留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

泛在电力物联网的发展分析

周荔丹 曹祖加 姚钢 刘东

周荔丹, 曹祖加, 姚钢, 刘东. 泛在电力物联网的发展分析[J]. 现代电力, 2021, 38(2): 119-128. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0326
引用本文: 周荔丹, 曹祖加, 姚钢, 刘东. 泛在电力物联网的发展分析[J]. 现代电力, 2021, 38(2): 119-128. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0326
Lidan ZHOU, Zujia CAO, Gang YAO, Dong LIU. Development Analysis of the Ubiquitous Power Internet of Things[J]. Modern Electric Power, 2021, 38(2): 119-128. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0326
Citation: Lidan ZHOU, Zujia CAO, Gang YAO, Dong LIU. Development Analysis of the Ubiquitous Power Internet of Things[J]. Modern Electric Power, 2021, 38(2): 119-128. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0326

泛在电力物联网的发展分析

doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0326
基金项目: 国家重点研发计划项目(2018YFB2100100)
详细信息
    作者简介:

    周荔丹(1973),女,博士,副研究员,主要研究方向为物联网技术,电力电子技术在电力系统中的应用以及新能源发电,E-mail:zhoulidan@sjtu.edu.cn

    曹祖加(1990),男,硕士研究生,主要研究方向为风电变流器,E-mail:1102858241@qq.com

    姚钢(1977),男,博士,副研究员,本文通信作者,研究方向为物联网技术,电力电子技术在电力系统中的应用以及新能源发电,E-mail:yaogangth@sjtu.edu.cn

    刘东(1968),男,博士,教授,博士生导师,研究方向为物联网技术,能量管理系统和配电管理系统,E-mail:dongliu@sjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TM 732

Development Analysis of the Ubiquitous Power Internet of Things

Funds: National Key Research and Development Program of China (2018YFB2100100)
  • 摘要: 泛在电力物联网对于我国电网未来绿色健康发展意义重大。为阐明泛在电力物联网的意义,首先详细分析了泛在电力物联网的概念、建设目标和目前存在的问题。继而研究了其所运用的大数据、云计算、区块链和人工智能等技术及其在电力系统中的应用。最后,总结分析了泛在电力物联网的应用场景,并针对泛在电力物联网的未来发展提出了相关的建议。
  • 图  1  泛在电力物联网中的关键技术

    Figure  1.  Key Technologies in Ubiquitous Power Internet of Things

    表  1  截止2020年中国特高压直流输电工程项目建设情况统计表

    Table  1.   Construction statistics of UHVDC transmission projects in China up to 2020

    特高压工程名称 线路
    长度/km
    输送容量
    /万kW
    投运时间 途经省份
    云南—广州±800 kV特高压直流输电工程 1373 500 2010-06-01 云南—广西—广东
    向家坝—上海±800 kV特高压直流输电工程 1907 1280 2010-07-01 四川—重庆—湖北—湖南—安徽—浙江—江苏—上海
    锦屏—苏南±800 kV特高压直流输电工程 2059 1440 2012-12-01 四川—云南—重庆—湖南—湖北—浙江—安徽—江苏
    云南普洱—广东江门±800 kV特高压直流输电工程 1413 500 2013-09-01 云南—广东
    哈密南—郑州±800 kV特高压直流输电工程 2210 1600 2014-01-01 新疆—甘肃—宁夏—陕西—山西—河南
    溪洛渡—浙西±800 kV特高压直流输电工程 1653 1600 2014-07-01 四川—贵州—湖南—江西—浙江
    宁东—浙江±800 kV特高压直流输电工程 1720 1600 2016-09-01 宁夏—陕西—山西—河南—安徽—浙江
    山西晋北—江苏南京±800 kV特高压直流输电工程 1100 1600 2017-06-01 山西—河北—河南—山东—安徽—江苏
    酒泉—湖南±800 kV特高压直流输电工程 2447 1600 2017-06-01 甘肃—陕西—重庆—湖北—湖南
    锡盟—江苏泰州±800 kV特高压直流输电工程 1620 2000 2017-09-01 内蒙古—河北—天津—山东—江苏
    上海庙—山东±800 kV特高压直流输电工程 1150 2000 2017-12-01 内蒙古—陕西—山西—河北—河南—山东
    昌吉—古泉±1100 kV特高压直流输电工程 3293 1200 2019-09-18 新疆—甘肃—宁夏—陕西—河南—安徽
    准东—皖南±1100 kV特高压直流输电工程 3324 2400 2019-09-26 新疆—安徽
    下载: 导出CSV

    表  2  泛在电力物联网所采用的技术分析

    Table  2.   Technology analysis of ubiquitous power internet of Things

    技术名称优点缺点应用
    大数据技术优化决策能力;有效降低系统成本;提升效率和创新能力数据质量要求高;硬件要求高;存在网络安全风险;采集的信息合法性需要辨识电网检测与维护;设备运维分析;用电行为分析及需求预测;算法分析;电力大数据仿真等
    云计算技术优化运算性能;降低系统成本;可靠性高;扩展能力强;模快化存在网络安全风险;数据隐私安全性;平台潜在故障;应用软件的不稳定性;依赖网络电力系统云计算仿真;电力系统安全评估;电力系统规划;资源调度控制软件;服务器虚化等
    物联网技术资源利用率高;节省时间和成本;数据采集能力强存在网络安全风险;数据隐私安全性;通信兼容问题;网络的复杂性;应用软件的安全性电力设备信息采集及在线监测;电力资产管理;巡检人员的定位;远程数据传输;远程决策等
    5G通信技术可靠性高;数据处理效率高;易于管理;网络频谱更宽基础设施成本要求较高;信号穿透率差;数据安全和隐私问题无人机巡检;智能设备的在线监测;监控设备的数据采集;远程调度与控制;故障定位等
    区块链技术安全性和可靠性高;去中心化;开放程度高;匿名性不可篡改性;存在安全风险;网络传输质量要求高;监管问题;能耗问题电力交易;电网管理和系统运行;电力金融融资;电动汽车充电支付;企业财务管理
    人工智能技术准确性高;学习能力强;商业价值高;人类的独立性降低;用途的合法性;其他未知的风险电力系统仿真分析;构建专家系统和智能决策系统;故障识别;设备检测与管理;用户行为分析及预测等
    下载: 导出CSV
  • [1] 史连军, 周琳, 庞博, 等. 中国促进清洁能源消纳的市场机制设计思路[J]. 电力系统自动化, 2017, 41(24): 83−89. doi:  10.7500/AEPS20170614002

