泛在电力物联网优化与调控方法研究

泛在电力物联网优化与调控方法研究

白丽娜 李坤 周快

国网河北省电力有限公司邢台供电分公司 河北 邢台 054001

摘要：泛在电力物联网主要是以电力系统为核心，结合智能终端传感器、通信网、人工智能、云平台技术，构成的复杂多网流系统。泛在电力物联网通过交互人物信息、交互电力系统设备信息，实时将能源的消耗以及生产之间进行平衡，保障电网的经济安全运行;另一方面也可以促进电力市场的开放，实现供需交易的快速响应，以及清晰明了的电网资产评估。泛在物联技术与电力系统的结合，最终将会构建多方参与的能源生态体系。泛在电力物联网属于我国能源革命的第三次核心技术，同样也是促进未来能源朝着长期、稳健方向发展的重要因素。

关键词：泛在电力物联网；优化；调控方法；继电保护

1　泛在电力物联网概念

泛在电力物联网主要指将用户及其设备、电网企业及其设备、发电企业及其设备、供应商及其设备，即使人和物连接起来，通过数据共享，为用户、电网、发电、供应商和政府等提供服务。在具体应用过程中，泛在电力物联网依托电网的优势，在共享平台的基础下，为电力市场提供高效的能源服务。电力系统具有非常复杂的特点，提升电网运行的安全性、可靠性逐渐成为世界各国关注的重点话题。美国电力系统提出了“Grid2030”规划，希望实现“源－网－荷”通信网络的无缝连接，为信息的共享与互操作奠定基础，以提升电力系统的运行能力和资源管理水平。韩国、日本等国家也加大了信息网络和电力网络的研究力度，其目的是优化输配电设备、发电站和智能家居的配置，提升电网的信息化管理水平，实现电力能源的高级应用。我国国家电网“三型两网”战略旨在打造“枢纽型、平台型、共享型”企业，建设“坚强智能电网”和“泛在电力物联网”。2019年3月，国家电网进一步提出在2024年之前建设泛在电力物联网的目标。

2新时代电力工业发展所面临的挑战

2.1电力系统结构的转变

随着技术的不断发展和环境问题的日益突出，当今电力系统在“发、输、配、用”等各个方面都发生了显著的变化。其表现为：发电侧逐渐从过去的传统能源集中发电方式转变为集中式发电与分布式发电、传统能源发电与可再生能源发电并存的方式，由于发电侧出现了大量的风力和光伏等可再生能源，导致系统电源侧的随机性和可调整性受到极大影响。输电侧逐渐从过去的以超高压电网为主网架的局部互连方式转变为以特高压电网为骨干网架的广泛互联方式，大容量、远距离的特高压交直流混合输电的出现，导致系统的运行特性和稳定特性发生重大变化。配电侧用户数量以及用电负荷种类的增多，导致配电网的网架结构和承载的功能正在发生改变，由于用户多样性的用能需求，配电网的角色已经由传统的单向电能提供逐渐转变为双向能量互动。用电侧随着智能终端、分布式发电和电动汽车的普及，其已经具备了一定程度的参与电网动态调整和电能供应的能力，用电客户的角色界定也越来越模糊。

2.2发电企业角色的转变

与电网公司不同，开放的电力市场环境下，发电企业可以成立售电公司直接与用电客户进行交易，并具备了一定程度上的自主定价权。发电企业进入电力市场，一方面能促进企业降本增效，提高企业的经济效益。另一方面也使得企业面临市场化的挑战，增加了企业的经营风险。由于传统垄断式的运营方式所限，发电企业对于电力市场的了解很少，在电力营销和用户侧服务方面的经验非常欠缺。如何打开售电渠道、提高企业的市场占用率是发电企业立足开放电力市场必须解决的问题。

