泛在电力物联网关键技术及其应用前景分析刘文伟

泛在电力物联网关键技术及其应用前景分析刘文伟

关键词:泛在电力物联网;概念特点;关键技术;应用前景

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泛在电力物联网的基本特征

泛在电力物联网立足现有电网实体与通信技术,将不同能源系统物理互联、时空信息互联、商业互联相融合,具有全息感知、泛在连接、开放共享、融合创新的特征。全息感知是指通过RFID、传感器等,动态获取“发–输–变–用”各个环节不同设备、不同用户的状态信息。泛在连接指通过电力专网或移动网络将电力系统中所有设备、用户的信息和数据全时空连接。开放共享指在统一平台上利用智能技术对数据进行共享和管理,提高数据质量,挖掘有效信息,实现数据上下贯通,全方位实时交互。融合创新即通过不同设备、用户,不同时空信息,对内实现全业务在线,电网安全稳定运行。对外建成智慧综合能源服务平台,开拓电力市场,促进电力改革。

2泛在电力物联网关键技术

2.1智能化终端

目前电力物联网业务终端主要包括智能电表、输变电监测装置、配电自动化装置、调度自动化测点等。现有终端标准不统一,需建立统一架构体系,统一标准智能化终端研发,形成业务终端统一接入和管理:①需规范智能业务终端上联接口协议和数据格式,结合智能芯片精度高、体积小、低功耗等特点,推动新型业务终端规模化应用和存量终端更新换代、标准化接入。②需加快研究跨专业数据同源采集和多终端功能集成与跨专业复用,提升业务终端在线率。

2.2能源信息物理系统融合技术

为构建泛在电力物联网,需将电力网与设备物联网有机融合,从而实现系统高效化、一体化仿真。如何设计信息物理系统融合的架构是其中关键技术之一。现阶段不仅缺少融合的技术标准体系,也缺少面向能源互联网的信息物理系统融合模型与仿真方法。电信息与物联网信息不仅仅需要相互交互,更需要将两者信息融为整体,建立综合性仿真模型及实验平台,实现面向信息流、业务流和能源流深度融合的联合仿真。在综合考虑能源供给不确定性的基础上,研究全范围能源期望交互能力,量化评估多能节点、线路。

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提升电网资产管理水平

电网企业提出开展资产全寿命周期管理工作,以全寿命周期为主线的成本管理,实现资产的物资流、信息流、价值流有效合一的集约化管理,实现资产的全过程、精益化管理。随着电网规模的扩大,输、变、配电设备数量及异动量迅速增多且运行情况更加复杂,设备资产全寿命周期管理工作也愈发艰难。传统的设备巡检工作主要依靠人力或电子设备进行巡视,面对庞大的巡检任务,一方面对于人员巡检监督机制提出了更高的要求,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、物资人员和建设人员也可以利用实物ID的动态数据,实现帐、卡、物数据更新的惟一性、完整性、准确性和及时性,提高设备账、卡、物的管理水平。物联网实物ID技术可以实现设备资产管理的标识、感知和信息传送,提升电网资产管理水平。

3.3新一代人工智能技术

专家系统、神经网络、模糊集合及启发式搜索算法等这些传统的人工智能技术在电力系统中早已得到了广泛应用。近年来,随着深度学习在图像领域的突破性进展掀起了人工智能新一轮的研究热潮。自2016年以来,美国、英国、法国等发达国家先后提出了推动人工智能发展的工作报告。我国也于2017年7月颁布了《新一代人工智能发展规划》,提出将新一代人工智能(newgenerationartificialintelligence,NGAI)作为国家发展战略之一。以高级机器学习理论、大数据、云计算为主要代表的NGAI技术,具有应对高维、时变、非线性问题的强优化处理能力和强大学习能力,为突破因分布式电源、分布式储能、电动汽车等多种新型能源高比例接入引起的电网复杂非线性、不确定性、时空差异性等挑战提供了有效的解决途径。

结语

泛在电力物联网是支撑我国能源互联网高质量发展的重要保障,是电网公司由传统电网企业向综合能源服务商转型的重大转折点。泛在电力物联网建设任重道远,需要突破智能化终端、通信网优化、大数据分析等多项关键技术及重点任务。泛在电力物联网的建成将在保障电网安全运行、促进清洁能源消纳、推动综合能源服务等方面发挥积极深远的作用,为全球能源互联网建设奠定坚实基础。

参考文献

[1]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).

[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.

[3]林静,林柏.电力物联网建设中的关键技术研究[J].通讯世界,2017.

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