浅析智能电网系统的发展与市场前景

湖北省电力有限公司老河口市供电公司 李建勇

信息时代建设背景下，智能电网系统在我国问世后得到了社会各界的一致好评。智能电网系统组建成本较低，通过控制总台的集中化数据分析与处理过程，不但可利用大数据实现对用户用电量的变化趋势预估，也可降低基层电力工作人员的工作难度，不但省去了抄表员需挨家挨户抄电表度数的麻烦，还规避了记录数据错误而给用电客户带来的不必要经济损失，通过高度可视的软件系统，用户端可直接了解用电情况，也可完成一站式缴费、报修服务，利用交互式数据通信技术，让用户的用电体验切实提升，但仍需用户直面和电力服务提供者面对的问题依然存在，这与日益增长的自动化用电需求相矛盾，故可通过探究未来智能电网系统发展趋势和行业前景方式，切实有效提升电力部门的服务能力和问题解决效率。

1 智能电网系统的发展趋势探究

智能电网系统在经过长期发展后，在看到早期出现的半自动化系统让部分人工操作得以免除后，电力部门的工作效率和服务质量得到了显著提升。以电力抢修过程为例，过去在出现突发性险情时，多借助用户拨打报修电话或来到线下营业厅告知等形式完成报修登记工作，整个过程不但费时费力，往往还需检修部门在后台接到请求后完成与报修用户的信息核对工作，早期半自动化系统仍未解决最棘手的效率问题，因此曾一度被人诟病。

随着移动互联网技术的普及，多数成年人可人手拥有一部手机，通过下载各式各样的应用软件以代替线下办事，通过线上渠道办理各项业务。用户获取电力服务的途径也变得更人性化，只需在具备上网功能的设备上下载电力系统应用软件，或通过浏览器Wap端访问地址等形式，即可实现数据的交互与各项功能的实现，业务受理模式在完全迁移到线上后，用户获得了极佳的体验感，也可将节省下的时间应用到其他领域，为打造便捷高效的电网服务做保障。

信息安全仍是智能电网系统在未来需要直面的主要问题，随着黑客技术的发展，破解用户网络的成本日渐低廉，与破坏某住户的用电软件、翻看用户隐私内容相比，若通过技术手段破解基层电力部门的用电系统后，实施数据的非法篡改或未经允许的查验时，都将给数据的正常使用带来风险。因此针对信息安全提出对当前系统的整改策略，系统整改方向可大致分为利用物联网技术和区块链技术两种。

物联网系统的建立不但可有效降低信息感知与获取难度，还将通过一系列有效的数据处理加工途径让数据得以被实时分享，互联网系统建立后，将让能接收获取信息的电子设备接入到同一网络内，利用大数据和相关计算系统，用后台集中化控制手段完成对数据的收集与加工。信息在物联网内部完成传输过程后，还会被回收到最初的收集中，任何信息的传输过程都需存在运输载体和接收方与发送方，在不同物联网建设思路下实际传输路径有所区别，但由于传输的起点和终点未曾发生变化，故采用何种数据处理技术、使用何种算法都将对数据传输与处理的效率带来影响。

基于物联网应用的智能电网系统一般具有应用层、感知层、传输层等不同层级，不但实现与个人网络的高速数据交互，还可通过高速连接接口将数据实时共享给控制端，个人用户与电表一一对应，确认彼此间的关系后在物联网系统中拟添加的设备数量后对相应物联网层级的具体设置方案加以描述。应用层不但可拥有各种操作功能，还可通过一系列加密技术让输送电过程具有高效便捷特点，一般还设置存储单元和一些与其他模块关联的接口，并通过内部数据加密算法对数据加密传输，内部设置地理信息位置判断系统，以确保检测到故障后可精准定位问题出现位置，进而完全实现了自动化控制。

感知层则获取系统的运行状态与采集信息，在执行器和传感器的共同作用下获取数据运行状态，期间完成相关数据的交互处理，将数据保存到存储器的储存单元内，利用通信技术搜寻对应的网关地址后以无线电波射频信号形式完成输出过程；传输层获取实时捕获的信息，并通过光电信号的转换完成一次信息传播过程。整个过程需要路由网关的加入，数据的采集与加工过程具有高效率特点，且整个智能电网系统的传感器组成结构较复杂，信息的传递过程存在一定人为不可控因素，技术的问世时间较短，信息之所以能够实时高效传递，也离不开感知层与传输层的可靠。

物联网技术背景下的智能电网系统在电动汽车充电领域有所应用，在用户驾驶电动汽车或混合动力汽车时，在用电量不足想找到距离用户最近的充电桩时，可通过电网系统配套软件或地图类应用得以搜寻，因不同汽车型号的充电插孔有所区别，国家电网充电站与其他汽车品牌专属充电站相比辐射范围更广、可为多种新能源车型提供充电服务，在用户驾驶到充电桩位置后即会根据计费规则检验用户注册信息，不同品牌的电池寿命与充电桩采集器对设备识别的正确率也会影响充电效率，在插拔充电装置期间，系统内部即完成一次数据交互过程，用户在登录软件时即可查看充电具体数据，并通过自动化无人缴费方式实现计费功能。

