泛在电力物联网的应用浅析高崧耀

泛在电力物联网的应用浅析高崧耀

高崧耀

(国网山西省电力公司太原供电公司山西太原030012)

摘要:泛在电力物联网，就是围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。

关键字：泛在电力物联网；应用

1泛在电力物联网基本概念

泛在电力物联网是能源互联网建设中电力物联网的进化发展形态，“泛在”即为“广泛的存在”，是在数据来源和数据类型２个维度上对传统电力物联网概念的拓展。泛在电力物联网通过广泛布置末端感知节点，将物联网数据来源由电网侧扩展至发电侧与用电侧，并将温度、湿度等外部环境数据与市场报价、结算价格等交易数据纳人所采集的数据类型中，通过获取及共享电力生产、传输与利用全环节、多类型数据，实现对整个智慧电力生态圈内外的全面感知。因此，泛在电力物联网可定义为：应用“大云物移智”等现代信息技术和先进通信技术，在线连接能源电力生产与消费各环节的人、机、物，承载贯通电网生产运行、企业经营管理和对外客户服务的数据流与业务流，实现电力系统状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的新一代信息通信系统。

泛在电力物联网有六个积极作用。一是将有力支撑国家经济战略转型。建设泛在电力物联网就是为了实现能源互联网。在新一轮工业革命的背景下，工业互联网建设是我国经济发展战略转型的重要抓手。能源互联网是工业互联网的重要组成，是能源电力体系和互联网体系深度融合而形成的全面感知、全程在线、全要素互联的能源电力新业态，它体量大、覆盖广、动能强，将成为工业互联网在行业落地的典范，成为经济转型的动能和支撑。二是以感知智能的科学方法，提高可再生清洁的发电占比，实现我国能源结构变革，提高能源的安全和绿色水平，技术特性表明，实现源网荷储智能优化与协同，泛在电力物联网是一个必然路径。三是将通过能源体系各环节的全面感知，能源供给和消费的全面在线，实现优化配置，降低全社会的能耗。四是它将是一张巨大的物联网，把所有与电相关的物全面连接起来，将助力国家互联网与实体物联网的建设，驱动新一轮的互联网经济。五是它不仅是电力工业的基础支撑，也是科技创新的载体。泛在电力物联网建设的核心是数字化、网络化和智能化，将大量应用到先进的传感、感知及芯片、5G等先进技术的泛在通信网络平台，也将大量应用到人工智能的技术与算法。这将从应用的角度，促进核心技术在我国的成熟与进步。六是基础规模大，覆盖范围广，渗透能力强，将带动的不仅是电工电气产业发展，还能够以互联网效应来带动众多产业和社会经济发展，同时成为我国数字化建设的重要基础设施，为经济高质量发展提供新动能。

2泛在电力物联网的应用

2.1能有效控制可控负荷

可控负荷是在供电部门要求下，按合同可以控制用电时间的特定用户的负荷。电动汽车(EV)是一种非常特殊的负荷，因为电动汽车不仅可以作为负载，还可以作为发电机，对应充电(G2V)和放电(V2G)模式。大量的电动车接入电网，将对电网产生极大的冲击。尤其是下班归来的电动汽车集体充电带来的负荷量更是非常巨大，而且电动汽车充电也如新能源发电一样具有不确定性，无法精准地预测负荷。目前，家用充电桩的功率是7-10kW的，快充直流充电桩可以达到300kW，例如特斯拉的超快充。若1000万辆车同时充电，其功率将达到1亿kW。对电动汽车充电和放电的优化控制是必须的，泛在电力物联网技术是最优控制电动汽车充放电的有力支撑。

电动汽车充放电控制有三个适用条件。首先，电动汽车属于可控负荷，对其充电进行控制可以达到在时间上移动负荷，调整负荷曲线和响应新能源发电的目的。对于允许充电控制的汽车，给予电价优惠;其次，使用上达不到最佳充放电周期的电动汽车或者长时间闲置不用时，也会减少电池的使用寿命，适当的V2G有助于维护电池的寿命，同时车主可以获得收益，但是频繁的V2G模式会降低电池寿命，技术和经济上都是不可行的;最后，在紧急情况下，电动汽车可以作为分布式储能，保证就近的一级负荷供电，车主可以获得应急支援的高额补偿。

