面向泛在電力物聯網的綜合能源系統規劃模型

薛峰 鄔超慧 邢煒

摘要：科學技術的發展，我國的電力事業的發展也有了一定的改善。2019年國網公司提出建設“三型兩網，世界一流”能源互聯網企業的重大戰略目標，指明了電力企業今后前進的方向。而電網的傳統業務和新興業務的數據流和業務流，最佳的承載和貫通途徑就是泛在電力物聯網。而承載網又是泛在電力物聯網發展的前提保障，由此可見，泛在電力物聯網的發展，必須認真分析和推進電力傳輸網的技術發展。當前情況下，備受業界矚目的是物聯網的承載結構與業務多樣化的技術方案。本文將從以下幾個方面進行闡述。

關鍵詞：面向泛在電力物聯網;綜合能源系統;規劃模型

引言

泛在電力物聯網建設一個重要方面便是實現更多終端小微設備的接入，使得數據的獲取更加海量和多元化，實現數據流和能量流的深度融合，而綜合能源系統是泛在電力物聯網價值的重要實現形式。綜合能源系統在其規劃運行中涉及多種能源類型和海量數據，是一項復雜工程，因此面向泛在電力物聯網建設進行綜合能源系統的規劃思考，提出綜合能源系統規劃的可靠性、經濟性和區域差異性原則，建立了綜合能源系統規劃的基本模型，以及系統綜合效益評價指標體系，并對系統規劃運行的數據需求進行了分析，提出一套完整的綜合能源系統規劃思路方法。研究成果為我國綜合能源系統的建設和實施提供理論依據。

1應用場景

POTN技術對傳統電力通信網絡的層級起到有效簡化的作用，更加方便了網絡管理和業務調度等。提供全方位、全業務且多元化的良好通信服務，讓高安全、高可靠、大帶寬的傳輸通道成為泛在電力物聯網的有力支撐。在電網系統中的應用體現在以下幾個方面。（1）因為VC的交叉連接，對虛通路的終結，低時延可實現毫秒級，特別適合實時性有很高要求的業務的傳輸，以及電力繼保業務的傳輸。同時擔負電網調度自動化的傳輸，也可以傳輸配電數據和命令。讓接入網絡的應急有所提升，對構件全新的智慧調控系統實施幫助，研究探索調控領域應用匯集的數據，對大型能源系統的構建程序進行全景認知，切實轉變調控模式，即從生產調控模式轉向生產服務融合模式。對視頻識別技術和作業管控進行應用，達到智能管控的現場化。（2）因為分組業務的交叉，讓容量擴展性和組網靈活性得以提高，以太網為典型的分組業務服務質量有了根本保障。例如：電力無線專網傳輸應用互聯網協議回傳業務的同時，更要擔任配網230波動頻率專網的互聯網協議化回傳業務的傳輸應用，同時要承載配網光纖接入技術回傳業務，采集用電信息并對數據進行應用。同時要負責上傳變電站智能機器人巡查的數據。讓泛在終端安全數據實現共享，建設新一代信息通信基礎構架，為泛在電力物聯網提供堅實的物質基礎。POTN技術具備協助應用研究的功能，實施目標是邊緣物聯安全代理，從而構建安全代理體系，內容是符合差異性業務場景周邊物聯網，實現泛在接入的終端層不同網絡協議終端的安全共享。POTN更能對終端智能的升級和終端模塊化的部署，促進跨業務同源數據的采集，深度覆蓋用電側和配電側的采集監控、發電側和客戶側大范圍延伸。

2綜合能源系統規劃原則

1）可靠性。保障能源的持續穩定供應是人們對能源系統最基本要求。人們對能源供給可靠性要求隨著生活水平的提升而逐漸提高，綜合能源系統會涉及到風、光、氣、冷、熱、電等不同能源形式，電、氣、熱、冷等多種負荷在物理上直接與綜合能源系統相連接，系統內部的設備種類更加多樣，相較于單一能源系統結構更加復雜，因此確保綜合能源系統達到可靠性標準十分重要。2）經濟性。光伏和風電出力不確定性與波動性強，水電出力呈現較強的季節性等特性，使得綜合能源系統運行面臨極大的復雜性與不確定性。可再生能源與火電的互補效果在不同時期會存在明顯的差異性，如果系統容量配置較小，則系統的可控性弱，出力互補效果難以保證;而擴大容量配置將會抬高投資成本，影響系統整體收益率。因此應充分考慮經濟性與能源效率之間的平衡，在系統充分可控的基礎上實現較好的經濟性。3）區域差異性。綜合能源這一能源開發利用模式具有較為明顯的區域差異性，是基于對所在地區的資源稟賦情況與負荷特性進行深入研究之后，充分利用當地優勢資源，結合實際情況設計最優綜合能源系統建設方案，通過不同能源的多種組合方式，達到滿足區域內服務對象的能源需求，并能夠在極大程度上減少能源消耗與污染物排放。

