智能化背景下的电力物联网建设应用研究

摘 要：在智能化大潮席卷各行业的背景下，能源互联理念日益兴起，智能电网概念不断深化。2019年，“电力物联网”概念首次出现。电力物联网实际建设过程在节能减排、安全保证以及智慧供应等各个方面具有的突出优势，为电网建设和运行中的各项新技术提供了可能。其建设需将理论研究和工程实践相结合，实现规划和建设的统一性，保证运行的平稳性，从而发挥资源规模优势，提高能源的利用效率，为中国的能源产业改革发展提供保证。

关键词：电力物联网;智能电网;智慧供应链

中图分类号：F253        文献标志码：A      文章编号：1673-291X（2020）19-0146-02

一、相关背景

随着输电技术的日益发展，用电负荷的逐年提高以及众多新能源设施的引入，电网在调度和管理等各个方面的智能性和感知能力日益成为研究人员关注的重点[1～2]。美国电力科学研究院这一研究机构分别在1998年和2000年分别提出了复杂交互式网络/系统概念[3～4]，为智能电网技术的研究奠定了基础。此后，欧美各能源研究机构纷纷针对自身的发展环境和能源状况对新形势下的电网技术进行了研究和实践。

如今，在智能化大潮席卷各个行业背景下，能源互联概念日益兴起。能源互联网指的是一种新型生态化能源系统，各方都可广泛参与其中，主要将电力能源作为中心，同时实现各种能源、消费协同，及集中式、分布式协同。2019年“电力物联网”概念首次出现，其建设将显著提高电力系统的智能化程度，实现电力系统运行状态全面感知、优化配置各类资源和灵活提供多样化服务。本文综述了电力物联网在实际运行过程各个方面具有的突出优势，同时结合我国电网建设发展现状对电力物联网未来发展前景进行分析展望。

二、电力物联网的应用及其优势

（一）环保节能

随着生产力逐步发展和环境压力日益显现，各行业节能减排要求不断提高，对能源利用效率和传输损耗提出更高的要求。电力作为生产生活中必不可少的二次能源，在节能减排进程中占据着重要的比例。随着电力传输智能化不断发展，能源转换、特高压输电、柔性输电、智能感应等各项新技术层出不穷，为能源利用效率的提高起到关键的推动作用。

近年来，分布式可再生能源作为一种重要的能源发展模式被广泛关注。分布式可再生能源存在电网难以调度和消纳成本高等问题，电力物联网有助于挖掘可再生能源合理利用的巨大潜力。秦玉杰等基于电力物联网模型对风电、光伏为代表的能源以虚拟电厂形式纳入调峰资源，认为并网可平抑整体有功功率输出的波动问题，优化可再生能源发电成本，并能促进可再生能源的消纳[5]。通过合理的电力物联网建设可深度挖掘分布式可再生能源为电网和用户带来的价值和效益，一定程度上缓解发电和用电矛盾。该研究认为，虚拟电厂形式可基于电力物联网聚合多种分布式能源，并进行智能控制和商业互动，将有效促进清洁能源消纳。

柔性输电技术是用作灵活快速控制的新输电技术，主要综合电子电力、微处理和微电力，通信和控制等多种技术得以实现。由于电网扩展及经济发展，原有点对点功率传输已经无法适应新时期的大规模电网互联的要求，从而需电网可进行多点多电源供电[6]。由此可见，多端柔性直流输电系统可以凭借其灵活、可靠的输电方式、使得电网可以连接多区域风电场，应用前景非常之广[7]。南思博对城区柔性负荷需求响应参与方式和需求响应调度策略进行了研究，提出了适用于新型城区负荷的用电随机性建模方法，认为新型智能电网条件下的城区负荷包含多种柔性负荷设备，灵活性更高，可以有效提高运行效率，促进新能源消纳，是提供增值服务类售电公司参与电力市场的重要途径[8]。

