以泛在電力物聯網驅動城市能源轉型

高茜 張建 盧學佳 魏寶林 張蘭 劉福盛

【摘 要】支持電力行業、支持城市能源轉型，重點工作可以概括為：一是要加大電能替代。電能替代不僅解決電氣化水平、用能水平問題，還解決改善人民生活的環境質量。二是繼續需求側管理。當初提出需求側管理的主要目標是解決缺電問題，到現在需求側管理依然發揮很大作用，從過去重點解決電力短缺，到現在以解決環境保護和低碳發展為主的管理模式。三是要大力發展智能電網。多能互補、電網安全、電能替代、裝配研發、國際標準化等等方面，均要依托智能電網平臺。

【關鍵詞】泛在電力物聯網;城市能源轉型

1泛在電力物聯網的相關定義

所謂的泛在電力物聯網，通俗來講，就是任何物之間都可以通過任何人、任何時間、任何地點來進行信息互聯與交互。在泛在電力物聯網的領域中，電力用戶、電力設備、相關的電網企業及其設備，還有發電企業、發電設備、電力供應商、供應設備、以及人與物之間都可以進行相互之間的信息互聯與交互。泛在電力物聯網其實就是物聯網技術在電力系統中的專業應用，換言之，也就是將物聯網技術應用到電力系統中，因此其技術的本質就是實現了多種多樣信息傳感設備與通信類資源的一種共享，并且通過泛在電力物聯網技術能夠讓具備物理概念的實體，擁有自我標識、動態感知以及智能處理信息的能力。而擁有了能夠讓物理實體之間相互感知以及反饋控制的能力之后，就可以形成更加具有智能化的電力生產系統，也能夠在未來讓我們的生活更具體系化。泛在電力物聯網的特點主要是：具備了全息感知的能力;可以進行泛在的連接;實物之間的資源信息彼此都是開放共享的;能夠將不同領域的技術進行融合創新。而這些技術相互作用，彼此合作，最終將搭建出一個穩定的智慧型綜合能源服務平臺，這對電力市場的開拓、電力系統的技術改革都將起到極大的推動作用。

2以泛在電力物聯網驅動城市能源轉型

泛在電力物聯網建設是電力部門數字化轉型的重要抓手。通過泛在電力物聯網的建設，數字化與電氣化交融共生，物聯網與大數據、云計算、人工智能等技術賦能電力系統高效的數字化轉型。例如，發電廠、輸電和配電線路以及終端能源設備協調工作，可在指定的時間和地點為用戶提供可靠、低成本和可持續的能源。在未來，泛在電力物聯網的應用場景包括：

2.1智能需求響應

通過采取價格等激勵政策引導用戶主動改變消費行為，實現供需平衡優化。IEA分析表明，可以為電力系統提供185千兆瓦的靈活性，大致相當于澳大利亞和意大利目前的裝機容量之和?？稍偕茉床⒕W。泛在電力物聯網技術的運用可更好地匹配電網需求和可再生能源發電，降低可再生能源波動性。僅在歐盟，新增儲能和數字化需求響應可以在2040年將太陽能光伏和風能的棄光棄風率從7%減少到1.6%。電動汽車智能充電。引導充電行為向低負荷、供應足時段轉移，提升電網的安全性和為電網提供更大的靈活性。個人售電。泛在電力物聯網技術的發展有助于家用分布式能源的發展，如太陽能光伏板和儲能等，提高個人用戶電力市場的參與度。

2.2智能電網

感知層是物聯網達到交換信息、連接物體的關鍵，通常情況下主要有延伸通信層面和控制感知層面兩種類型，主要是控制并辨別智能信息和連接物理實體的功能。例如控制層面在智能電網中通過對智能設備的采集和安裝從而有效獲取電網信息，但是通過對通信行業的有效延伸、光纖通信和無線傳感技術從而在線監測電網運行信息和設備運行動態，確保電網智能化安全性和可行性得到不斷增強。利用創建電網對電力光纖網絡和載波通信、其他無線網技術有效敷設過程中有效傳輸感知層獲取的信息，并對互聯網傳輸安全性給予保障，避免外力因素影響電網通信效果。應用層面則有各類高級應用和電網基礎設施，各類應用環節離不開基礎設施對信息資源有效協調的大力支持，應用試驗智能運算技術對電網中的諸多環節進行設計，監督物聯網技術的運用、射頻識別與編碼標識的生命周期管理，有效實現智能化家居應用，并在創建智能化電網過程中發揮積極作用。