    SHI Lianjun, ZHOU Lin, PANG Bo, et al. Design ideas of electricity market mechanism to improve accommodation of clean energy in China[J]. Automation of Electric Power Systems, 2017, 41(24): 83−89(in Chinese). doi:  10.7500/AEPS20170614002
    [2] 中电联发布《中国电力行业年度发展报告2020》[EB/OL]. (2020-06-12)[2020-07-01]. https://www.cec.org.cn/detail/index.html?1-284214.
    [3] 国家能源局发布2019年全国电力工业统计数据[EB/OL]. (2020-01-20)[2020-07-06]. http://www.nea.gov.cn/2020-01/20/c_138720881.htm.
    [4] 王淑云, 娄素华, 吴耀武, 等. 计及火电机组深度调峰成本的大规模风电并网鲁棒优化调度[J]. 电力系统自动化, 2020, 44(1): 118−125. doi:  10.7500/AEPS20190128007

    WANG Shuyun, LOU Shuhua, WU Yaowu, et al. Robust optimal dispatch of large-scale wind power integration considering deep peak regulation cost of thermal power units[J]. Automation of Electric Power Systems, 2020, 44(1): 118−125(in Chinese). doi:  10.7500/AEPS20190128007
    [5] 中华人民共和国2019年国民经济和社会发展统计公报[EB/OL]. (2020-02-28)[2020-07-06]. http://www.gov.cn/xinwen/2020-02/28/content_5484361.htm.
    [6] 中国保持新能源投资第一大国地位 [EB/OL]. (2019-09-16)[2020-7-8]. http://chuneng.bjx.com.cn/news/20190916/107308.shtml.
    [7] BP世界能源展望2019年版 [EB/OL]. [2020-07-08]. http://www.bp.com/content/dam/bp/country-sites/zh_cn/china/home/reports/bp-energy-outlook/2019/2019eobook.pdf.
    [8] 陈胜, 卫志农, 孙国强, 等. 电-气互联综合能源系统安全分析与优化控制研究综述[J]. 电力自动化设备, 2019, 39(8): 3−11.

    CHEN Sheng, WEI Zhinong, SUN Guoqiang, et al. Review on security analysis and optimal control of electricity-gas integrated energy system[J]. Electric Power Automation Equipment, 2019, 39(8): 3−11(in Chinese).
    [9] 陈麒宇. 泛在电力物联网实施策略研究[J]. 发电技术, 2019, 40(2): 99−106.

    CHEN Qiyu. Research on implementation strategy of ubiquitous power internet of Things[J]. Power Generation Technology, 2019, 40(2): 99−106(in Chinese).
    [10] 国家电网《泛在电力物联网建设大纲》正式发布[EB/OL]. [2020-07-09]. http://www.chinasmartgrid.com.cn/news/20190311/632172.shtml.
    [11] 郑超, 马世英, 申旭辉, 等. 强直弱交的定义、内涵与形式及其应对措施[J]. 电网技术, 2017, 41(8): 2491−2498.

    ZHENG Chao, MA Shiying, SHEN Xuhui, et al. Definition, connotation and form of strong HVDC and weak AC and countermeasures for stable operation of hybrid power grid[J]. Power System Technology, 2017, 41(8): 2491−2498(in Chinese).
    [12] 李勇. 强直弱交区域互联大电网运行控制技术与分析[J]. 电网技术, 2016, 40(12): 3756−3760.

    LI Yong. Technology and practice of the operation control of large power grid connected with weak AC area[J]. Power Grid Technology, 2016, 40(12): 3756−3760(in Chinese).
    [13] CAO Z, HU H, CHENG X, et al. Research and application on the method of intelligent understanding and matching of power equipment information[C]//2018 International Conference on Network Infrastructure and Digital Content (IC-NIDC). China: IEEE, 2018.
    [14] 田猛, 董政呈, 王先培, 等. 目标冲突下电力信息物理协同攻击分析[J]. 电网技术, 2019, 43(7): 2336−2344.

    TIAN Meng, DONG Zhengcheng, WANG Xianpei, et al. Analysis of electrical coordinated cyber physical attacks under goal conflict[J]. Power System Technology, 2019, 43(7): 2336−2344(in Chinese).
    [15] 周峰, 周晖, 刁赢龙. 泛在电力物联网智能感知关键技术发展思路[J]. 中国电机工程学报, 2020, 40(1): 70−82,375.

    ZHOU Feng, ZHOU Hui, DIAO Yinglong. Development of intelligent perception key technology in the ubiquitous Internet of Things in electricity[J]. Proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering, 2020, 40(1): 70−82,375(in Chinese).
    [16] 李钦豪, 张勇军, 陈佳琦, 等. 泛在电力物联网发展形态与挑战[J]. 电力系统自动化, 2020, 44(1): 13−22. doi:  10.7500/AEPS20190726001

    LI Xinhao, ZHANG Yongjun, CHEN Jiaqi, et al. Ubiquitous power Internet of Things development exhibition form and challenge[J]. Automation of Electric Power Systems, 2020, 44(1): 13−22(in Chinese). doi:  10.7500/AEPS20190726001
    [17] 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, 40(2): 107−114.

    YANG Dongsheng, WANG Daohao, ZHOU Bowen, et al. Key technologies and application prospects of ubiquitous power Internet of Things[J]. Power Generation Technology, 2019, 40(2): 107−114(in Chinese).
    [18] 关于印发《电力行业内部控制操作指南》的通知[EB/OL]. (2015-01-22)[2020-07-09]. http://kjs.mof.gov.cn/zhengcefabu/201501/t20150122_1183211.htm.
    [19] 江秀臣, 盛戈皞. 电力设备状态大数据分析的研究和应用[J]. 高电压技术, 2018, 44(4): 1041−1050.

    JIANG Xiuchen, SHENG Gehao. Research and application of big data analysis of power equipment condition[J]. High Voltage Engineering, 2018, 44(4): 1041−1050(in Chinese).
    [20] YAN Y, SHENG G, QIU R C, et al. Big data modeling and analysis for power transmission equipment: a novel random matrix theoretical approach[J]. IEEE Access, 2018, 6: 7148−7156. doi:  10.1109/ACCESS.2017.2784841
    [21] WANG Xiaofeng. Application of cloud computing in power security monitoring[J]. Computational Methods in Sciences and Engineering, 2019, 19(1): 195−201.
    [22] 刘日亮, 刘海涛, 夏圣峰, 等. 物联网技术在配电台区中的应用与思考[J]. 高电压技术, 2019, 45(6): 1707−1714.

    LIU Riliang, LIU Haitao, XIA Shengfeng, et al. Internet of Things technology application and prospects in distribution transformer service area management[J]. High Voltage Engineering, 2019, 45(6): 1707−1714(in Chinese).
    [23] 王毅, 陈启鑫, 张宁, 等. 5G通信与泛在电力物联网的融合: 应用分析与研究展望[J]. 电网技术, 2019, 43(5): 1575−1585.

