新型智能電能表支撐泛在電力物聯網技術策略研究

林強

【摘 要】泛在物聯網技術是未來電力能源體系的發展趨勢，具備全息感知、泛在連接、開放共享、融合創新的特點，建設泛在電力物聯網是當前階段國家電網公司落實"三型兩網、世界一流"戰略目標的核心任務。文章首先闡述了泛在電力物聯網的基本概念和特征;其次，對新一代智能電能表提出了從滿足最基本的計量需求設備轉型為集計量、通信、數據采集、控制等多功能的新型智慧能源網關的技術需求，并分析新一代智能電能表的功能定位和設計需求;再次，分析新一代智能電能表在電動汽車有序充電、用電負荷特征智能分析、"多表合一"信息采集等支撐泛在電力物聯網建設的典型業務場景中的應用。最后，論述了支撐泛在物聯網工作的開展計劃以及未來的前景展望。

【關鍵詞】智能電能表;泛在電力物聯網;應用

一、智能電能表及泛在電力物聯網概述

智能電能表是我國智能電網建設中非常重要的設備，它的正常運行是智能電網系統中必不可少的環節。它具有良好的發展前景，根據我國智能電網建設的戰略目標來看，2020年將會在全國范圍內實現智能電能表的全面覆蓋使用。它實現了功能的智能化，通過一戶一表一卡的形式可以實現人機互助的管理模式，簡化了用戶繳納電費的程序，極大地縮短了用戶的繳費時間。智能電能表應用計算機技術、信息技術以及網絡技術等，并以智能芯片為設備的核心，以更先進的用電計算和用電管理的模式為功能，從而滿足社會快速發展的需要，滿足客戶對用電個性化的需求。從近幾年我國智能電能表推廣的情況來看，在國內的各個電力公司對智能電能表都進行了初步的應用，新建筑工程是智能電能表使用的主要場所，對老舊建筑物中機械電表的替換工作還需要時間對其進行開展。

泛在物聯網技術是未來電力能源體系的發展趨勢，具備全息感知、泛在連接、開放共享、融合創新的特點，建設泛在電力物聯網是當前階段國家電網公司落實"三型兩網、世界一流"戰略目標的核心任務。文章首先闡述了泛在電力物聯網的基本概念和特征;其次，對新一代智能電能表提出了從滿足最基本的計量需求設備轉型為集計量、通信、數據采集、控制等多功能的新型智慧能源網關的技術需求，并分析新一代智能電能表的功能定位和設計需求;再次，分析新一代智能電能表在電動汽車有序充電、用電負荷特征智能分析、"多表合一"信息采集等支撐泛在電力物聯網建設的典型業務場景中的應用。最后，論述了支撐泛在物聯網工作的開展計劃以及未來的前景展望。

二、新型智能電能表支撐泛在電力物聯網技術策略研究

1、利用數據打下服務基礎。建設泛在電力物聯網首先需要充分挖掘利用電力系統中的數據。采集變電站、輸電線路、用電信息等各個方面的數據，并利用好能源互聯網的信息通信理論，結合通信原理與圖論等處理辦法，對數據進行歸一化、降維、重建等處理，從而為電力系統的優化運行和協調規劃打下堅實基礎。

數據采集的主要方法是將充分兼容的感知裝置廣泛布置在電力系統的各個環節[4]，對關鍵電力設備的運行狀況進行感知、測量、監控，從而為電網公司電力設備的管理提供了極大的數據支撐和便利。邊緣計算還將和云計算互補協同，進一步提高分析處理數據的快速性和準確性，讓用戶和電網以及用戶和用戶之間實時交互。搭建好數據服務以及數據傳輸平臺以后，在數據的有效利用上可以衍生出新的業務，比如對數據進行租賃、出售等。金融行業、科研機構、高校對電力行業的原始數據有巨大需求，在泛在電力物聯網完備的體系下，數據將不會成為掣肘行業發展的壁壘，可以實現相關行業的快速發展，也可以促進泛在電力物聯網的不斷完善。

2、打造經濟、安全電網。結合高速發展的機器學習方法和已采集的數據，研發新能源-負荷實時監測和功率預測系統，建立以火電、核電機組為基礎的電力調度系統。結合實時采集運行中的電力設備的數據和設備狀態自動診斷技術，可以感知設備的實際運行狀態，有針對性制定檢修策略，提高設備運行可靠性水平，從而提高供電的可靠性。結合泛在物聯的人機交互建立智能配電管理系統（IDMS），實現現場作業環節的線上化，通過電子身份、電子工作票等減少人員冗余，提高國網內部工作效率[5]。泛在電力物聯網是由源、網、荷、儲、人等多方面參與的時空互動型網絡，因此，須實現能源資源的多目標優化，既要滿足供需要求，還要考慮成本、價格、效率等問題。在泛在電力物聯網的背景下，通過對數據的感知，可以分析泛在物聯網各節點的特征及相互聯系，并采用優化模型對資源的優化問題進行解決，滿足用戶和業務的多樣化需求。除了在運行規劃方面對安全經濟有保障以外，在與客戶進行溝通交流方面也發生了巨大變化。泛在電力互聯網將為電網搭建智慧能源服務平臺，在企業內部提高辦事效率，實現線上登記、線上管理、自動檢查等;配送方面實現信息實時記錄，提高透明度與安全性;改變傳統的商業模式并出臺新型政策，將擴大服務范圍，為能源企業、工業區、私人用戶等提供線上基礎供電服務、金融服務、大數據管理等，構建了包括政府、電網、用戶、金融機構在內的新型能源生態體系。

3、促進新能源消納。能源的產生、消費、傳輸環節都在由于社會的進步而發生轉變，近年來，大量的分布式電源接入電網，但由于風能和太陽能資源的間歇性、波動性、隨機性，使得電網的安全穩定運行面臨巨大挑戰，同時也造成了大量的棄風棄光。泛在電力物聯網的建設和發展，為電網的安全穩定運行，促進新能源消納開辟了新的思路。利用人工智能技術，對新能源進行短期發電預測，降低調度的難度;異質能源間可以進行信息交互，充分發揮能源互補優勢，提高電力系統的靈活性，平抑風電、光伏發電的不確定性，有效解決棄風棄光問題，實現資源的優化利用;通過數據交互，動態重構配電網，實現最小棄風棄光等優化目標;通過電力市場手段，引導用戶的用電行為，實現削峰填谷的目標;通過增設儲能裝置，基于數據共享平臺，實現源網荷儲協同優化，發揮儲能裝置的時效性，減少電網消納的壓力。

三、結束語

綜上所述，對新一代智能電能表提出了從滿足最基本的計量需求設備轉型為集計量、通信、數據采集、控制等多功能的新型智慧能源網關的技術需求，并分析新一代智能電能表的功能定位和設計需求。通過理論創新、技術研究和模式變革，終將實現建設世界一流能源互聯網這一目標。

參考文獻：

[1]汪洋，蘇斌，趙宏波.電力物聯網的理念和發展趨勢[J].電信科學，2010，26（S3）：9-14.

[2]泛在電力物聯網緣何有魅力[J].河南電力，2019（04）：72-73.

[3]泛在電力物聯網建設大綱（節選）[J].華北電業，2019（03）：20-29.

[4]曾鳴，王雨晴，李明珠，等.泛在電力物聯網體系架構及實施方案初探[J].智慧電力，2019（04）：1-7+58.

（作者單位：國家電網福建省電力有限公司莆田供電公司）