泛在电力物联网的应用展望

作者：杜涵

来源：《决策探索·收藏天下（中旬刊）》 2019年第9期

杜涵

摘要：随着信息通信技术的发展，国家电网公司提出建设泛在电力物联网。泛在电力物联网是国网公司落实“三型两网、世界一流”战略目标的核心任务。文章阐释了泛在物联网的含义，并从新能源消纳、电网经济稳定运行、个性化服务、电力数据共享服务四个方面对泛在电力物联网的应用进行了展望。

关键词：泛在电力物联网；新能源；大数据

我国经济已由高速发展阶段转入高质量发展阶段。能源电力行业是建设现代化经济体系的重要基础和支撑，肩负推进能源生产和消费，构建清洁低碳、安全高效的能源体系的重任[1]。电力系统面临着大电网柔性互联与安全运行、高比例新能源并网、电力市场改革、互联网经济冲击等多方面挑战。依托于通信感知、边缘计算、大数据、人工智能等技术的快速发展，国家电网公司提出建设泛在电力物联网，与坚强智能电网相互融合，共同构建能源互联网。打破行业壁垒，融合新一代信息通信技术，打造新型电力能源服务体系。

一、泛在电力物联网

泛在电力物联网是应用于电网的工业级物联网，在线连接能源生产、传输与消费各环节的人、机、物，实现状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活，基于完全信息的数据驱动实现智能控制，通过全面感知和精准预测实现对随机性和不确定性的有效处理，通过泛在互联和智能应用对人的价值获取意愿和行为的有效理解，实现以客户为中心的精准需求预测和个性化服务[2]。

电力大数据来源于电力系统发电、输电、配电、用电、变电、调度各个环节，包括电网运行和设备监测数据、营销数据、电力企业管理数据，具有数据体量大、数据类型多样、价值高、处理速度快的特点。通过智能传感器将电力大数据通过无线通信接入统一平台，对数据进行共享、管理、分析处理，进而为电力系统的对内业务、对外业务提供可靠依据[3]。泛在电力物联网将电力系统的各个环节整合在一起，是新一代电网的重要支撑。

二、泛在电力物联网的应用展望

（一）促进清洁能源的高效利用

近年来，我国新能源快速发展，光伏发电和风电装机居世界首位，且新能源发电的装机占比不断提升，但三北地区弃风弃光现象严重。新能源的大规模并网受到客观技术，其波动性和不确定性是造成新能源大规模并网困难的重要原因[4]。泛在电力物联网可以结合人工智能为这一问题提供解决方案。一方面，泛在电力物联网依托泛在全息感知，采集发电环境的动态变化信息，分析处理后提供给发电设备的智能控制系统，便于做出最优响应，提升机组运行的稳定性；另一方面，采集新能源发电的数据，进行短期发电预测，为电网调度提供参考，提高电网运行的稳定性。多种类型的电源接入后，可通过虚拟电厂或多能互补的方式进行配置、组合，通过聚合用户侧可控负荷，提高电网可容量占比，提升新能源并网水平。泛在电力物联网通过电力市场交易的方式实现大规模新能源的跨省交易，缓解弃风弃光现象，促进新能源消纳。

（二）提高电网的经济稳定运行水平

负荷预测是维持电网的安全稳定运行工作的重要组成部分。随着分布式电源的推广应用，电网的潮流方向将不再是传统的单向模式。这对电力系统的潮流预测提出了更高的要求。对于泛在电力物联网而言，数据贯穿能源的生产、传输、消费全过程。得益于此，电网可以精准地掌控电力系统实时发电容量及负荷大小，结合大数据进行新能源发电容量预测及用户负荷预测，为电网调度经济合理地安排电网内部发电、检修计划等提供可靠参考。结合分时电价，泛在电力物联网可以为用户提供实时参考电价，用市场办法引导用户自主参与削峰填谷，提高有序供电质量。

