供需視角下泛在電力物聯網建設思考

吳 菁

（泉州經貿職業技術學院 信息系，福建 泉州 362000）

0 引言

近年來，隨著信息技術的發展，物與物之間通過射頻識別、紅外感應器、激光掃描器、全球定位系統等信息傳感設備，在互聯網上實現互聯互通。根據中國互聯網協會發布的《中國互聯網發展報告（2021）》，2020年物聯網市場規模達1.7萬億元。物聯網在各個領域都有較大應用，其與工業融合，推動了產品、設備、流程、服務、管理等不斷走向數字化、網絡化和智能化。在電力領域，國家電網公司更是提出“泛在電力物聯網”的概念，意指圍繞電力系統的各個環節，充分運用移動互聯、人工智能等現代信息技術和先進通信技術，實現電力系統各個環節萬物互聯、人機交互，具有狀態全面感知、信息高效處理、應用便捷靈活特征的智慧服務系統[1]。

泛在電力物聯網有諸多應用場景，例如各種信息的共享、遠程抄表的應用、設備運行狀態監測等。與此同時，結合泛在電力物聯網的應用場景，也需要有通信技術、量測技術、設備技術、控制技術、智能轉換技術等多種技術支持[2]，以及相應的人員保障和制度保障。歸結起來，可以從需求和供給兩方面來考察。需求方面即泛在電力物聯網的應用場景，體現的是對物聯網在電力領域應用的需求；供給方面即支持泛在電力物聯網應用場景所需的技術、人員、環境等方面的供給。從現實情況看，當前泛在電力物聯網的應用仍然存在需求和供給的缺口，需要及時填補，其中尤為重要的是在供給側發力。

1 泛在電力物聯網應用的需求分析

加強電力物聯網建設，既要基于傳統電力網絡系統的特點和原有優勢，又要借助互聯網下云計算、大數據、人工智能、虛擬現實等技術優勢，做到二者的有機融合。從對泛在電力物聯網的應用需求來看，大體包括信息、監控、管理等內容。

信息需求是最基本的需求。泛在電力物聯網通過采集發電企業、電網企業、用戶、相關設備、市場等多方面信息，實現數據共享，并進一步挖掘數據，實現智能服務。歐美發達國家非常重視電力系統的運行安全和數據準確，投入大量人力、物力、財力提高電網的信息化水平。我國也在不斷加大泛在電力物聯網的投入，著力打造“樞紐型、平臺型、共享型”的電網管理體系，努力實現“源—網—荷”的無縫鏈接。

監控需求主要是要解決電力設備的感知監控、新能源的調控、用電經濟運行的監測等問題。電力運行系統復雜，設備數量大、分布廣，通過泛在電力物聯網的建設，可以實現各類電力設備運行狀況（包括設備本體狀態以及設備運行環境）的遠程感知，并實施有效監控。在我國，能源分布不夠均勻，電網結構構建也不夠合理，太陽能、風能等清潔能源的利用率不高，監測困難是造成這個問題的重要原因。通過發展泛在電力物聯網，就可以系統監測這些清潔能源的開發和利用，從而實現源、網、荷、儲的靈活互動。電力是現代社會最重要的能源，各地的用電情況反映了不同的產業結構和經濟發展水平。利用泛在電力物聯網，不僅可以讓用電數據更好地發揮“晴雨表”的作用，還可以據此更及時有效地進行電力調度。此外，泛在電力物聯網的發展還有助于政府的監控工作，例如在排污設施中安裝智能電表，可以全天候監測企業的排污情況。

管理需求主要體現在對電網的智能化管理上。發展泛在電力物聯網，實時收集電網的海量數據，對各類設備產生的額數據進行集成分析，利用分析結果便可以為電網的管理提供決策參考。特別是，為了更多使用清潔能源，需要對大量的不同類型的能源設備進行調控，若沒有泛在電力物聯網技術，管理起來將相當煩瑣，也將需要耗費大量的人力、物力和財力。利用泛在電力物聯網技術將有助于電力能源的各方面、各環節、各流程都得到有效的監管和運營，能源、數據、業務實現“三線合一”，管理將變得自動化和智能化。

泛在電力物聯網的發展不僅誘發了電網系統本身的需求，而且也會帶動電子商務、智能芯片、電動汽車等行業的發展，進一步拓展電力行業的發展空間，實現互利共贏的良性發展。

2 泛在電力物聯網應用的供給分析

為貫徹國家“建設網絡強國、數字中國、智慧社會”的戰略部署，在電力領域利用物聯網技術提高能源利用率和監管效能已成為當前的重要任務。目前，圍繞泛在電力物聯網技術在電網企業的融合應用場景，我國已有不少嘗試，大體可以從設備、技術、制度、人員等方面考察供給情況。