与物联网技术相比，以区块链为背景的智能电网系统将具有更高级的安全性与数据健壮性[1]。因区块链数据难以篡改，与用户用电数据具有唯一性的特点相仿，因此利用区块链技术打造智能电网系统也将具有一定可行性。区块链本身在连接节点和用户与系统的同时，因系统是一个相对分散的结构，不但可在内部严格记录数据访问记录，还可通过严谨复杂的数据结构建立数据之间的树关系、哈希图，对部分想恶意破坏数据的网络攻击者而言，因区块链每个区块内部是紧密相连、不易攻击的，攻击成本之大也让系统的安全性得以彰显。基于区块链技术的系统也将拥有良好的数据加密性，拥有数据操作权限的人员较少，系统的可控制性得到了良好保障。区块链不但具有严谨特点，因每个列表间的运算轨迹和行动路径是固定的，破坏系统成本较大，且对应节点与副本之间的关系紧密，在现阶段人工智能和大数据得以大面积应用背景下，更多开发者看到了比特币交易优势，将区块链技术应用到系统开发过程中。

一般基于区块链的电网管理系统存在数据存储功能、交互网络功能、电网功能、应用功能、组织管理功能[2]，其中数据存储功能对所有相关数据进行高效加密存储，确保用户用电信息的安全保密，并不易被无关人员查看。每组数据都被用区块的形式打包处理，且链表的指向是唯一的，数据内部结构的严密也让数据存储过程高效安全；交互网络功能内部包含通信的各项协议，在执行通信过程时节点也将工作，在传输期间通过管理员的设置将目标节点高效指向，进而在交换数据时利用区块优势发现网络内的所有可连接节点，进行数据传输过程；电网功能则对电网所属的电表和发电机高效连接；应用功能对各项规章制度进行存储，内部对程序基本规则和相关文件内容保存在对应数据节点上，并通过对应语句代码操作完成共识节点的执行过程；组织管理功能则对区块链内的所有组织结构提供管理协议，在节点不能完成独立运算以实现各项功能的同时，利用共识协议的计算优势解决实际运算期间存在的错误。

在消费者利用区块链系统加密签订合约时，首先由系统调用对应位置节点完成对合约的部署过程，后通过建立彼此关系，计算对应客户的用电金额等形式，将对应计算结果保存到数据单元内，并通过电网功能的数据交互完成消费者与电力交易部门的一次信息交互。目前可将相关区块链技术应用到电子合约的签订过程中，因相关文件协议具有极高的加密性，不但不易被外界获取信息内容，在相关客户安全意识较强的前提下，用户的数据安全性将得到良好保障，物联网条件的智能电网系统之缺点在区块链技术背景下被得以解决，不但有效保证了交易期间的数据安全与高度集成智能化，数据的各项操作计算过程也具有极高的安全性，未来还可将区块链技术在5G相关产业的加推下，进一步完成对手机应用的信息加密，让信息安全的愿景得以变成现实。

2 智能电网系统的市场前景分析

智能电网系统做为近年来的一大热门研究方向不但吸引了无数科研人员的注意，我国相关技术的飞速发展也让全世界为之瞩目与赞叹，伴随科技强国工程的建设，未来智能电网系统的应用面也必将进一步深化。以智能充电系统为例，在本文论述物联网和区块链两种技术为背景的电网系统后[3]，我国部分地区的电动汽车推广力度仍需进一步加强。

在看到部分地区存在“有车无桩”等问题后，在相关电力部门和地方政府的积极响应下，为节能减排考虑不但有效出台了各项新能源汽车优惠购置政策，还结合本地实际情况适当加密充电桩的设置，国家电网下属的充电站和充电桩遍及国内300多个地级市，在汽车行驶到南端天涯海角处，可通过国家电网的快速充电设备给汽车充满电的同时欣赏我国南方的独特风景，且充电桩对环境的要求较低，即便在我国严寒地区也可良好工作，但部分新能源汽车在接入国家电网的充电插口后曾存在反应慢或计费效率低等问题，还需未来进一步解决。

随着智能电网系统的进一步发展，未来小到每个用户的数据、大到控制台控制总台的数据，安全性都将得到进一步保证。智能电网系统组建成本低、应用范围广的特点不但得到了社会各界的广泛支持认可，其系统还拥有我国独享的各项专利。我国的智能电网系统组建水平已处于世界领先地位，这其中离不开我国电网工程师的默默付出，更来源于我国驾驶人对新能源汽车的认同感不断加强，但新能源汽车本身存在的电池老化、不易涉水等问题仍需在未来被进一步解决。

智能电网系统在做为一大朝阳产业吸引无数科研人员研究的同时，高校电气自动化等相关专业的开课深度也在随着智能电网系统的发展而不断深入，不但与时俱进开设了一批与实际应用场景契合度高、易上手理解的专业课程，部分地区智能电网系统的建设速度也不可想象，但现阶段受限于部分汽车生产厂家新能源汽车制造与售后保养服务的不完善，新能源汽车在充电时的充电速度仍有一定提高空间，且部分地区仍存在计费错误或计费后充电系统不工作等问题，都需经过多次内部系统迭代后，才得以让相关系统实现人们预期的各项新功能并具有良好稳定性，未来也将在新能源汽车充电桩的布局上加大建设力度，不但让新能源汽车的充电难问题得以解决，还将提升新能源车主在充电时的体验感，有效提升服务质量。

综上，智能电网系统在不同设计思路下有差异明显的实现方法，以物联网和区块链技术为首设计在现阶段更常见，展望未来还将继续提升数据传输安全性，以追求客户满意为电力部门服务目标。