泛在电力物联网关键技术及其应用前景分析王涵王博胡凡凡钟山陈睿

泛在电力物联网关键技术及其应用前景分析王涵王博胡凡凡钟山陈睿

王涵王博胡凡凡钟山陈睿

国网安徽省电力有限公司岳西县供电公司安徽安庆246600

摘要：泛在电力物联网，是充分利用先进的、智能化的“大云物移智”等信息通信新技术，与新一代电力系统深度融合和相互渗透，实现电力生产与消费各环节实时在线连接，全面承载并贯通电网生产运行、企业经营管理和对外客户服务等业务，支撑我国能源互联网高效、经济、安全运行的重要基础。建设泛在电力物联网是电网公司由传统电网企业向综合能源服务商转型，具有里程碑意义的重大变革。本文对泛在电力物联网的概念特点、关键技术及应用前景等方面做了简要的分析。

关键词：泛在电力物联网；技术；前景

引言

近年来，随着社会经济的迅猛发展及能源需求的日益增长，能源供应的压力不断增大。同时，大量煤炭、石油等非清洁能源的使用所带来的环境污染问题也日益严重。因此，未来的电力系统必然将为可持续的全球经济增长提供高渗透率的清洁分布式能源。大量分布式能源的不断接入给电力系统的经济运行和安全管理提出了前所未有的挑战。物联网技术正处于应对这一挑战的最前沿，它可以通过泛在的感知技术赋予电力系统动态的灵活感知、实时通信、智能控制和可靠的信息安全等能力，不断提升电网运行控制和调度的智能化水平，持续深入提高各种类型能源之间的互动能力，从而使电网从单纯的电力传输网络向智能能源信息一体化基础设施扩展，将现有的电力系统转变为更高效、更安全、更可靠、更具弹性和可持续性的智能网络化电力能源系统。

1泛在电力物联网的概念

物联网的理念最早可追溯到1991年英国剑桥大学的特洛伊咖啡壶事件。1995年，比尔·盖茨在其撰写的《未来之路》一书中提到了物联网的构想，其中一些构想目前已成为现实，如数字网络电视、数字音乐产品、电子机票等。1998年，英国工程师KevinAshton首次提及了物联网的概念:“把所有物品通过射频识别(radiofrequencyidentification，ＲFID)等信息传感设备与因特网连接起来，实现智能化识别和管理。”2005年11月7日，国际电信联盟(internationaltelecommunicationunion，ITU)在信息社会世界峰会上发布了《ITU因特网报告2005:物联网》，正式提出了物联网的概念:“让每个目标物体通过传感系统接入网络，实现从随时随地的人与人之间的沟通连接，扩展到人与物、物与物之间按需进行的信息获取、传递、存储、认知、决策、使用等服务。”随后，物联网技术得到了快速的发展。2008年11月，美国IBM公司总裁兼首席执行官彭明盛首次提出了“智慧地球”这一发展理念。2009年1月，美国奥巴马总统公开肯定了IBM“智慧地球”的思路。

2泛在电力物联网的关键技术

2.1智能芯片

随着电力系统的不断发展，越来越多的计量、保护、变换、控制、监测、用电等设备接入电力系统，各种电力设备的运行产生了大量数据，目前多数现场数据采集设备仍然基于传动的工业采集装置，数据可靠性差，精度低，也使得终端设备的智能化程度低，而基于智能芯片的微型智能传感及智能终端可以充分解决这一问题，其具备高精度、低功耗、微型化、智能计算的特点，一方面可以完成设备信息的采集、提取及传递；另一方面通过本地边缘计算，实现终端智能化，完成本地自控，从而无需像传统设备一样只具备遥测摇信功能而不具备遥控功能。近年来，谷歌开发的EdgeTPU芯片、中科院开发的“寒武纪”芯片都具备海量数据处理与边缘计算的能力，这些智能芯片的出现将快速促进终端的全息感知与智能化。

