泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在電力市場(chǎng)應(yīng)用中的展望

張慶旭

摘 要：隨著電力體制改革的不斷深化，電力用戶借助分布式發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)和電動(dòng)汽車(chē)等新興技術(shù)已經(jīng)具備了參與電力交易的能力，但傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行控制方式卻難以適應(yīng)新時(shí)代開(kāi)放電力市場(chǎng)的需求。國(guó)家電網(wǎng)有限公司所提出的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)（ubiquitouspowerinternetofthings，UPIoT）戰(zhàn)略可以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)互連、狀態(tài)全面感知和優(yōu)化控制，是建設(shè)開(kāi)放電力市場(chǎng)的有效技術(shù)支撐。首先，分析了新時(shí)代電力系統(tǒng)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)以及建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的必要性，接著著重研究了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在開(kāi)放電力市場(chǎng)下的典型應(yīng)用，最后對(duì)面向電力市場(chǎng)的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：泛在電力物聯(lián)網(wǎng);電力市場(chǎng);優(yōu)化控制;關(guān)鍵技術(shù)

0 引言

近幾年，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，電力用戶數(shù)量逐漸增加，分布式電網(wǎng)所面臨的運(yùn)行壓力逐漸增大，為保證居民用電安全，以及電網(wǎng)正常運(yùn)行，基礎(chǔ)電網(wǎng)改革已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)，人工智能技術(shù)、尖端網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)的融合需要更加完善。因此，對(duì)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用前景分析有著鮮明現(xiàn)實(shí)意義。

1 新時(shí)代電力工業(yè)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)

1.1電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和環(huán)境問(wèn)題的日益突出，當(dāng)今電力系統(tǒng)在“發(fā)、輸、配、用”等各個(gè)方面都發(fā)生了顯著的變化。其表現(xiàn)為：發(fā)電側(cè)逐漸從過(guò)去的傳統(tǒng)能源集中發(fā)電方式轉(zhuǎn)變?yōu)榧惺桨l(fā)電與分布式發(fā)電、傳統(tǒng)能源發(fā)電與可再生能源發(fā)電并存的方式，由于發(fā)電側(cè)出現(xiàn)了大量的風(fēng)力和光伏等可再生能源，導(dǎo)致系統(tǒng)電源側(cè)的隨機(jī)性和可調(diào)整性受到極大影響。輸電側(cè)逐漸從過(guò)去的以超高壓電網(wǎng)為主網(wǎng)架的局部互連方式轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕴馗邏弘娋W(wǎng)為骨干網(wǎng)架的廣泛互聯(lián)方式，大容量、遠(yuǎn)距離的特高壓交直流混合輸電的出現(xiàn)，導(dǎo)致系統(tǒng)的運(yùn)行特性和穩(wěn)定特性發(fā)生重大變化。配電側(cè)用戶數(shù)量以及用電負(fù)荷種類(lèi)的增多，導(dǎo)致配電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和承載的功能正在發(fā)生改變，由于用戶多樣性的用能需求，配電網(wǎng)的角色已經(jīng)由傳統(tǒng)的單向電能提供逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向能量互動(dòng)。用電側(cè)隨著智能終端、分布式發(fā)電和電動(dòng)汽車(chē)的普及，其已經(jīng)具備了一定程度的參與電網(wǎng)動(dòng)態(tài)調(diào)整和電能供應(yīng)的能力，用電客戶的角色界定也越來(lái)越模糊。

1.2電電網(wǎng)公司角色的轉(zhuǎn)變

伴隨著電力體制改革和供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的不斷深化，電網(wǎng)公司和傳統(tǒng)的電信運(yùn)營(yíng)商一樣面臨著被“管道化”的可能。過(guò)去的20年，是互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信飛速發(fā)展的20年，然而在這個(gè)發(fā)展的風(fēng)口上，不斷崛起的是各大互聯(lián)網(wǎng)公司，而提供基礎(chǔ)服務(wù)的三大電信運(yùn)營(yíng)商不僅沒(méi)有從中獲得太多的紅利，反而逐步失去了市場(chǎng)中的主動(dòng)權(quán)。這是由于移動(dòng)通信發(fā)展初期，運(yùn)營(yíng)商是典型的內(nèi)容提供商，其直接與客戶群體聯(lián)系，為客戶群體提供通話和短信等業(yè)務(wù)并收取費(fèi)用。然而隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，移動(dòng)數(shù)據(jù)流量成為了移動(dòng)通信的主角，各大運(yùn)營(yíng)商所能提供的服務(wù)幾乎沒(méi)有差異。客戶對(duì)于運(yùn)營(yíng)商提供短信和通話服務(wù)的粘性逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容的粘性，導(dǎo)致過(guò)去運(yùn)營(yíng)商直接面向客戶的場(chǎng)景轉(zhuǎn)變?yōu)榛ヂ?lián)網(wǎng)公司直接面向客戶，而運(yùn)營(yíng)商只提供通信“管道”的現(xiàn)狀。