設備方面即泛在電力物聯網的“硬件”。電力物聯網的運行需要有相應的設備支持。為了將多種不同的設備以及用戶整合在一起，需要設置通信架構，設定統一標準，依靠各類傳感器、IEDS以及應用設備，讓電網的多個元件組合起來，彼此互聯互通。目前電力物聯網的架構有四層：感知層（提供數據采集與感知，執行應用的反饋控制指令）；網絡層（提供與應用平臺和終端的連接）；平臺層（提供數據動態分析和資源動態分配）；應用層（提供電網調度控制、企業信息化管理、客戶營銷開展等應用）。

技術方面即泛在電力物聯網的“軟件”。量測技術是最基礎的技術，需要對整個電網運行進行實時監測，獲取相關數據資料，之后要有智能轉換技術，把泛在電力物聯網產生的以代碼為主的數據形式轉換成工作人員能夠直接讀取的信息內容，這樣便利工作人員了解實際運行情況并采取相應措施。隨著自動化水平的提高，泛在電力物聯網還引入了專家分析功能，在高速分析數據的基礎上，給出相應調整或控制指令，對出現的故障實現自我診斷和自我治愈，從而提高電網運行的效率和穩定性。

制度方面主要涉及泛在電力物聯網發展的規范問題。就泛在電力物聯網的物理屬性而言，需要有規范統一的標準，要考慮網絡接入的規范性、終端設備信息模型的統一性和接口的一致性，依據不同能源（風電、水電、核電、火電等）的專業設計和建設標準開展應用場景設計，實現感知終端的統一接入和數據的交叉共享，以及應用模式的復制推廣[3]。就泛在電力物聯網的社會屬性而言，需要訂立嚴格的制度，運用制度規范人在泛在電力物聯網中的行為。

人員方面主要指在泛在電力物聯網運行條件下人的綜合素質問題。迎應泛在電力物聯網發展的挑戰，要組織人員培訓，幫助其掌握相關技術，提高其業務能力和水平。同時，要發揮人的主觀能動性和創造性，及時發現泛在電力物聯網運行中存在的問題以及可以創設的應用場景，改進泛在電力物聯網的質量和效率。

3 泛在電力物聯網應用的供需缺口分析

泛在電力物聯網應用的需求和供給，并不是均衡的，現實中總是存在缺口。一種是需求小于供給，也就是供給各方面的條件都達到了，但還未充分挖掘出潛在的需求，特別是不同性質、不同規模、不同區域的電力企業，其物聯網的應用功能和建設需求不盡相同。而且，不同市場主體對于泛在電力物聯網的應用需求也存在不同，需要供給方去發現和引導。例如，要通過泛在電力物聯網，培育以能源為核心的各類產業聯盟，連接電力企業的上下游企業，與各類企業實現合作共贏。顯然，對于泛在電力物聯網，社會各產業、各行業、各企業還存在巨大的信息、監控、管理等方面的需求。

另一種是供給小于需求，這就需要加強供給側的改革。以新能源的接入和調度為例，目前大多數分布式電源既小又散且自動化程度低，管理人員技術水平有限，缺少遠動設備，電流、電壓、有功、無功、功率因數等運行數據無法及時采集和發送到電網調度系統中，調度員無法清楚了解分布式電源的運行狀況，也就不能做出正確的調度決策，從而容易造成分布式電源無序發電、電能質量差，既不利于發揮分布式電源的相應資源優勢，又增加了并網對電網安全穩定運行的影響[4]。此外，大多數分布式小電源的業主囿于自身利益，加上缺乏有效監管，也會導致分布式小電源并網的混亂無序。從新能源接入和調度的例子可以看出，所分析的泛在電力物聯網應用的供給4個要素（設備、技術、制度、人員）都存在不足，與需求之間存在缺口。

4 結語

泛在電力物聯網在電力領域融入了物聯網技術，具有廣闊的應用前景。在泛在電力物聯網的建設上，需要從需求和供給兩方面著手，尤其是要在供給側發力。從需求方面看，宏觀上要加強頂層設計，做好泛在電力物聯網的統籌規劃；微觀上要因地制宜，充分考慮實際需求以及敏銳捕捉潛在需求，設計好泛在電力物聯網的應用場景并加快布局，盡快取得應有成效。從供給方面看，要升級基礎設施架構，實施關鍵技術攻關與核心設備研制，加強泛在電力物聯網標準體系和全場景網絡安全體系建設，提高工作人員的綜合素養。隨著泛在電力物聯網在需求和供給上實現動態均衡，其必將能創造出更大的社會價值。