间系统内功率过剩，风电场被迫关机或降低出力；而在其他时间系统有功功率不足，频率降低或需要增加备用容量。风电场具有能量输出，水电厂具有容量保证，风电和水电具有互补性。在保证系统安全运行条件下，考虑水电厂的水能储备和风电场功率预测，根据风电场实时输出功率，发挥水电机组的快速调节作用，目标是保证协同运行的水电厂和风电场向电力系统提供的有功功率之和按计划输出。从而将随机电源转化成能够保证输出功率的按计划发电的电源，降低了含随机电源的电力系统调度和运行的难度，减少了弃风。这种运行方式叫做风电和水电的协同运行。风电水电协同运行机理及控制方法的理论研究，对揭示电力系统中随机电源的独立控制规律具有重要意义，为解决大规模风电并网运行提供了新的思路。

3.2促进清洁能源消纳

目前我国电网中风电、光伏等清洁能源占比低，且三北地区弃风、弃光现象严重，泛在电力物联网的建设将极大促进清洁能源消纳。结合物联网的全息感知，可以实现源、网、荷、储的灵活互动；利用人工智能等技术，对风电、光伏进行超短期发电预测，结合负荷情况，通过市场激励用户主动参与清洁能源消纳；将分布式新能源聚合成实体，形成虚拟电厂，以多能互补的形式提高分布式新能源的友好并网水平和电网可调控容量占比，并且优化调度实现跨区域协调控制，促进集中式新能源省间交易和分布式新能源省内交易。

3.3风险防范

（1）泛在电力物联必须保证电力系统的安全稳定运行和对用户的安全可靠供电，尤其是网络安全风险的防范。泛在电力物联网是信息物理系统(CPS)，但其职能是在实现能源转型目标的过程中提供安全可靠的电能。泛在电力物联的同时必须考虑安全防范措施，做到安全措施与泛在电力物联同时设计、同时施工、同时投入运行。（2）提高效率和使用方便是泛在电力物联网获得社会认可和积极使用的基础。泛在电力物联应该为用户带来便利。不是根据实际需要的大规模建设和不成熟技术的广泛推广，都可能造成巨大的浪费。

3.4数据增值服务

数据增值服务是对海量数据的有效利用，泛在电力物联网的数据增值服务主要分为以下3个方面：（1）数据促进行业融合。电力大数据可以广泛应用于冷、热、气等不同工商行业；利用电力数据的特点，冷热气等行业可以进行生产活动的调节优化，制定个性化的生产流