泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵支撐技術(shù)

解翔

【摘??要】物聯(lián)網(wǎng)無處不在的電能是一種新的信息和通信技術(shù)，它充分利用了先進(jìn)的智能“大云物移智”技術(shù)來與新一代能源系統(tǒng)進(jìn)行深度集成和相互滲透，從而在所有的在線鏈接上實(shí)時(shí)進(jìn)行能源生產(chǎn)和消耗，保證全面執(zhí)行和運(yùn)行電網(wǎng)、業(yè)務(wù)管理和外部客戶服務(wù)的生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)，并支持中國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)高效、經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行。建設(shè)泛在物聯(lián)網(wǎng)是電力公司從傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)公司向綜合能源服務(wù)提供商轉(zhuǎn)型的重要里程碑。本文泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的的功能、關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用前景進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

【關(guān)鍵詞】泛在電力物聯(lián)網(wǎng);關(guān)鍵;支撐;技術(shù)

隨著電網(wǎng)的不斷擴(kuò)展，裝機(jī)容量的不斷增加以及新的分布式能源的出現(xiàn)，連接在電網(wǎng)中的實(shí)體數(shù)量已經(jīng)增加，并且已經(jīng)成為能源革命的中心環(huán)節(jié)和能源傳輸與轉(zhuǎn)化的中心。智能和數(shù)字法規(guī)與發(fā)展提出了更高的要求。建立泛在物聯(lián)網(wǎng)是解決電網(wǎng)技術(shù)問題和打破電網(wǎng)發(fā)展瓶頸的有效途徑。對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)來說，這是一次全面的創(chuàng)新，是一次深刻的變革。高質(zhì)量的建設(shè)互聯(lián)網(wǎng)。在能源轉(zhuǎn)型的背景下，中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司提出要建設(shè)集線型、平臺(tái)型和共享型企業(yè)，并建設(shè)和運(yùn)營(yíng)強(qiáng)大的智能電網(wǎng)和泛在物聯(lián)網(wǎng)。這是加快公司新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)化，推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，引領(lǐng)行業(yè)轉(zhuǎn)型和發(fā)展的重要一步。這具有深遠(yuǎn)的影響。

1?數(shù)據(jù)采集、傳輸與安全是支撐泛在電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)

為了構(gòu)建泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，最關(guān)鍵的是數(shù)據(jù)收集、傳輸和安全這三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。目前，聯(lián)合研究院致力于研究與智能可穿戴設(shè)備、高級(jí)通信，圖形計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等兼容的新技術(shù)。為公司提供了面向未來的關(guān)鍵研究技術(shù)以及信息安全技術(shù)支持。

在科研、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化過程中，公司將ICT領(lǐng)域的科研業(yè)務(wù)從中國(guó)電力科學(xué)研究院轉(zhuǎn)移至聯(lián)合研究所，并成立了信息研究所。計(jì)算與應(yīng)用研究所的通信與通信專業(yè)，開展基礎(chǔ)通用技術(shù)研究，核心團(tuán)隊(duì)研究開發(fā)和成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用，同時(shí)負(fù)責(zé)信息安全的日常監(jiān)督與監(jiān)控，應(yīng)急處置，促進(jìn)信息和通信技術(shù)與電網(wǎng)技術(shù)和運(yùn)營(yíng)管理的深度集成。

此外，美國(guó)聯(lián)合研究院通過構(gòu)建覆蓋終端的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)基本通用技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)，來加快關(guān)鍵技術(shù)研究以及核心團(tuán)隊(duì)研究和成果轉(zhuǎn)化的速度。通過融合通信、尖端智能和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)、高性能電網(wǎng)拓?fù)浞治觥⒋髷?shù)據(jù)人工智能應(yīng)用、電力路由器，集成電站以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)等7個(gè)任務(wù)來加強(qiáng)技術(shù)研究。

在七項(xiàng)關(guān)鍵研發(fā)任務(wù)中，技術(shù)研發(fā)的四個(gè)領(lǐng)域包括電力路由器、集成電站、大數(shù)據(jù)人工智能應(yīng)用以及大規(guī)模的安全保護(hù)。智能檢測(cè)和融合通信、尖端智能和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在加強(qiáng)研發(fā)進(jìn)展。