2.2异构网络平台的互操作性和无缝融合技术

由于被感知对象的特性不同，传感设备的种类呈现多样化，而在不同的应用环境下，对应的标识技术、通信技术和服务需求也存在着明显的差异，因此泛在电力物联网是一个典型的异构网络。网络的异构化造成了网络平台连接的复杂性。经过多年的发展，物联网在应用过程中已有很多连接标准，对应于物联网的3个普及任务，可以大致将现有的物联网连接标准分为3类:(1)与数据相关;(2)与通信相关;(3)与服务相关。对于电力系统来说，如果上述三类连接标准缺乏互操作性，则数据表示格式、数据分发机制和数据管理平台，即对应于泛在电力物联网运行的各个环节———信息感知、传递和处理都将面临挑战。要应对这些挑战必须开发和实施全面的连接标准，这对于实现泛在电力物联网物理域和虚拟域之间的互操作性和无缝过渡至关重要。因此，需要借鉴现有的物联网连接标准，进一步提出适用于电力系统应用环境的网络连接标准，以实现差异化传感设备之间数据、通信和服务的互操作性，以确保多种类型异构传感网络在电力系统各个应用领域中的渗透和无缝运行。

2.3物联网平台

随着电力系统海量数据接入一体化数据平台，通过对大量数据的合理分析、深层挖掘，进而实现电力信息的有效利用。一体化数据平台应当具备大数据处理和云端计算，以及实现风光预测、电力系统故障诊断等的人工智能能力。目前百度的“天工”智能物联网平台，移动OneNET物联网平台，阿里link物联网平台等一体化数据平台相继在生产实践中展开应用。移动OneNET与“Hi”电展开合作，协助其解决“设备状态检测”、“设备位置监管”、“设备信息管理”、“反向控制设备”等问题；阿里云于无锡鸿山打造首个物联网小镇，实现小镇交通、环境、水务、能源等多个城市管理项目的在线运营。对于实现泛在电力物联网数据一体化平台的搭建，必须结合“大数据云计算人工智能”的物联网平台。

3泛在电力物联网应用前景

3.1保障电网安全运行

泛在电力物联网建设和发展可有效解决现阶段我国的电力存在能源分布不平衡、电网结构不合理、调节能力差等问题。一方面，利用数据共享和大数据分析等先进手段，依托运检智能分析决策系统，推动电网运维检修高度数据化和智能化，实现电网设备实时监测、主动预警、智能巡查、优化控制及高效管理。另一方面，对风能、太阳能、负荷进行实时监测，建立电力能源统一调控系统，提高电网灵活性和调节能力。此外，泛在电力物联网实物ID深化应用，可实现电网设备规划设计、采购、建设、运行等全环节、上下游信息贯通，提高精益化管理水平，保障电网安全经济运行。

3.2促进清洁能源消纳

目前我国的可再生能源的应用率比较低，风能、太阳能等清洁能源没有得到广泛和高效应用。由于风光发电的间歇性，部分地区因缺乏调频调相机组、电网灵活性不足等导致弃风、弃电现象。泛在电力物联网通过建设虚拟电厂智能管控平台，通过分布式清洁能源数据和用电负荷信息的计算、分析和存储，优化分布式能源与电力调度系统、电力交易平台互联互通，实现区域的协调控制，按需增减负荷，减少分布式能源并网冲击，从而有效促进清洁能源广泛、安全消纳。

结语

在国家电网有限公司大力提倡发展泛在电力物联网的背景下，本文对泛在电力物联网的基本概念、主要特点、关键技术和典型应用进行了分析与说明，为泛在电力物联网的进一步深入研究提出有益的参考。由于打造泛在电力物联网是一个长期的过程，因此本文提出的一些观点需要随着泛在电力物联网发展进行完善和修正。总之，“坚强”与“智能”并重是我国能源互联网发展的内在要求和方向，而“坚强”和“智能”这两者本身就是相互促进的。因此，可以预见，承载数据流的泛在电力物联网与承载电力流的坚强智能电网必将相辅相成、融合发展，形成强大的价值创造平台，共同构成能源流、业务流、数据流“三流合一”的能源互联网。

参考文献

[1]李向阳，喇果彦，向英，等．大云物移智等新技术在电网应用的研究［J］．电力信息与通信技术，2019，17(1):89-93．

[2]傅质馨，李潇逸，袁越.泛在电力物联网关键技术探讨[J].电力建设，2019，40（5）：1-12.