2.3城市能源互聯網

城市能源形式多樣，分布廣而散，對其進行高效合理的能源規劃和控制存在一定難度。目前面向城市能源互聯網的電力物聯網仍處于發展初期，各方面技術尚不成熟，存在一些不足之處：（1）天然氣網、交通網、冷/熱供應網絡與智能電網關聯密切，能源系統的海量大數據難以實現高效處理，且各能源系統之間數據尚不能高效互通共享，云計算、大數據、物聯網、移動互聯網等技術需要更加深度融合到電力系統中，能源體系的信息和物理融合是其未來有待解決的問題，同時城市能源服務系統尚不健全，動態需求響應、能源價格的市場化等措施還需要深入貫徹。（2）智慧小區、智能園區、智慧城市等各類示范工程的落地實施與推進，使智能傳感設備及信息通信技術面臨更高的要求和挑戰?，F有傳感和采集設備規格多樣，設備之間、網絡之間的通信協議各不相同，能源數據的采集與傳輸標準化難度大，數據信息孤島嚴重，信息共享有待加強。信息通信技術是構建面向城市能源互聯網的電力物聯網的關鍵支撐技術，為了滿足城市能源用戶的復雜要求，追求更加信息化、智能化的用戶體驗，面向城市能源互聯網的電力物聯網在構建過程中應實現以下目標。1）能夠實現能源互聯網企業與工業、交通等各產業的深度融合，實現能源供應的橫向貫通和縱向貫穿，實現各種能源在城市內部的合理分配和有序供應，為城市能源互聯網高效利用提供信息化支撐。2）通過電力光纖入戶技術滿足大直供用戶、工業、商業和居民等多種類型用戶的電力數據采集要求，為城市能源互聯網的推廣應用提供數據信息主樞紐網架支持。

2.4智慧能源站

國網湖南省電力有限公司（以下簡稱公司）根據國網公司在泛在電力物聯網建設中關于“研究探索利用變電站資源建設運營充換電（儲能）站和數據中心站的新模式”的工作要求，結合公司、電網實際情況，調研相關變電站周圍用戶需求，因地制宜選取了長沙芙蓉變電站作為智慧能源站建設試點，以打造能源配置平臺、綜合服務平臺和新業務、新業態、新模式的發展平臺，構建共建、共治、共贏的能源互聯網生態圈。由國網湖南綜合能源服務有限公司投資建設的芙蓉智慧能源站主要包括電池儲能站和數據中心站與現有變電站的彼此融合建設。站內電池儲能部分于今年4月24日并網運行，總規模達到26MW/52MWh，是目前國內單體容量最大、也是國內首創采用鋼結構全室內布置建設的儲能站，占地面積2645平方米，主要有儲能電池艙、儲能變流（PCS）升壓、能量管理系統（EMS）、10kV站用變和10kV高壓配電室等5部分設備。站內數據中心部分遠期規劃設計4個標準型集裝箱機房，采用2層疊放布置方式，一期建設采用騰訊公司2個T-Block集裝箱機房，已于今年6月20日投運。數據中心部分占地面積約700平方米，配備2臺箱變，集裝箱內包括機柜、服務器、交換機、防火墻、5G基站等設備。目前芙蓉智慧能源站正參與長沙電網迎峰度夏期間的移峰填谷，較好地緩解了周邊局部區域電力緊缺等“卡脖子”難題，同時為公司、基礎電信運營商提供了數據轉存、計算和管理等服務，實現了資源共享，利益共贏。

3結束語

城市能源革命是國家構建清潔低碳、安全高效的能源體系的重要路徑，城市能源系統的數字化轉型是城市能源革命的重要抓手。泛在電力物聯網的建設，為電力系統數字化轉型堅強賦能，進一步推動能源互聯網的建設和實現城市能源系統的數字化轉型。

參考文獻：

[1]陳麒宇.泛在電力物聯網實施策略研究[J].發電技術，2019，4002：99-106.

[2]劉宏新.聚焦能源轉型發展高效推進泛在電力物聯網建設[N].國家電網報，2019-04-25003.

（作者單位：國網衡水供電公司）