聯(lián)研院在夯實(shí)信通專業(yè)傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)上，研制了微功率無線通信芯片、跨頻帶認(rèn)知電力線載波通信等網(wǎng)絡(luò)通信核心器件及設(shè)備，開發(fā)了基于圖計(jì)算的電網(wǎng)高性能計(jì)算分析、輸電線路巡視圖像視頻智能分析等應(yīng)用系統(tǒng)，研制了可信芯片及可信計(jì)算平臺(tái)、移動(dòng)終端安全監(jiān)測(cè)及加固等網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備及平臺(tái)。

2?泛在物聯(lián)網(wǎng)的概念及特點(diǎn)

2.1?泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的概念

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)完全采用了最新的信息和通信技術(shù)，例如“大云物移智”，以提供全面的狀態(tài)感知、高效的信息處理和更靈活的應(yīng)用程序，從而使電源系統(tǒng)中所有鏈路上的所有對(duì)象和人員都可以使用。實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)交互。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是電網(wǎng)公司具有智能、多樣化和生態(tài)特性的“第二網(wǎng)絡(luò)”，是對(duì)電網(wǎng)公司強(qiáng)大而智能的電網(wǎng)的補(bǔ)充和集成。兩者形成了強(qiáng)大的能源流通和業(yè)務(wù)平臺(tái)。

2.2?泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)具有全息圖檢測(cè)、通用連接、公共共享以及集成和創(chuàng)新的功能。全息圖檢測(cè)意味著對(duì)網(wǎng)格中所有鏈路上的設(shè)備和用戶狀況進(jìn)行全面了解，以及對(duì)服務(wù)的全面滲透。開放共享是指網(wǎng)格數(shù)據(jù)值的共享和集成，并為能源行業(yè)和市場(chǎng)的發(fā)展創(chuàng)建共享平臺(tái)。融合創(chuàng)新意味著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)和強(qiáng)大的智能電網(wǎng)的緊密集成。

3?泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

本文主要涵蓋三個(gè)方面：智能終端、電力網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和大數(shù)據(jù)分析。

3.1?智能化終端

目前電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)終端主要包括智能電表、輸變電監(jiān)測(cè)裝置、配電自動(dòng)化裝置、調(diào)度自動(dòng)化測(cè)點(diǎn)等。現(xiàn)有終端標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，需建立統(tǒng)一架構(gòu)體系，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)智能化終端研發(fā)，形成業(yè)務(wù)終端統(tǒng)一接入和管理：①需規(guī)范智能業(yè)務(wù)終端上聯(lián)接口協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，結(jié)合智能芯片精度高、體積小、低功耗等特點(diǎn)，推動(dòng)新型業(yè)務(wù)終端規(guī)模化應(yīng)用和存量終端更新?lián)Q代、標(biāo)準(zhǔn)化接入。②需加快研究跨專業(yè)數(shù)據(jù)同源采集和多終端功能集成與跨專業(yè)復(fù)用，提升業(yè)務(wù)終端在線率。

3.2?通信網(wǎng)優(yōu)化

通信網(wǎng)是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層重要基礎(chǔ)支撐。結(jié)合泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和應(yīng)用需求，通信網(wǎng)在骨干光纜纖芯數(shù)量、光纖覆蓋和網(wǎng)絡(luò)帶寬還存在不足，無線專網(wǎng)技術(shù)選型和建設(shè)相對(duì)滯后，無法適應(yīng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)對(duì)業(yè)務(wù)帶寬的需求。

3.2.1?通信網(wǎng)架構(gòu)優(yōu)化完善

以“高可靠、全方位、多元化、寬帶化、集中化”為目標(biāo)，優(yōu)化提升省級(jí)傳輸網(wǎng)，探索開展OTN雙平面建設(shè)，增強(qiáng)省市互聯(lián)互通能因缺乏調(diào)頻調(diào)相機(jī)組、電網(wǎng)靈活性不足等導(dǎo)致棄風(fēng)、棄電現(xiàn)象。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)通過建設(shè)虛擬電廠智能管控平臺(tái)，通過分布式清潔能源數(shù)據(jù)和用電負(fù)荷信息的計(jì)算、分析和存儲(chǔ)，優(yōu)化分布式能源與電力調(diào)度系統(tǒng)、電力交易平臺(tái)互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)區(qū)域的協(xié)調(diào)控制，按需增減負(fù)荷，減少分布式能源并網(wǎng)沖擊，從而有效促進(jìn)清潔能源廣泛、安全消納。