    WANG Yi, CHEN Qixin, ZHANG Ning, et al. Fusion of the 5G communication and the ubiquitous electric Internet of Things: application analysis and research prospects[J]. Power System Technology, 2019, 43(5): 1575−1585(in Chinese).
    [24] 张平, 牛凯, 田辉, 等. 6G移动通信技术展望[J]. 通信学报, 2019, 40(1): 141−148. doi:  10.11959/j.issn.1000-436x.2019022

    ZHANG Ping, NIU Kai, TIAN Hui, et al. Technology prospect of 6G mobile communications[J]. Journal on Communications, 2019, 40(1): 141−148(in Chinese). doi:  10.11959/j.issn.1000-436x.2019022
    [25] 李彬, 覃秋悦, 祁兵, 等. 基于区块链的分布式能源交易方案设计综述[J]. 电网技术, 2019, 43(3): 961−972.

    LI Bin, TAN Qiuyue, QI Bing, et al. Design of distributed energy trading scheme based on blockchain[J]. Power System Technology, 2019, 43(3): 961−972(in Chinese).
    [26] 杨挺, 赵黎媛, 王成山. 人工智能在电力系统及综合能源系统中的应用综述[J]. 电力系统自动化, 2019, 43(1): 2−14.

    YANG Ting, ZHAO Liyuan, WANG Chengshan. Review on application of artificial intelligence in power system and integrated energy system[J]. Automation of Electric Power Systems, 2019, 43(1): 2−14(in Chinese).
    [27] 袁汉杰, 李更丰, 龙涛, 等. 计及状态估计与可观性的电力系统可靠性评估[J]. 电网技术, 2019, 43(12): 4274−4283.

    YUAN Hanjie, LI Gengfeng, LONG Tao, et al. Power system reliability assessment considering state estimation and observability[J]. Power System Technology, 2019, 43(12): 4274−4283(in Chinese).
    [28] 国家电网公司发布《泛在电力物联网白皮书2019》[EB/OL]. (2019-10-14)[2020-07-11]. http://www.chinasmartgrid.com.cn/news/20191014/633935.shtml.
    [29] 2020年上半年全国机动车保有量达3.6亿辆[EB/OL]. (2020-07-18)[2020-07-20]. http://www.gov.cn/shuju/2020-07/18/content_5528056.htm.
    [30] 陈国平, 梁志峰, 董昱. 基于能源转型的中国特色电力市场建设的分析与思考[J]. 中国电机工程学报, 2020, 40(2): 369−379.

    CHEN Guoping, LIANG Zhifeng, DONG Yu. Analysis and reflection on the marketization construction of electric power with Chinese based on energy transformation[J]. Proceedings of the CSEE, 2020, 40(2): 369−379(in Chinese).
    [31] 王晛, 张华君, 张少华. 风电和电动汽车组成虚拟电厂参与电力市场的博弈模型[J]. 电力系统自动化, 2019, 43(3): 155−164. doi:  10.7500/AEPS20180211004

    WANG Xian, ZHANG Huajun, ZHANG Shaohua. Game model of electricity market involving virtual power plant composed of wind power and electric vehicles[J]. Automation of Electric Power Systems, 2019, 43(3): 155−164(in Chinese). doi:  10.7500/AEPS20180211004
    [32] 张祖平, 陈麒宇, 杨秀媛, 等. 大容量直流充电桩集群的调峰研究[J]. 发电技术, 2019, 40(1): 11−16. doi:  10.12096/j.2096-4528.pgt.18264

    ZHANG Zuping, CHEN Qiyu, YANG Xiuyuan, et al. Study of the group controlling on large-capacity DC charging piles for peak load regulation[J]. Power Generation Technology, 2019, 40(1): 11−16(in Chinese). doi:  10.12096/j.2096-4528.pgt.18264
    [33] 从车联无限到万物互联建设泛在电力物联网的探索与实践[EB/OL]. (2019-03-22)[2020-07-16]. http://shupeidia.bjx.com.cn/html/20190322/970435.shtml.
    [34] 中国铁塔首组自制梯次电池下线 [EB/OL]. (2019-09-11)[2020-07-16]. http://chuneng.bjx.com.cn/news/20190911/1006442.shtml.
    [35] 泛在物联智能供电-东北地区建成首个泛在电力物联智慧营业厅[EB/OL]. (2019-07-09) [2020-07-16]. http://s.hupeidian.bjx.com.cn/html/20190709/991362.shtml.
    [36] 程乐峰, 余涛. 开放电力市场环境下多群体非对称演化博弈的均衡稳定性典型场景分析[J]. 中国电机工程学报, 2018, 38(19): 5687−5703, 5926.

    CHENG Lefeng, YU Tao. Typical scenario analysis of equilibrium stability of multi-group asymmetric evolutionary games in the open and ever-growing electricity market[J]. Proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering, 2018, 38(19): 5687−5703, 5926(in Chinese).
    [37] 王宣元, 刘敦楠, 刘蓁, 等. 泛在电力物联网下虚拟电厂运营机制及关键技术[J]. 电网技术, 2019, 43(9): 3175−3183.

    WANG Xuanyuan, LIU Dunnan, LIU Zhen, et al. Operation mechanism and key technologies of virtual power plant under ubiquitous Internet of Things[J]. Power System Technology, 2019, 43(9): 3175−3183(in Chinese).
    [38] 虚拟电厂: 实现各方利益共赢的有效机制[EB/OL]. (2019-09-11)[2020-07-17]. http://shoudian.bjx.com.cn/html/20190911/1006466.shtml.
    [39] 刘明慧, 胡绍谦, 朱晓彤, 等. 智能变电站网络监视业务链分析展示方法[J]. 电力系统自动化, 2019, 43(4): 160−166. doi:  10.7500/AEPS20180313008

    LIU Minghui, HU Shaoqian, ZHU Xiaotong, et al. Analysis and display method of network monitoring business chain in smart substation[J]. Automation of Electric Power Systems, 2019, 43(4): 160−166(in Chinese). doi:  10.7500/AEPS20180313008
    [40] 黄伟, 葛良军, 华亮亮, 等. 参与双重市场的区域综合能源系统日前优化调度[J]. 电力系统自动化, 2019, 43(12): 68−82. doi:  10.7500/AEPS20181102007

    HUANG Wei, GE Liangjun, HUA Liangliang, et al. Day-ahead optimal scheduling of regional integrated energy system participating in dual market[J]. Automation of Electric Power Systems, 2019, 43(12): 68−82(in Chinese). doi:  10.7500/AEPS20181102007
    [41] 与泛在电力物联网协同融合综合能源服务迎发展新机遇[EB/OL]. (2019-04-02)[2020-07-17]. http://shupeidian.bjx.com.cn/html/20190402/972388.shtml.
    [42] 陈积光, 周蜜. 基于泛在电力物联网的智慧供应链研究[J]. 控制工程, 2020, 27(6): 1098−1102.

