智能化背景下的電力物聯網建設應用研究

摘 要：在智能化大潮席卷各行業的背景下，能源互聯理念日益興起，智能電網概念不斷深化。2019年，“電力物聯網”概念首次出現。電力物聯網實際建設過程在節能減排、安全保證以及智慧供應等各個方面具有的突出優勢，為電網建設和運行中的各項新技術提供了可能。其建設需將理論研究和工程實踐相結合，實現規劃和建設的統一性，保證運行的平穩性，從而發揮資源規模優勢，提高能源的利用效率，為中國的能源產業改革發展提供保證。

關鍵詞：電力物聯網;智能電網;智慧供應鏈

中圖分類號：F253 ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ?文章編號：1673-291X（2020）19-0146-02

一、相關背景

隨著輸電技術的日益發展，用電負荷的逐年提高以及眾多新能源設施的引入，電網在調度和管理等各個方面的智能性和感知能力日益成為研究人員關注的重點[1～2]。美國電力科學研究院這一研究機構分別在1998年和2000年分別提出了復雜交互式網絡/系統概念[3～4]，為智能電網技術的研究奠定了基礎。此后，歐美各能源研究機構紛紛針對自身的發展環境和能源狀況對新形勢下的電網技術進行了研究和實踐。

如今，在智能化大潮席卷各個行業背景下，能源互聯概念日益興起。能源互聯網指的是一種新型生態化能源系統，各方都可廣泛參與其中，主要將電力能源作為中心，同時實現各種能源、消費協同，及集中式、分布式協同。2019年“電力物聯網”概念首次出現，其建設將顯著提高電力系統的智能化程度，實現電力系統運行狀態全面感知、優化配置各類資源和靈活提供多樣化服務。本文綜述了電力物聯網在實際運行過程各個方面具有的突出優勢，同時結合我國電網建設發展現狀對電力物聯網未來發展前景進行分析展望。

二、電力物聯網的應用及其優勢

（一）環保節能

隨著生產力逐步發展和環境壓力日益顯現，各行業節能減排要求不斷提高，對能源利用效率和傳輸損耗提出更高的要求。電力作為生產生活中必不可少的二次能源，在節能減排進程中占據著重要的比例。隨著電力傳輸智能化不斷發展，能源轉換、特高壓輸電、柔性輸電、智能感應等各項新技術層出不窮，為能源利用效率的提高起到關鍵的推動作用。

近年來，分布式可再生能源作為一種重要的能源發展模式被廣泛關注。分布式可再生能源存在電網難以調度和消納成本高等問題，電力物聯網有助于挖掘可再生能源合理利用的巨大潛力。秦玉杰等基于電力物聯網模型對風電、光伏為代表的能源以虛擬電廠形式納入調峰資源，認為并網可平抑整體有功功率輸出的波動問題，優化可再生能源發電成本，并能促進可再生能源的消納[5]。通過合理的電力物聯網建設可深度挖掘分布式可再生能源為電網和用戶帶來的價值和效益，一定程度上緩解發電和用電矛盾。該研究認為，虛擬電廠形式可基于電力物聯網聚合多種分布式能源，并進行智能控制和商業互動，將有效促進清潔能源消納。

柔性輸電技術是用作靈活快速控制的新輸電技術，主要綜合電子電力、微處理和微電力，通信和控制等多種技術得以實現。由于電網擴展及經濟發展，原有點對點功率傳輸已經無法適應新時期的大規模電網互聯的要求，從而需電網可進行多點多電源供電[6]。由此可見，多端柔性直流輸電系統可以憑借其靈活、可靠的輸電方式、使得電網可以連接多區域風電場，應用前景非常之廣[7]。南思博對城區柔性負荷需求響應參與方式和需求響應調度策略進行了研究，提出了適用于新型城區負荷的用電隨機性建模方法，認為新型智能電網條件下的城區負荷包含多種柔性負荷設備，靈活性更高，可以有效提高運行效率，促進新能源消納，是提供增值服務類售電公司參與電力市場的重要途徑[8]。