物联网技术还可以应用在电力设备及输电线路的运行状态在线监测中。利用传感装置对电网各个环节中的电气设备进行信息深度采集，通过智能分析处理，对电气设备的运行状态进行评估，评估结果实时反馈给工作人员[5]。基于电能表及配变的停复电上报事件及运行信息，结合低压线路、配变、中压线路支线开关的状态信息，利用供电服务指挥系统智能研判分析功能，实现故障范围自动分析，以便实现故障就地处理、精准抢修。泛在感知技术还可以整合电力系统中的闲置资源，提供提高资源利用率的优化调度方案。泛在电力物联网服务于电网，在节约成本的同时保障电网的安全稳定运行。

（三）个性化服务

泛在电力物联网在服务于电网内部的同时，也可以为电力用户提供个性化能源综合服务。居民用户具有数量多、分布广泛、随机性强的特点。通过泛在感知终端，如非侵入式终端、家庭能源路由器、低压智能开关、智能互动终端等，深化对用户用电的信息采集，通过大数据对用户特征进行分析，构建用户画像[6-7]，挖掘客户的需求，更精准地为用户定制个性化服务。

随着电动汽车并网以及家庭光伏发电系统的技术发展，以住宅、办公建筑等为单位的灵活发电方式将成为电力系统的重要组成部分。用户既是电能的消费者，也可以成为电能的生产者向电网送电。泛在电力物联网可以利用接入电网的闲置电动汽车的储能效应，通过对数据进行深度处理，对电动车以及用户所发电能统一调度，优化资源配置，在提高效率的同时为用户提供更丰富的综合能源服务。

（四）电力数据共享服务

新能源大数据服务平台通过汇集发电侧、电网侧、用户侧相关的设备运行、环境资源、气象气候、负荷能耗等各类数据，面向发电企业、综合能源服务商等提供设备集中监控、设备健康管理、能效诊断等多样化服务。电力数据服务平台可以实现宏观经济预测、住房空置率计算、居民消费水平评估等服务，助力做出高效精准决策；可以实现企业信用评估、行业趋势研判、精准营销、商业选址规划等服务，帮助企业节支增效；可以实现优化用能建议、优质服务提升等服务，提升电力用户获得感；可以实现第三方数据公共服务产品标准开发生态环境，培育大数据运营“独角兽”企业。

三、结语

本文对泛在电力物联网的基本概念进行了阐述，对泛在电力物联网的发展从新能源消纳、电网的经济稳定运行、用户服务、电力数据共享服务四个方面进行展望。泛在电力物联网能够通过虚拟电厂和多能互补提高分布式新能源的友好并网水平；实现输变电、配用电设备广泛互联、数据共享，提升电网运行效率；以客户为中心，优化客户服务；打造数据共享服务，服务社会。泛在电力物联网是有效解决电力系统所面临的挑战的重要手段。

电力系统物联网整体建设虽具备一定基础但仍存在不足，数据质量不高且未有效贯通，电网大规模优化配置资源能力不强，对外开放共享合作不充分等。技术上在适用于泛在电力物联网的低功耗智能芯片、高精度微型智能传感及智能终端、一体化通信网络、物联网平台、网络信息安全、电力人工智能算法等方面还需突破。随着物联网、大数据、人工智能、5G、区域链等新技术逐步成熟，以及泛在电力物联网的建成，电网将转换为新型能源互联网，为社会发展提供综合能源服务。

参考文献：

[1]朱敏.我国新能源消纳困难的原因及其对策[J].中国物价,2019(3):18.

[2]杨东升,王道浩,周博文,等.泛在电力物联网的关键技术与应用前景[J].发电技术,2019(2):107-14.

[3].泛在电力物联网功能架构初探[J].通信电源技术,2019(7):110-112,116.

[4]程海花,寇宇,周琳,等.面向清洁能源消纳的流域型风光水多能互补基地协同优化调度模式与机制[J/OL].电力自动化设备:1-10[2019-09-17].http://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1318.TM.20190807.094

9.001.html.

[5]张彩友邹,冯正伟,焦晨骅,等.500kV变电站泛在电力物联网应用技术研究[J].浙江电力,2019(8):17-22.

[6]许志强,徐瑾钰.基于大数据的用户画像构建及用户体验优化策略[J].中国出版,2019(6):52-56.

[7]李琳,魏鑫,孙胜宇.居民侧智能用电泛在感知技术与多元精准服务研究[J].供用电,2019(6):10-15.

作者单位：

郑州电力高等专科学校