    CHEN Jiguang, ZHOU Mi. Research on smart supply chain based on ubiquitous power Internet of Things[J]. Control Engineering of China, 2020, 27(6): 1098−1102(in Chinese).
    [43] 耿海涛, 朱亚迪. 智能化联合循环电厂建设方案探讨[J]. 发电技术, 2018, 39(6): 520−525. doi:  10.12096/j.2096-4528.pgt.18101

    GENG Haitao, ZHU Yadi. Construction scheme discussionfor smart gas-fired power plant[J]. Power Generation Technology, 2018, 39(6): 520−525(in Chinese). doi:  10.12096/j.2096-4528.pgt.18101
    [44] 杨秀媛, 刘凤鸣, 陈麒宇, 等. 利益驱动的泛在电力物联网[J]. 现代电力, 2020, 37(1): 1−9.

    YANG Xiuyuan, LIU Fengming, CHEN Qiyu, et al. Profit-driven ubiquitous power Internet of Things[J]. Modern Electric Power, 2020, 37(1): 1−9(in Chinese).
    [45] 杨秀媛, 樊新东, 陈麒宇. 考虑振动区的水电厂控制策略及其在风水协同运行中的应用[J]. 中国电机工程学报, 2019, 39(18): 5433−5441.

    YANG Xiuyuan, FAN Xindong, CHEN Qiyu. Control strategy of hydropower plant considering vibration region and its application in coordinated hydro and wind power generation[J]. Proceedings of the CSEE, 2019, 39(18): 5433−5441(in Chinese).
    [46] 王建学, 李清涛, 王秀丽, 等. 大规模新能源并网系统电源规划方法[J]. 中国电机工程学报, 2020, 40(10): 3114−3124.

    WANG Jianxue, LI Qingtao, WANG Xiuli, et al. A generation expansion planning method for power systems with large-scale new energy[J]. Proceedings of the CSEE, 2020, 40(10): 3114−3124(in Chinese).
  • [1] 李志强, 何凤军, 郭强, 蒋维勇.  青南新能源集中送出地区动态无功补偿方案对比研究 . 现代电力, 2021, 38(1): 87-93. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0348
    [2] 孟明, 马辰南, 薛宛辰, 罗洋, 商聪.  基于多代理的综合能源系统分层分布式能量协调方法 . 现代电力, 2021, 38(2): 129-137. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0256
    [3] 薛佳诚, 唐忠, 盛锐, 赵铃光, 谢琳宇.  电力市场背景下基于主从博弈的新能源消纳模型 . 现代电力, 2020, 37(3): 270-276. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2019.0572
    [4] 董浩, 王宁, 陈堂龙, 李士宏, 胡本然, 段慧.  计及多类型交易的新能源与火电实时协调控制策略 . 现代电力, 2020, 37(1): 59-65. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2018.1452
    [5] 包广清, 周家武, 马明, 汪宁渤.  计及多能源分频互补的新能源并网调度优化 . 现代电力, 2020, 37(2): 145-151. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2019.0209
    [6] 林毅, 潘玺安, 林章岁, 艾欣.  含高比例核电的电力系统调峰技术综述 . 现代电力, 2020, 37(1): 51-58. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2019.0004
    [7] 商皓钰, 刘天琪, 卜涛, 何川, 印月, 丁理杰.  计及风电与光伏并网的电力系统运行风险评估 . 现代电力, 2020, 37(4): 358-367. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0112
    [8] 黄伟, 杨子力, 柳思岐.  基于物元可拓模型的特色小镇能源系统综合评价 . 现代电力, 2020, 37(5): 448-455. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2019.0620
    [9] 杨秀媛, 刘凤鸣, 陈麒宇, 周博文, 卜思齐, 徐智蔷.  利益驱动的泛在电力物联网 . 现代电力, 2020, 37(1): 1-9. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2019.1063
    [10] 周钰童, 华亮亮, 黄伟, 刘明昌.  计及电热交易的区域综合能源多目标优化配置 . 现代电力, 2019, 36(4): 24-30.
    [11] 张利军, 徐晨博, 范娟娟, 袁翔, 徐汶, 庄峥宇.  区域能源互联网多能系统规划决策关键技术及应用 . 现代电力, 2018, 35(4): 27-34.
    [12] 罗金山, 周泊宇, 张艳, 艾欣.  考虑储能的地区电网有功和电压联合控制策略研究 . 现代电力, 2018, 35(6): 1-8.
    [13] 曾楠, 许元斌, 罗义旺, 刘青, 刘燕秋, 张欢.  基于分布式聚类模型的电力负荷特性分析 . 现代电力, 2018, 35(1): 71-77.
    [14] 孙舟, 田贺平, 王伟贤, 潘鸣宇, 张禄.  含新能源接入的配电网中储能系统协调控制策略 . 现代电力, 2018, 35(1): 19-25.
    [15] 艾欣, 董春发.  储能技术在新能源电力系统中的研究综述 . 现代电力, 2015, 32(5): 1-9.
    [16] 张富春, 黄家栋, 周庆捷.  电力系统连锁故障快速风险评估模型研究 . 现代电力, 2014, 31(3): 56-60.
    [17] 许津津, 陶 华, 邹文聪.  负荷特性记录的综合方法研究 . 现代电力, 2011, 28(3): 33-37.
    [18] 崔珊珊, 张建华, 刘文霞.  复合遗传混合智能算法在配电网检修时间优化中的应用 . 现代电力, 2010, 27(1): 22-25.
    [19] 任博强, 蒋传文, 彭鸣鸿, 栾士岩, 林海涛, 靳 希.  基于改进遗传算法的含风电场的电力系统短期经济调度及其风险管理 . 现代电力, 2010, 27(1): 76-80.
    [20] 戴婷婷, 刘俊勇, 魏震波, 陈 烨.  基于复杂网络理论的电力系统脆弱性分析 . 现代电力, 2010, 27(1): 56-60.
  • 加载中
图(1) / 表 (2)
计量
  • 文章访问数:  108
  • HTML全文浏览量:  35
  • PDF下载量:  30
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-09-08
  • 网络出版日期:  2021-04-09
  • 刊出日期:  2021-04-10

泛在电力物联网的发展分析

doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0326
    基金项目:  国家重点研发计划项目(2018YFB2100100)
    作者简介:

    周荔丹(1973),女,博士,副研究员,主要研究方向为物联网技术,电力电子技术在电力系统中的应用以及新能源发电,E-mail:zhoulidan@sjtu.edu.cn

    曹祖加(1990),男,硕士研究生,主要研究方向为风电变流器,E-mail:1102858241@qq.com

    姚钢(1977),男,博士,副研究员,本文通信作者,研究方向为物联网技术,电力电子技术在电力系统中的应用以及新能源发电,E-mail:yaogangth@sjtu.edu.cn