3面向泛在電力物聯網的綜合能源系統規劃

3.1二次設備網絡化

智能變電站二次設備主要有測控保護裝置，電子式互感器、合并單元、智能終端、交換機、故障錄波、通信系統等。二次設備的網絡化有利于一、二次設備間的連接。1）集成智能終端。集成智能終端是傳統智能變電站中所使用的合并單元及智能終端設備的集成。合并單元是互感器與IED裝置的接口設備，從各種設備和傳感器收集信號，這些信號通過過程總線傳輸到其他設備;智能終端提供一次設備測量、控制，是保護控制一次設備的重要部件。2）保護測控裝置。保護裝置是通過SV網絡來獲取合并單元的數據，并通過GOOSE網絡向智能終端發送跳閘命令。測控裝置相較于保護裝置最大的區別在于保護裝置是瞬間響應電網故障，具有不可預見性。測控主要是通過操作或控制隔離開關、斷路器，實現同期合閘，目前已經可以利用數臺集群測控裝置實現全站監控功能。3）網絡通信。智能變電站中通信網絡報文是實現各設備之間信息交互的方式，如過程層網絡承載的是SV、GOOSE等報文，GOOSE通常用于傳輸與監控功能的相關信息，SV則用于傳輸電流和電壓信號的數字樣本。網絡報文裝置內部應用大量數據信息處理技術，用于實現各層網絡間報文信息收集和實時異常分析。

3.2高效配置清潔能源，減少地理限制

目前，我國能源消耗中清潔能源的占比較低。由于風能、太陽能和部分清潔能源存在諸多的不確定性，使得電網的安全穩定運行受到較大影響，加之地理分布和人員聚集區域的影響，風能和太陽能等清潔能源沒有得到有效利用。泛在電力物聯網技術引入人工智能，對新型能源短期內發電實時預測，降低調度難度;全息感知對入網能源進行有效分配，實現源、網、荷、儲的動態交互，形成虛擬電廠，互補傳統能源與新能源之間的占比;通過市場詢價，引導客戶用電行為，實現削峰填谷。總之，泛在電力物聯網的引入，可實現電力交易平臺互聯互通，減少地理限制，動態增減負荷，減少分布式能源并網沖擊，從而實現清潔能源廣泛高效配置。

3.3打造智能平臺，保障電網安全運行

國網體系呈現出能源分布不均衡、網架結構科學性不足、電網自身調控能力有限等等問題，泛在電力物聯網的建設和發展，將成功打造智能能源服務平臺，通過大數據云模式下商業模式和市場激勵政策，提高用戶參與電力管理的主動性。一方面利用數據融通模式下的大數據分析，結合運檢智能分析決策系統，推動電網運維檢修高度數據化和智能化，實現電網設備由被動化解問題到主動預警、智能巡查的實質性轉變;另一方面，通過智能終端來提升二次設備的全面感知性能，實現整體優化、整合評析等功能，注重提高電網的整體智能化和穩定系數，對風能、太陽能等清潔能源動態監測，并構建智能化發電、配電、輸送監管體系，從而實現有效地對新能源進行管理的同時保障電網靈活安全運轉。

結語

針對用戶分類對能源的綜合需求反饋來影響綜合能源系統的運行設計，對系統內部組件容量配置比例進行規劃，并提出一套綜合能源系統規劃的模型，下一步需要基于開放的能源系統豐富能源供應來源，完善系統規劃模型，并基于所提出的數據需求獲取實驗數據來實現對模型的驗證。

參考文獻

[1]曾鳴.國家電網公司“三型兩網”的戰略內涵及實施問題[J].中國電力企業管理，2019（4）：54-56.

[2]曾鳴.泛在電力物聯網與互惠共贏能源互聯網生態圈[J].中國電業，2019（8）：22-27.