（二）安全性

劉立明等對電力物聯網絡過程過程中的信息安全框架進行了論述，并主要針對相關安全風險的預測和相關安全系統的構建進行了研究，提出積極推進相關應用安全標準、權限政策、安全政策等編制實施，確保網絡安全建設的一致性和可操作性[9]。高建等針對智能電網大量節點需要的大量密鑰問題，提出基于密鑰的分片組合技術實現有限密鑰的擴展，強化通信系統抗破壞和抗入侵的能力[10]。該研究通過分析計算驗證了該方法在利用有限密鑰實現大量終端業務數據保密傳輸中的有效性。當智能電網產生較大規模的數據時，傳統智能電網模型利用網關收集聚合數據的模式難以提供足夠的存儲及計算能力。因此，云計算模型被視為解決該問題的有效途徑。陳思光等構建了一個適用于智能電網數據采集、傳輸和處理的四層霧計算體系結構，在此基礎上提出了針對智能電網的全新安全與隱私保護數據聚合方案，充分利用分散的計算、存儲資源以達到更好的用戶體驗效果[11]。

（三）智慧供應鏈

在電網建設中，如何保證設備物資質量是至關重要的課題。傳統的電網工程物資管理工作中往往可能存在類似于資源統籌不足、供需匹配度低、應急保障時效性不強等痛點，同時可能由于原材料價格波動、產能飽和等影響，存在履約任務重、供需矛盾大、管控難度高等困難。隨著電力系統向深層次、廣范圍發展，電網的規模不斷擴大，電力物資的種類和數量也隨之急劇增長[12]，這使得電力物資管理難度增大，也對物資管理提出了更高要求。

智慧供應鏈是全新的技術與管理綜合集成系統，該系統主要是在企業內部和企業外部之間構建，能夠使供應鏈實現自動化、智能化和網絡化三大特點，實現途徑是現代物聯網技術和現代供應鏈管理方面的理論、方法和技術的有機結合[13]。智慧供應鏈建設通過標準數字化智能采購、電子簽章、數字物流、全景質控等技術[14]，全程記錄物資在規劃計劃、需求提報、合同簽訂、合同履約、物資發貨、物資收貨、工程建設、竣工驗收、設備運維、退役報廢等環節的實物狀態信息，在線監控物資所處的位置和狀態，實現對資產全壽命周期的有效管控[15]。

三、結語

在新形勢下，電力物聯網的建設為電網建設和運行中的各項新技術提供了可能。首先，電力物聯網能夠克服傳統點對點功率傳輸的限制，更加靈活地調控和整合多樣性發電系統，整合分布式能源，從而提高能量利用效率。這一方面有利于水電、風電、光伏發電等新能源的開發和利用，另一方面能整合各種難以利用的短期能源及小規模發電設施，從而起到節能減排的作用。同時，電力物聯網對于網內海量數據的高處理能力和快速反應性能有助于提高電網自身的穩定性和安全性。例如對于特高壓輸電等高新技術密集型系統，保證電網的平穩安全運行至關重要。高信息處理能力可以對電力系統日常運行的一些微小異常信號進行實時處理并快速定位，從而及時防止系統故障發生。另外，電力物聯網能夠利用大數據技術較好地整合發電企業、用電客戶等各方的信息，從而進一步優化配置，降低成本，取得能源的最大化利用效果。下一步需將理論研究和工程實踐相結合，實現規劃和建設的統一性，保證運行的平穩性，從而發揮資源規模優勢，提高能源的利用效率，為中國的能源產業改革發展提供保證。

參考文獻：

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收稿日期：2020-01-09

作者簡介：田園（1989-），女，安徽阜陽人，經濟師，碩士研究生，從事特高壓工程建設物資管理、技術經濟及管理、智慧供應鏈相關研究。