    刘东(1968),男,博士,教授,博士生导师,研究方向为物联网技术,能量管理系统和配电管理系统,E-mail:dongliu@sjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TM 732

摘要: 泛在电力物联网对于我国电网未来绿色健康发展意义重大。为阐明泛在电力物联网的意义,首先详细分析了泛在电力物联网的概念、建设目标和目前存在的问题。继而研究了其所运用的大数据、云计算、区块链和人工智能等技术及其在电力系统中的应用。最后,总结分析了泛在电力物联网的应用场景,并针对泛在电力物联网的未来发展提出了相关的建议。

English Abstract

周荔丹, 曹祖加, 姚钢, 刘东. 泛在电力物联网的发展分析[J]. 现代电力, 2021, 38(2): 119-128. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0326
引用本文: 周荔丹, 曹祖加, 姚钢, 刘东. 泛在电力物联网的发展分析[J]. 现代电力, 2021, 38(2): 119-128. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0326
Lidan ZHOU, Zujia CAO, Gang YAO, Dong LIU. Development Analysis of the Ubiquitous Power Internet of Things[J]. Modern Electric Power, 2021, 38(2): 119-128. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0326
Citation: Lidan ZHOU, Zujia CAO, Gang YAO, Dong LIU. Development Analysis of the Ubiquitous Power Internet of Things[J]. Modern Electric Power, 2021, 38(2): 119-128. doi: 10.19725/j.cnki.1007-2322.2020.0326
    • 我国国土辽阔,自然资源充裕且潜力巨大。但是不同地区所拥有资源程度千差万别。矿产资源多分布于华北,西北及西南等经济不发达地区,而工业和能源消费却集中于东部沿海地区。电力工业不断发展,历经三次跨越式的电力体制改革,电力结构得到了进一步的优化,发电供应能力持续增强[1]

      2019年全国发电机装机容量为201006万 kW·h,相对于上一年,增长5.8%。非化石能源发电量加快增长。进一步推进了清洁能源发展和终端能源电气化利用水平,并通过优化需求侧管理持续推广了电能替代。但是,我国电网在发展的同时,仍然面临着一些问题和挑战。比如:电源与电网,交流和直流,输电和配电的协调问题;清洁发电仍然存在弃水、弃风、弃光等问题;电力体制仍需不断改革[2-4]

      根据国家统计局的数据[5],2019年我国电力装机结构中,并网风电增长14%、并网太阳能发电增长17.4%。当前,我国风电装机量、光伏和电动汽车保有量位居全球首位,未来我国仍将是新能源投资的最大市场[6]。BP世界能源展望2019年版,预计到2040年,世界生产总值将增加一倍以上,驱动力主要来自于发展中经济体。世界将持续电气化,电力消费增长强劲;届时,全球发电结构将发生实质性改变,可再生能源将会成为电力最大的来源,占全球发电行业的约30%。中国经济开展可持续发展的模式,将会成为世界最大的能源增量市场并将保持最大的能源市场的地位[7]

      泛在电力物联网的建设将全面提升电网系统整体的设备智能化水平,其可以利用多种现代化技术来建设能源生态系统[8]。本文首先介绍泛在电力物联网的概念,建设目标和目前存在的问题;其次给出泛在电力物联网中运用的相关技术及其应用场景;最后针对其未来发展提出一些建议。

    • 泛在物联是指无论在何时何地人和物之间都可以产生信息互联和交互。而泛在电力物联网是指电力用户及其设备、电网企业及其设备、发电企业及其设备、供应商及其设备、以及人和物的信息互联和交互。基于此,泛在电力物联网可形成巨大的能源生态体系。利用生态体系内的共享数据及相关的大数据等技术,可搭建多功能的共享平台。循环渐进可形成良性循环的生态发展模式,持续为整个行业和社会创造更多发展机遇。

    • 泛在电力物联网具有泛在化,智能化,平台化和共享化的特点。泛在化指未来泛在电力物联网连接范围广泛,将融合电力光纤网络,移动通信网络等;智能化指电力业务终端和消费终端的移动通信技术将日益信息化;同时随着智能芯片和软件、硬件的不断升级,各个终端设备的传输和处理数据的准确性和即时性将得到提升;平台化指泛在电力物联网将会形成一个巨大的综合服务平台。可以规范接口和技术连接的标准化,提升工作效率;共享化,指在泛在电力物联网的发展过程中,整个能源生态体系将产生海量的数据资源并实现能源数据共享服务。

      另一方面,泛在电力物联网和智能电网都属于第三代电力系统,与超高电压、大机组、互联电网为特征的第二代电力系统相比,具有接纳大规模可再生能源电力的能力;能源网络的安全性,可靠性更高、能源供应系统的配置更加灵活、终端能源的利用效率得到大幅度提升;电网覆盖范围进一步扩大,通过搭建包含能源、信息和电力的综合能源系统,实现城乡的覆盖,可以进一步提高用电需求侧的响应速度。泛在电力物联网的建设,将会有力推动能源结构的优化和能源消费的转型,是能源革命和绿色发展的重要环节[9]

    • 泛在电力物联网将因地制宜,积极应用大数据及人工智能等多种现代先进技术,完成电力系统各个环节的互联互通。一方面,提高数据传输的质量和管理水平,实现透明化管理。另一方面,广泛连接内外部服务资源,构建能源互联网生态和新兴电力服务产业。进而实现能源环节各设备的全面感知,将能源生态系统中每个部分相互连接起来。

    • 平台层,网络层,感知层和应用层组成了泛在电力物联网的基本技术构架。其中,平台层集成了数据中心和物联管理中心,可增强数据的采集及利用;网络层,利用多种现代技术,完成各种电力系统之间的链接;感知层,借助于智能化设备和先进的智能计算方法,完成电力系统各个环节数据的采集和流通;应用层,服务综合能源互联网生态环境和智慧化等新的平台。泛在电力物联网物联网的技术构架的建设,将加速信息的融通并提升整个电力行业的运营效率[10]

    • 目前,我国在华中和西南地区已建成多条特高压直流线路解决电力输送问题。截止2020年,中国特高压直流输电工程建设情况如表1所示。

      表 1  截止2020年中国特高压直流输电工程项目建设情况统计表

      Table 1.  Construction statistics of UHVDC transmission projects in China up to 2020