3电力物联网的实施策略

3.1提高电网安全经济运行水平

目前，我国电网存在能源分布不均，网架结构不合理，电网调节能力不足等问题。泛在电力物联网可以有效地解决这些问题，并通过物联网技术推动电力系统的发展，“发—输—变—配”各个环节的安全稳定运行。结合物联网技术，研发风能、太阳能、负荷实时监测以及功率预测系统，建立以火电机组为底层支撑的能源统一调控系统。结合物联网技术提高输电环节可靠性、设备状态自动诊断技术，利用智能传感及智能终端提升保护、通信等二次设备的感知能力以及终端智能，实现联合处理，数据传输，综合判断等功能，能够使电网的安全性、可靠性与智能化水准得以提升。结合电力物联网技术，建立智能配电管理系统(IDMS)，实现配网状态监测、智能巡检、快速故障诊断恢复、优化运行控制与管理全部在线;对于难以线上工作的现场作业环节，通过电子身份认证、电子工作票以及在线监督，可以降低人员冗余，提高工作效率。

3.2促进清洁能源的消纳

中国电网风电，光伏等清洁能源比重较低，三北地区放风，弃光现象严重。泛在电力物联网建设将极大地促进消纳清洁能源。结合物联网的全息感知，可以实现源，网络，负载以及存储之间的灵活交互;利用人工智能等技术，对风电、光伏进行超短期发电预测，结合负荷情况，通过市场激励用户主动参与清洁能源消纳;将分布式新能源聚合成实体，形成虚拟发电厂，以多能量互补的方式提高分布式新能源的友好并网水平以及电网可控容量的比例。并优化调度，实现跨区域协调控制，促进集中新能源跨省交易，分布新能源省级交易。

3.3打造智慧能源的服务平台

智能能源服务平台为网格以及用户提供了一个交互式平台。利用合理的商业模式与激励政策提升用户参与电力互动的积极性，通过电动汽车参与电网调峰调频对用户进行电价补偿，通过智慧能源服务平台将传统能源企业、园区工业、智慧城市、新兴企业全部纳入服务范围，通过电动汽车网络，光伏云网络，终端边缘计算等技术，提供新的能源服务，如互联网金融，大数据运营以及在线供应链融资，超越基本供电服务。从而建成涵盖发电运营、电网、政府、金融机构、第三方投资、用户、装置制造等在内的能源生态体系。

3.4提升电网资产管理水平

电网企业提出进行资产生命周期管理，以生命周期为成本管理的主线，实现资产物流，信息流以及资产价值流的集约化管理。实现资产管理以及精益管理的整个过程。随着电网规模的扩大，变速器，变压器以及配电设备的数量以及差动量的增加迅速增加，同样也复杂了运行条件，常规设备巡检通常都是通过电子设备以及人力来进行，巡检任务十分巨大，一方面对人力巡检提出了高的要求，另一方面设备巡检、管理、分析、评估的高度集中也迫切需要一种新的智能化手段。泛在电力物联网，利用实物ID数据，实现设备资产规划、采购、建设、运行等全方位在线评估，线下操作;与此同时，营销员、物资人员以及建设人员也可以利用实物ID的动态数据，实现帐户，卡片以及材料数据更新的独特性，完整性，准确性以及及时性，提高设备账、卡、物的管理水平。物联网物理ID技术可以实现设备资产管理的识别，感知以及信息传递，提高电网资产管理水平。

结束语

随着交直流输电规模的迅速扩大，分布式发电设备接入类型与数量快速增加，导致电网复杂程度不断提升，对传统电网形态提出了挑战。另一方面，人工智能技术的发展也对电网的功能以及运行方式提出了新的要求。因此，结合泛在物联技术将现有电力系统建设成泛在电力物联网是未来电力能源体系的发展趋势，也是当前阶段国家电网最紧迫、最重要的任务，而泛在电力物联网实施策略的研究，能够提升其安全防护技术，能够促使其发展朝着繁盛的方向前进。

参考文献

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