（二）安全性

刘立明等对电力物联网络过程过程中的信息安全框架进行了论述，并主要针对相关安全风险的预测和相关安全系统的构建进行了研究，提出积极推进相关应用安全标准、权限政策、安全政策等编制实施，确保网络安全建设的一致性和可操作性[9]。高建等针对智能电网大量节点需要的大量密钥问题，提出基于密钥的分片组合技术实现有限密钥的扩展，强化通信系统抗破坏和抗入侵的能力[10]。该研究通过分析计算验证了该方法在利用有限密钥实现大量终端业务数据保密传输中的有效性。当智能电网产生较大规模的数据时，传统智能电网模型利用网关收集聚合数据的模式难以提供足够的存储及计算能力。因此，云计算模型被视为解决该问题的有效途径。陈思光等构建了一个适用于智能电网数据采集、傳输和处理的四层雾计算体系结构，在此基础上提出了针对智能电网的全新安全与隐私保护数据聚合方案，充分利用分散的计算、存储资源以达到更好的用户体验效果[11]。

（三）智慧供应链

在电网建设中，如何保证设备物资质量是至关重要的课题。传统的电网工程物资管理工作中往往可能存在类似于资源统筹不足、供需匹配度低、应急保障时效性不强等痛点，同时可能由于原材料价格波动、产能饱和等影响，存在履约任务重、供需矛盾大、管控难度高等困难。随着电力系统向深层次、广范围发展，电网的规模不断扩大，电力物资的种类和数量也随之急剧增长[12]，这使得电力物资管理难度增大，也对物资管理提出了更高要求。

智慧供应链是全新的技术与管理综合集成系统，该系统主要是在企业内部和企业外部之间构建，能够使供应链实现自动化、智能化和网络化三大特点，实现途径是现代物联网技术和现代供应链管理方面的理论、方法和技术的有机结合[13]。智慧供应链建设通过标准数字化智能采购、电子签章、数字物流、全景质控等技术[14]，全程记录物资在规划计划、需求提报、合同签订、合同履约、物资发货、物资收货、工程建设、竣工验收、设备运维、退役报废等环节的实物状态信息，在线监控物资所处的位置和状态，实现对资产全寿命周期的有效管控[15]。

三、结语

在新形势下，电力物联网的建设为电网建设和运行中的各项新技术提供了可能。首先，电力物联网能够克服传统点对点功率传输的限制，更加灵活地调控和整合多样性发电系统，整合分布式能源，从而提高能量利用效率。这一方面有利于水电、风电、光伏发电等新能源的开发和利用，另一方面能整合各种难以利用的短期能源及小规模发电设施，从而起到节能减排的作用。同时，电力物联网对于网内海量数据的高处理能力和快速反应性能有助于提高电网自身的稳定性和安全性。例如对于特高压输电等高新技术密集型系统，保证电网的平稳安全运行至关重要。高信息处理能力可以对电力系统日常运行的一些微小异常信号进行实时处理并快速定位，从而及时防止系统故障发生。另外，电力物联网能够利用大数据技术较好地整合发电企业、用电客户等各方的信息，从而进一步优化配置，降低成本，取得能源的最大化利用效果。下一步需将理论研究和工程实践相结合，实现规划和建设的统一性，保证运行的平稳性，从而发挥资源规模优势，提高能源的利用效率，为中国的能源产业改革发展提供保证。

参考文献：

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[2]  全球能源互联网发展初期——智能电网阶段[J].浙江电力，2015，（10）：73-74.

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[9]  刘立明，郝成亮.泛在电力物联网络信息安全建设框架浅析[J].计算机产品与流通，2019，（12）：74.

[10]  高建，陈文彬，庞建民，等.基于组合密钥的智能电网多源数据安全保护[G]//电信科学.北京：人民邮电出版社，2020.

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[14]  洪芳华，朱思达，蒋越.泛在电力物联网背景下供应链智慧监控与预警研究[J].中国管理信息化，2019，（24）：69-70.

[15]  马敏，王平，李梦渔.基于现代（智慧）供应链的重大电网工程智慧供应平台研究[C]//2019年电力行业信息化年会论文，2019.

收稿日期：2020-01-09

作者简介：田园（1989-），女，安徽阜阳人，经济师，硕士研究生，从事特高压工程建设物资管理、技术经济及管理、智慧供应链相关研究。