      特高压工程名称 线路
      长度/km
      输送容量
      /万kW
      投运时间 途经省份
      云南—广州±800 kV特高压直流输电工程 1373 500 2010-06-01 云南—广西—广东
      向家坝—上海±800 kV特高压直流输电工程 1907 1280 2010-07-01 四川—重庆—湖北—湖南—安徽—浙江—江苏—上海
      锦屏—苏南±800 kV特高压直流输电工程 2059 1440 2012-12-01 四川—云南—重庆—湖南—湖北—浙江—安徽—江苏
      云南普洱—广东江门±800 kV特高压直流输电工程 1413 500 2013-09-01 云南—广东
      哈密南—郑州±800 kV特高压直流输电工程 2210 1600 2014-01-01 新疆—甘肃—宁夏—陕西—山西—河南
      溪洛渡—浙西±800 kV特高压直流输电工程 1653 1600 2014-07-01 四川—贵州—湖南—江西—浙江
      宁东—浙江±800 kV特高压直流输电工程 1720 1600 2016-09-01 宁夏—陕西—山西—河南—安徽—浙江
      山西晋北—江苏南京±800 kV特高压直流输电工程 1100 1600 2017-06-01 山西—河北—河南—山东—安徽—江苏
      酒泉—湖南±800 kV特高压直流输电工程 2447 1600 2017-06-01 甘肃—陕西—重庆—湖北—湖南
      锡盟—江苏泰州±800 kV特高压直流输电工程 1620 2000 2017-09-01 内蒙古—河北—天津—山东—江苏
      上海庙—山东±800 kV特高压直流输电工程 1150 2000 2017-12-01 内蒙古—陕西—山西—河北—河南—山东
      昌吉—古泉±1100 kV特高压直流输电工程 3293 1200 2019-09-18 新疆—甘肃—宁夏—陕西—河南—安徽
      准东—皖南±1100 kV特高压直流输电工程 3324 2400 2019-09-26 新疆—安徽

      然而特高压交流线路建设较少使得我国电网强直弱交问题日益严重。在运行机理上,交直流电网的情况将会更加复杂,电力系统面临着直流双极闭锁,发电设备损坏,连锁故障等问题从而影响电网的整体安全和稳定[11-12]

    • 电力设备的智能化不仅可以整合多种先进技术,有利于构建更加现代化,高效率的能源生态体系,而且可以提升电网盈利能力和稳定性。

      我国还需要进一步开发能够提高设备测控功能、增强运行维护能力和质量的电气设备。目前,仍需研发的技术包括:一次设备和二次设备的智能化技术、智能用电设备的量测、监控技术、电力系统装置及传感器的在线监测技术、电网设备的通信技术,故障保护技术等[13]

    • 目前,电网企业只是选取了电力线路的关键节点来监控电网的安全运行。某些地方受到地形的限制,以及传感器占地面积较大、运输困难,尚未安装足够多的量测设备[14]。此外,仍需开发新的传感器技术。电网企业需要针对不同的用户侧,开发相匹配的传感器设备,并结合其他技术提升对用户侧的环境数据、消费数据的采集,并提高电网监测的质量管理水平[15]

    • 随着大量的设备和用户的相互连接,以及多种技术的融合,对电力系统整体的网络安全水平提出了更高的要求。

      电力系统涉及设备和用户范围广泛。一旦发生网络攻击或者存在软件漏洞引起安全问题,将会产生不可估量的经济损失并影响社会安全和稳定[16]。因此,电网企业应不断适时研发新的安全防御技术并升级网络安全系统,加强网络设备的运行和维护。同时提高管理人员的安全意识从而保障数据安全,确保电力系统稳定运行。

    • 由于泛在电力物联网所连接的设备众多,因此会产生海量的数据。与传统的电力数据不同,泛在电力物联网所产生的数据,来源差异性更大,范围更广泛。一方面,由于电网建设的阶段性以及运行状态的变化性,相关的信息平台上会堆积较多的多源异构数据。另一方面,由于电力系统所涉及的设备繁多,类型的差异性、生产厂家的差异性等情况较为突出。存在数据存储格式不同,接口规则不同等情况。这使得相关电力企业需要适时开发相应的数据分析技术,从而保障数据的及时安全存储,整合各类数据格式,实现对多源异构数据的高效分析处理[17]

    • 对于电网企业,泛在电力物联网将带来多方面的挑战。例如:在电网的运行调度、设备控制和管理体系上需不断改进;节能管理机制和方法需适时创新;电力生产运行方式、发电设备的资源配置和省间大范围电网安全运行方式需适度优化。此外,电网企业还需做好市场调研,同时做好信息化技术的储备和开发,实现数据资源的合理利用[18]

    • 泛在电力物联网采用的关键技术及其相互关系如图1所示。

      图  1  泛在电力物联网中的关键技术

      Figure 1.  Key Technologies in Ubiquitous Power Internet of Things

    • 大数据,即主流软件难以完全处理的海量资料。电力大数据,即在电力系统运行的过程中,全程会产生巨量的数据。

      通过合理利用电力大数据技术对数据流处理,电力企业可以对整个电力系统的数据进行分析和评价。在此基础上,通过大量的电力数据对比分析,可及时监测电能的各类运行指标。根据预警数据,及时发现各种安全隐患,保证各种设备的正常运行。此外,该技术还可以合理优化生产调度,预测新能源发电功率及用户用电功率、用电行为等方面[19-20]

    • 云计算是网格计算、分布式计算和并行计算的演化发展。其可以整合庞大的系统池,利用新的构架方法帮助用户合理的使用数据和处理器,灵活性较高,扩展性较强。

      云计算技术在电力系统中应用广泛。一方面,它可以与其他先进技术融合,实现电力设备的智能化。另一方面,由于计算性能出众,可以快速提升数据的采集效率。借助云计算技术,电网企业可按需使用不同的算法进行潮流计算,进而优化调度,及时发现特殊情况并排除安全隐患。

      此外,该技术还可与大数据等技术相结合,快速搭建电力电子仿真和各种电力系统模型来模拟各种事故,提高电力系统的安全性[21]

    • 物联网是指为了完成识别、监管等功能,使各种物体基于商定的协议,借助于一些传感设备和网络相连接并进行信息融通。

      在电力系统中,由于物联网技术的应用,使得设备、人员和网络之间的链接更加紧密,从而提升了整个电力系统的智能化水平和对信息的感知能力。该技术在电力系统中应用广泛。可以与现代通信系统融合实现智能化的配电网和变电站的动态在线监测等功能[22]

    • 5G即第五代移动手机通信技术。相对于4G,它将新的无线接入技术与现有的通信方式相结合,能够快速提高信息传输的效率,具有更快的响应时间和更大的系统容量。通过采用5G切片网络通信技术,可以选择超可靠低时延通信 (ultra reliable low latency communications, URLLC) 切片实现智能分布式配电自动化控制;选择Voice语音切片,实现高可靠性的调度通信和应急通信等功能[17]

      从现在到未来的一段时间,5G将会成为泛在电力物联网中信息快速传播的桥梁,其将实现各种信息技术的融合,增强设备的智能化、控制性能和对数据的传输、量测和分析能力。同时,该技术还可以助力智能电网,智慧城市和新能源发电等建设,革新商业形态和商业模式[23]。将来,由于通信行业技术的快速发展,在发展5G的基础之上,还可以研发利用6G技术来进行电力网络的相关建设[24]