4?泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用前景

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的重要基礎(chǔ)，也是發(fā)展電氣網(wǎng)絡(luò)和社會(huì)應(yīng)用的重要橋梁。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)具有廣泛的應(yīng)用前景，可確保電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

4.1?保障電網(wǎng)安全運(yùn)行

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展可以有效解決中國(guó)電力分布不均，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理，監(jiān)管能力差的問題。一方面，通過使用數(shù)據(jù)交換和大數(shù)據(jù)分析等先進(jìn)方法，依靠智能分析和運(yùn)輸檢查決策系統(tǒng)，在運(yùn)營(yíng)中促進(jìn)高度數(shù)據(jù)和智能化電網(wǎng)的維護(hù)和維護(hù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控、主動(dòng)預(yù)警、智能檢查、優(yōu)化控制和電網(wǎng)設(shè)備的效率管理等。4.2?促進(jìn)清潔能源消納

當(dāng)前，中國(guó)可再生能源的使用率相對(duì)較低，風(fēng)能和太陽能等清潔能源尚未得到廣泛有效的利用。由于風(fēng)力和太陽能發(fā)電的間歇性，一些地區(qū)由于缺少FM攝像機(jī)單元和電網(wǎng)靈活性不足而放棄了風(fēng)力和電力。通過構(gòu)建虛擬電廠的智能管理和控制平臺(tái)，通過計(jì)算，分析和存儲(chǔ)分布式清潔能源數(shù)據(jù)和充電信息，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，優(yōu)化分布式能源和能源調(diào)度系統(tǒng)與電力交易平臺(tái)之間的互連，實(shí)現(xiàn)區(qū)域協(xié)調(diào)控制，根據(jù)需要增加和減少負(fù)荷，并減少與分布式能源網(wǎng)絡(luò)連接的影響，從而促進(jìn)了清潔能源的廣泛應(yīng)用。

4.3?推動(dòng)綜合能源服務(wù)

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)建了一個(gè)全面的“以用戶為中心”的能源服務(wù)平臺(tái)，該平臺(tái)提供了公用事業(yè)公司與用戶之間廣泛的交流平臺(tái)。綜合能源服務(wù)平臺(tái)側(cè)重于能源效率管理，需求響應(yīng)和能源貿(mào)易的所有三個(gè)方面。它提供能源互聯(lián)網(wǎng)用戶服務(wù)，擴(kuò)展新的能源消耗模式，滿足用戶的多樣化能源需求，引導(dǎo)他們積極參與集成能源服務(wù)體驗(yàn)，并促進(jìn)集成能源、新系統(tǒng)和新格式的普及。

結(jié)語

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是中國(guó)發(fā)展高質(zhì)量互聯(lián)網(wǎng)電力的重要保證，也是電網(wǎng)公司轉(zhuǎn)型的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。從傳統(tǒng)電網(wǎng)到綜合能源服務(wù)提供商。建立泛在電力物聯(lián)網(wǎng)還有很長(zhǎng)的路要走，有必要克服許多關(guān)鍵技術(shù)和關(guān)鍵任務(wù)，例如智能終端、通信網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化和大數(shù)據(jù)分析。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建立將在確保電網(wǎng)安全運(yùn)行，促進(jìn)清潔能源消耗和促進(jìn)綜合能源服務(wù)方面發(fā)揮積極作用，為建設(shè)綜合能源網(wǎng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊東升，王道浩，周博文，等.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用前景[J].發(fā)電技術(shù)，2019（2）.

[2]傅質(zhì)馨，李瀟逸，袁越.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)探討[J].電力建設(shè)，2019，40（5）：1-12.

[3]林靜，林柏.電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].通訊世界，2017.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)上海市電力公司浦東供電公司）