对电动汽车进行聚类分析，分类适当使用，将给电力系统和车主带来双赢。汽车的无线通讯和网络功能已经成熟并得到广泛应用，基本具备控制条件。对电动汽车的充放电优化控制，需对用户的行为模式进行分析，也需电动汽车和局域电网调度或智能发电厂的信息互通，这些都是泛在电力物联网需要解决的问题。

2.2促进实现分布式发电

随着光伏和风电成本的降低，分散式发电逐步兴起。分布式发电通常由电力用户建设，接入配电网。配电网将由原来的无源网络变成有源网络，线路的潮流方向可能随着电源出力发生变化，供电计划方法也将发生变化，主动配电网及智能发电厂等需要依托泛在电力互联网的相关技术来实现，合理优化的调配分布式能源和可控负荷。

用户可以从消费者变成产消者，自己安装分布式发电，例如屋顶光伏、自发自用、余电上网，参与到电力市场中来。

大量的分布式发电接入到配电网中，将给电网的安全稳定运行带来更大的挑战，市场模式也要作出相应的调整，以适应更多随机分布式能源。智能发电厂是把一个区域内常规电厂与分散式发电集合成一个利益体，总体协调规划的一种技术，将减少分布式发电给电网带来的冲击与调度困难问题。

综合能源系统也是分布式发电的一种协调控制手段，把燃气轮机、制冷制热等发电及可控负荷结合在一起协调控制。综合能源系统是指一定区域内利用先进的物理信息技术和创新管理模式，整合区域内煤炭、石油、天然气、电能、热能等多种能源，实现多种异质能源子系统之间的协调规划，它可以有效地提升能源利用效率，促进能源可持续发展。而泛在电力物联网的辅助，是该系统实现运行的必要条件。

2.3可减少弃风弃光

实现能源转型目标，是泛在电力物联网主要解决的一大问题。风电场、光电站、火电厂、水电厂和大型用户等已经和调度连接，通过智能电网的优化协同运行技术，让大规模能源间协调互补平抑随机能源波动，改善电能质量。泛在电力物联网连接用户和分散发电，尤其是可控负荷用户。把可控负荷和分布式发电有效控制起来，以实现源网荷协同，减少弃风弃光。当弃风弃光出现时，调动可控负荷吸纳新能源，当新能源功率出现缺口时，紧急情况下可短时间暂停慢充电动汽车的充电，暂停一些可停机的可控负荷，同时调动参与V2G的电动汽车与分布式储能向电网输送电能

3对泛在电力物联网应用建议

电力状态感知。能源互联网状态感知是构建泛在电力物联网最为关键的一步，其状态感知数据的可靠性决定着系统决策及模拟计算的有效性。不同于传统物联网底层传感器网的基础构局方案，该层应当充分依托现有电力能源发输变配用各环节打下的坚实智能感知单元构建泛在电力物联网状态感知层。在发电侧，可依托以数值天气预报为基础输入数据的新能源功率预测平台，结合电力调度D5000系统，实现发电层单元信息实时多维接入，构建发电信息大数据监测与调控平台。在输变电侧则可依托第三代智能变电站结合SCADA/PMU等量测数据，实现变电站/输电网层级信息化设备智能感知。随着电力市场体制改革，主动负荷、电动汽车负荷的不断涌现，可以预见配电侧及用电侧在未来会存在爆炸式的信息数据，而这些数据一方面在提供大量有用信息资源的同时，另一方面无效、低质的数据源会造成信息分析维数及存储的灾难，甚至误导决策。因此，基于该部分的数据感知层一方面在收集大量数据的同时也要具备信息删减及简单聚合的能力，这部分是信息感知层的未来发展重点与难点。依托于国网现阶段打造的配网自动化平台、智能电表营销数据、综合能源互联网服务等平台，构建面向用户的泛在电力物联接口是未来亟需解决的关键技术攻克方向。

参考文献：

[1]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.

[2]王秀强.国网转型:掘金泛在电力物联网[J].能源,2019(4):28-30.[3]