    • 区块链实质上是去除中心化的数据库,同时它也是新型的计算机技术的应用模式,也融合了加密算法、点对点传输等技术。

      数据链技术并行处理能力强,采用分布式存储和核算,具有很强的独立性。同时,用户个人信息经过加密,在共识协议的基础上,可以绕开第三方,安全的进行数据交换。

      在电力系统中运用该技术,可以提高电网企业数据的保密性,保障电网信息系统的安全性;对于电力交易平台,可实现交易的公开透明,提升平台的公信力和交易效率,降低成本,保障客户的账号安全[25]

    • 人工智能是在数学,心理学,计算机科学和神经学等科目的基础上模拟和研究人类的理论、思考方式等方面行为的技术。人工智能的智能化程度高,可以不断的进行学习;持续完善学习模式,提高认知能力和方法;实现跨学科或者环境学习;机器人的智能性和自主能力会不断的提升,可实现团体机器人的智能融合。

      利用人工智能技术在电力系统中可提升数据分析能力,发现电网中薄弱环节并及时改善,做出更加准确的决策从而合理调配资源,提高系统稳定性;结合电力生产数据、气象数据及相应地理数据,构建专家系统或智能决策系统,在故障前及时检测出不良数据并发出预警,避免各种故障;合理学习气象学,心理学和经济学,预测新能源的发电量和客户的使用行为,提高电网企业的运营能力,为电力企业和用户节约能源等[26]

    • 除了以上介绍的几种关键技术之外,泛在电力物联网还包含其他各种技术,如边缘计算技术,临场感知与信息交互技术,感传一体化技术,数字孪生技术,一体化通信网络构架,统一物联信息模型,物联网标识解释体系,需求侧资源控制与服务,物联终端安全等。

      这些技术目前主要应用于电力系统智能设备的量测和交互、电力通信、电力数据的处理和电网企业智能化平台建设,能源生态系统的建设,系统安全的建设等方面。它们将强化电网企业对整个电力系统感知和控制,实现多种设备和系统之间的连接以及对各种资源的统一调度管理,优化网络资源的利用,提升整个电力系统的智能化水平、电气化水平和对能源的合理利用[27]

      泛在电力物联网所采用的技术分析见表2,由于涉及技术多,过程建设复杂,因此电网企业需规范使用各种技术,并注意提升技术的安全性和可靠性,从而稳固提高电网运行和管理水平。

      表 2  泛在电力物联网所采用的技术分析

      Table 2.  Technology analysis of ubiquitous power internet of Things

      技术名称优点缺点应用
      大数据技术优化决策能力;有效降低系统成本;提升效率和创新能力数据质量要求高;硬件要求高;存在网络安全风险;采集的信息合法性需要辨识电网检测与维护;设备运维分析;用电行为分析及需求预测;算法分析;电力大数据仿真等
      云计算技术优化运算性能;降低系统成本;可靠性高;扩展能力强;模快化存在网络安全风险;数据隐私安全性;平台潜在故障;应用软件的不稳定性;依赖网络电力系统云计算仿真;电力系统安全评估;电力系统规划;资源调度控制软件;服务器虚化等
      物联网技术资源利用率高;节省时间和成本;数据采集能力强存在网络安全风险;数据隐私安全性;通信兼容问题;网络的复杂性;应用软件的安全性电力设备信息采集及在线监测;电力资产管理;巡检人员的定位;远程数据传输;远程决策等
      5G通信技术可靠性高;数据处理效率高;易于管理;网络频谱更宽基础设施成本要求较高;信号穿透率差;数据安全和隐私问题无人机巡检;智能设备的在线监测;监控设备的数据采集;远程调度与控制;故障定位等
      区块链技术安全性和可靠性高;去中心化;开放程度高;匿名性不可篡改性;存在安全风险;网络传输质量要求高;监管问题;能耗问题电力交易;电网管理和系统运行;电力金融融资;电动汽车充电支付;企业财务管理
      人工智能技术准确性高;学习能力强;商业价值高;人类的独立性降低;用途的合法性;其他未知的风险电力系统仿真分析;构建专家系统和智能决策系统;故障识别;设备检测与管理;用户行为分析及预测等
    • 根据国家电网有限公司公布的白皮书,泛在电力物联网的建设将重点围绕电动汽车,新能源和金融等方面建设相应的服务生态系统并产生相应的各类应用场景[28]

    • 我国新能源汽车行业成长较快,截止到2020年6月,其保有量达到417万辆,其中电动汽车销量不断扩大,位列世界前列[29]。围绕电动汽车可构建智慧车联网平台,它将成为泛在电力物联网的重要组成部分之一,可链接汽车、充电桩,电网、企业、客户等,其具体应用场景如下:

      1)智慧充电桩的建设。它将用户与电网公司相连,可以采集用户、汽车和充电设施的信息。通过这种方式,电网企业可以远距离操控充电设施,统一汇总并整合交易信息流[30]

      2)可根据电网动态和电动汽车功率需求,及时优化电网调度并将电力系统的交易平台与电动汽车相连接,实现绿色电力交易和削峰填谷,进而提高可再生能源发电系统的可靠性和电能质量,解决间接性能源增加所造成的电网调度问题[31-32]。国网电动汽车公司,利用智慧车联网平台建立了船舶用电的岸电云网。它在车联网的体系中又增加了港口和轮船,进一步挖掘了新的业务价值,扩展了平台的功能[33]

      3)电动汽车退役电池的有效利用。随着电动汽车行业的持续成长,退役电池规模也将逐渐扩大。通过一定的技术将退役电池合理兼容组成储能电站可以实现废旧电池的梯次利用,有效减少储能成本,实现经济循环发展。目前,中国铁塔集团,通过有效利用废旧电池,已将梯次电池投入到5G通信基站的建设之中[34]

    • 泛在电力物联网的建设不仅可以提升电网的营销服务水平,还可以扩展售电业务。国家电网大连公司建成了泛在电力物联网智慧营业厅。可以实现全天自助办理业务并且提供多种综合能源业务的服务。同时,采用现代技术完成了智能排队、智能评价、媒体宣传等管理系统。宣传了电力企业的电力文化和国家的能源战略,同时提升了客户的服务水平[35]

      未来,随着更多新技术和智能化设备的加入,如全息投影仪,更高等级的智能机器人等,电网公司可以制定动态定价策略引导用户用电,实现削峰填谷,降低用户电费,优化电力系统运行。同时,电网企业可与天然气、自来水等其他能源公司合作,提供一窗多办的服务,增强电网企业与用户的互动能力,帮助电力企业聚集用户数据和用户画像,提升服务质量[36]

    • 虚拟电厂借助相应的计算机等技术完成分布式能源等装置与电网,电力市场相连。从而进一步实现智能调控供需平衡,推进电能替代等措施并提高新能源消纳的电能管理系统[37]