2 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

2.1智能芯片

就目前我國(guó)電力市場(chǎng)發(fā)展情況而言，電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，造成此種現(xiàn)象的主要原因在于電力市場(chǎng)需求不斷增加，為滿足高壓力的電力傳輸活動(dòng)，各類(lèi)電力保護(hù)裝置，以及電網(wǎng)檢測(cè)設(shè)備被應(yīng)用到電力系統(tǒng)當(dāng)中，這些設(shè)備正常運(yùn)行過(guò)程中，將會(huì)不斷產(chǎn)生數(shù)據(jù)，而產(chǎn)出的數(shù)據(jù)包含著電網(wǎng)運(yùn)行的重要信息，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行收集和處理，以求指導(dǎo)電網(wǎng)正常運(yùn)行，但是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)備無(wú)法達(dá)到全部數(shù)據(jù)收集要求，并且收集質(zhì)量并不高。而帶有智能芯片的采集設(shè)備可以很好的解決以上問(wèn)題，不僅可以降低設(shè)備應(yīng)用時(shí)的能耗，還能提升收集和計(jì)算效率。因?yàn)榇朔N芯片的優(yōu)勢(shì)眾多，所以各個(gè)國(guó)家紛紛加大了該方面的研究力度以及投入，并且取得了良好效果。

2.2 LPWA與5G

對(duì)于電力系統(tǒng)而言，無(wú)論是海量數(shù)據(jù)的收集，還是大量數(shù)據(jù)的處理，都需要建立在良好的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上。隨著電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，我國(guó)電力建設(shè)逐漸深入到高山以及森林等地區(qū)，但是這些地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)并不好。傳統(tǒng)的電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)于信息的傳遞主要應(yīng)用以太網(wǎng)進(jìn)行有線傳輸，并不適合上述地區(qū)的應(yīng)用與建設(shè)。而5G時(shí)代的到來(lái)，可以說(shuō)為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)提供了技術(shù)基礎(chǔ)，以5G為核心的LPMA無(wú)線傳輸形式，即具有傳統(tǒng)技術(shù)穩(wěn)定性，本身也具有高效性與便捷性。

3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景

3.1提升電網(wǎng)運(yùn)行水平

我國(guó)無(wú)論是經(jīng)濟(jì)還是電力發(fā)展，都存在鮮明的南北差異性，立足于電力事業(yè)建設(shè)情況而言，電網(wǎng)整體架構(gòu)不合理的問(wèn)題較為明顯。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用剛好可以解決以上問(wèn)題，應(yīng)用時(shí)可以直接建立一個(gè)發(fā)電、輸電全過(guò)程監(jiān)管網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步提升了電力檢測(cè)水平與效率，保證電力運(yùn)行安全。

3.2促進(jìn)清潔能源消納

就目前我國(guó)電力建設(shè)情況而言，清潔能源的發(fā)展與應(yīng)用受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，但是無(wú)論是風(fēng)力發(fā)電還是光能發(fā)電，發(fā)展情況都并不良好，尤其是我國(guó)三北地區(qū)，光能以及風(fēng)能的開(kāi)發(fā)利用程度并不高。而在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)中，上述所提及的各類(lèi)清潔能源的應(yīng)用效率將會(huì)逐漸提升，之所以具有良好的資源消納能力，是因?yàn)榉涸陔娏ξ锫?lián)網(wǎng)在建設(shè)過(guò)程中，加入了全息感知功能，此類(lèi)功能可以實(shí)現(xiàn)資源之間的合理分配，指導(dǎo)消費(fèi)者合理消納清潔能源。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文論述的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)雖然目前建設(shè)仍然沒(méi)有完成，但是從其技術(shù)應(yīng)用角度而言，可以為電力建設(shè)提供新的發(fā)展方向。其不僅僅會(huì)融合應(yīng)用人工智能技術(shù)，還會(huì)涉及到云技術(shù)等，最終構(gòu)成的是一個(gè)高質(zhì)量、高穩(wěn)定、高效率的綜合系統(tǒng)，可以從根本上提升電力生產(chǎn)與運(yùn)行安全性，推動(dòng)我國(guó)電力事業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司副總經(jīng)理、石家莊供電公司總經(jīng)理周愛(ài)國(guó).先行先試全面發(fā)力打造泛在電力物聯(lián)網(wǎng)試驗(yàn)田[N].國(guó)家電網(wǎng)報(bào)，2019-05-23（003）.

[2]周倜然.以數(shù)字化轉(zhuǎn)型推進(jìn)“三型兩網(wǎng)”戰(zhàn)略全面落地——訪國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司董事、總經(jīng)理、黨委副書(shū)記李生權(quán)[J].中國(guó)電業(yè)，2019（04）：6-9.