      德国虚拟电厂运营商Next Kraftwerke在电力交易、技术等方面积极开拓虚拟电厂的运营业务。其有效聚集低成本的光伏、风电等新能源,一方面使用内燃机、生物质发电等分布式能源为电网提供调频服务;另一方面,根据市场电力价格的实时波动调节分布式能源的出力实现类似于抽水蓄能电站的功能从而获得收益[38]

    • 不同于传统变电站,智慧变电站采用的技术更加先进。借助于技术优势,使变电站电气量、状态量等数据的采集更加准确高效,并加强了变电站的实时控制能力。另一方面,通过使用更多智能化设备,包括无人机、机器人等,提高了故障诊断能力。例如:无人机自动巡视,加强了信息的传输和共享等诸多功能。这些都使得变电站的工作效率、安全水平和供电质量不断提高[39]

    • 基于泛在电力物联网可以打造智慧综合能源服务平台。它将打破过去传统能源系统间的制度和技术等壁垒,连通电力行业的上下游产业链并可扩展建成涵盖政府、其他能源机构、金融机构、客户等在内的综合能源系统。同时,借助于融合的多种技术向客户提供综合能源服务,促进社会发展。进而优化系统管理与发电结构,促进新能源的消纳和行业的产业升级[17, 40]

      国家电网客服中心建成了包含绿色复合能源网运行调控平台和光伏发电系统、地源热泵等7个系统,完成了园区所用能源的综合调度和管理,并产生了一定的节能收益[41]

    • 智慧供应链是结合现代供应链技术及物联网技术和相应的管理方法,实现企业供应链的智能化,网联化等功能的综合供应链系统。其具有数字化程度高,数据感知能力强,供应链数据透明度高等特点。

      依托智慧供应链,可以对物资身份进行智能化管理、建立数字孪生的供应链系统模型,并搭建物资抽检、实施、检测等功能的综合检测平台。可实现物资资源信息的有效共享利用,供应配送的智能化和管理业务的信息化、自动化等功能。

      同时,智慧供应链系统可利用区块链技术,在供应商管理上制定智能合约,建立可靠透明的电力产品流转信息库;在电网企业内部实现区块链的审计信息化,提高审计结果的可靠性;在电网维护方面,有效记录并保护各种电气设备的数据信息,从而帮助电网企业及时发现故障并快速更换相应的电力设备,提高电网的安全性[42]

    • 智能化电厂采用物联网技术,人工智能技术,虚拟现实等现代化技术,同时结合控制和管理系统,实现电厂生产和管理的信息化、数字化和智能化。目前,智能化电厂主要应用体现在包含电厂经营和基建等方面的风险评估、风险识别的智能决策系统;包含物资安全、人员安全、财产安全等的安全管理系统;包含运行调度及优化、智能生产、智能监控等的运行管理系统;包含设备状态分析、故障诊断及检修维护等的设备管理系统。借助于标准统一,广泛采用了各种先进技术的泛在电力物联网、智能化电厂可以解决由于不同的设计方式以及众多差异性的数据接口标准造成的建设难题。通过建立能源生态体系,可进一步积累安全可靠的电厂运维数据,提升电厂的整体运维能力、数字化管理水平,降低煤耗,优化负荷,从而创造更多的经济收益[43]

    • 依靠泛在电力物联网和智慧综合能源服务平台,电网企业可以获得电力系统庞大的数据。通过整合分析从发电端到售电端的各个数据,结合气象条件和环境条件,可以因地制宜的开发出多种适合不同用户的用电服务。这将加快电力交易效率,为企业创造更多的价值。此外,基于海量的电力数据,电网企业可以扩展数据增值服务。如将电力数据应用于冷、热、气等不同行业,促进行业的数据融通;在确保数据安全的情况下,为金融、科研单位等提供数据租售服务,推动相关行业的发展[17]

    • 1)电力行业与国家的战略安全密切相关。政府应为电力公司出台更多的优惠政策,从而推动电网建设。一方面,税务机关可对在泛在电力物联网实验区盈利的相关公司实施减免税政策。另一方面,财政部可以建立相应的泛在电力物联网战略投资基金或引进其他资本共同支持电力建设。

      2)借助于“一带一路”能源倡议和国内高校建立的电力管理平台,政府可以及时组织全球高校和电力公司开展学术交流、举办进出口贸易展览以及探索有利于电力发展的活动,进而不断提升我国电网的建设水平和质量。在此基础上,还可以扩展和参与一带一路计划的国家之间的能源贸易,共同组建公司,并在符合条件的国家里,尝试开展国际间泛在电力物联网的建设,构建全球能源互联网,促进电能之间的相互传输。

      3)电网企业需持续完善平台建设和质量监督、技术升级等机制,对大规模新能源并网系统电源进行合理规划,防范建设过程中会出现的各种风险,保障电网的安全运行。由于泛在电力物联网融合平台较多并且革新了商业模式,建设过程中可能会出现技术变化或者应用场景的变化风险。同时,相关项目建成后可能未完成预期目标并出现市场化运作和管理系统滞后等风险。相关的电力企业应当充分做好项目规划和评估,规范标准化流程,提升平台和相关软件的安全及稳定性,加大网络的建设和维护工作,严控项目和产品质量并做出相应的应对措施。

      4)考虑到资源的合理分配和电网企业收益的最大化,泛在电力物联网的建设应包含相应的价值回收路径。如:输配电价价值回收路径,合理连接能源消费和能源供应方,结合风电火电打捆输送,风电水电协同运行以及热电厂的弃风蓄热等方式,优化输电方式,有效减少弃水、弃风和弃光问题,从而为电力行业增加效益,通过输配电电价回收部分建设成本;能源消费模式的优化,即从能源客户方的角度出发,针对不同用户的消费习惯和需求,联合设备供应商,提供不同服务产品。推动能源消费升级和行业发展[44-45]

      5)泛在电力物联网的建设包含的现代技术较多。电网企业需加大相关技术的研发能力,同时加强与优秀科研院所之间的合作,加大人才引进与培养,进一步推进相关技术的研发进度。另一方面,针对各种技术,政府应制定相关的政策法规来引导和监督相关技术行业的健康发展[46]

    • 泛在电力物联网的持续建设不仅有助于我国能源生态系统的建设和提升,而且有利于促进我国产业结构和技术升级,建立先进的现代化电网并持续构建世界一流的能源供应体系以及能源消费模式,进而促进能源革命,实现绿色发展。本文详细分析了泛在电力物联网的建设目标和存在的问题。此外,还讨论了泛在电力物联网的关键技术和各种相关的应用场景。最后,针对泛在电力物联网未来的建设提出了一些参考建议。泛在电力物联网是我国能源转型的关键环节,对电网的长远发展意义重大。

参考文献 (46)

目录

    /

    返回文章
    返回