新型智能電能表支撐泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)策略研究

林強

【摘 要】泛在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是未來電力能源體系的發(fā)展趨勢，具備全息感知、泛在連接、開放共享、融合創(chuàng)新的特點，建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是當前階段國家電網(wǎng)公司落實"三型兩網(wǎng)、世界一流"戰(zhàn)略目標的核心任務(wù)。文章首先闡述了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基本概念和特征;其次，對新一代智能電能表提出了從滿足最基本的計量需求設(shè)備轉(zhuǎn)型為集計量、通信、數(shù)據(jù)采集、控制等多功能的新型智慧能源網(wǎng)關(guān)的技術(shù)需求，并分析新一代智能電能表的功能定位和設(shè)計需求;再次，分析新一代智能電能表在電動汽車有序充電、用電負荷特征智能分析、"多表合一"信息采集等支撐泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的典型業(yè)務(wù)場景中的應(yīng)用。最后，論述了支撐泛在物聯(lián)網(wǎng)工作的開展計劃以及未來的前景展望。

【關(guān)鍵詞】智能電能表;泛在電力物聯(lián)網(wǎng);應(yīng)用

一、智能電能表及泛在電力物聯(lián)網(wǎng)概述

智能電能表是我國智能電網(wǎng)建設(shè)中非常重要的設(shè)備，它的正常運行是智能電網(wǎng)系統(tǒng)中必不可少的環(huán)節(jié)。它具有良好的發(fā)展前景，根據(jù)我國智能電網(wǎng)建設(shè)的戰(zhàn)略目標來看，2020年將會在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)智能電能表的全面覆蓋使用。它實現(xiàn)了功能的智能化，通過一戶一表一卡的形式可以實現(xiàn)人機互助的管理模式，簡化了用戶繳納電費的程序，極大地縮短了用戶的繳費時間。智能電能表應(yīng)用計算機技術(shù)、信息技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，并以智能芯片為設(shè)備的核心，以更先進的用電計算和用電管理的模式為功能，從而滿足社會快速發(fā)展的需要，滿足客戶對用電個性化的需求。從近幾年我國智能電能表推廣的情況來看，在國內(nèi)的各個電力公司對智能電能表都進行了初步的應(yīng)用，新建筑工程是智能電能表使用的主要場所，對老舊建筑物中機械電表的替換工作還需要時間對其進行開展。

泛在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是未來電力能源體系的發(fā)展趨勢，具備全息感知、泛在連接、開放共享、融合創(chuàng)新的特點，建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是當前階段國家電網(wǎng)公司落實"三型兩網(wǎng)、世界一流"戰(zhàn)略目標的核心任務(wù)。文章首先闡述了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基本概念和特征;其次，對新一代智能電能表提出了從滿足最基本的計量需求設(shè)備轉(zhuǎn)型為集計量、通信、數(shù)據(jù)采集、控制等多功能的新型智慧能源網(wǎng)關(guān)的技術(shù)需求，并分析新一代智能電能表的功能定位和設(shè)計需求;再次，分析新一代智能電能表在電動汽車有序充電、用電負荷特征智能分析、"多表合一"信息采集等支撐泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的典型業(yè)務(wù)場景中的應(yīng)用。最后，論述了支撐泛在物聯(lián)網(wǎng)工作的開展計劃以及未來的前景展望。

二、新型智能電能表支撐泛在電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)策略研究

1、利用數(shù)據(jù)打下服務(wù)基礎(chǔ)。建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)首先需要充分挖掘利用電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。采集變電站、輸電線路、用電信息等各個方面的數(shù)據(jù)，并利用好能源互聯(lián)網(wǎng)的信息通信理論，結(jié)合通信原理與圖論等處理辦法，對數(shù)據(jù)進行歸一化、降維、重建等處理，從而為電力系統(tǒng)的優(yōu)化運行和協(xié)調(diào)規(guī)劃打下堅實基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)采集的主要方法是將充分兼容的感知裝置廣泛布置在電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)[4]，對關(guān)鍵電力設(shè)備的運行狀況進行感知、測量、監(jiān)控，從而為電網(wǎng)公司電力設(shè)備的管理提供了極大的數(shù)據(jù)支撐和便利。邊緣計算還將和云計算互補協(xié)同，進一步提高分析處理數(shù)據(jù)的快速性和準確性，讓用戶和電網(wǎng)以及用戶和用戶之間實時交互。搭建好數(shù)據(jù)服務(wù)以及數(shù)據(jù)傳輸平臺以后，在數(shù)據(jù)的有效利用上可以衍生出新的業(yè)務(wù)，比如對數(shù)據(jù)進行租賃、出售等。金融行業(yè)、科研機構(gòu)、高校對電力行業(yè)的原始數(shù)據(jù)有巨大需求，在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)完備的體系下，數(shù)據(jù)將不會成為掣肘行業(yè)發(fā)展的壁壘，可以實現(xiàn)相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展，也可以促進泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的不斷完善。

2、打造經(jīng)濟、安全電網(wǎng)。結(jié)合高速發(fā)展的機器學習方法和已采集的數(shù)據(jù)，研發(fā)新能源-負荷實時監(jiān)測和功率預(yù)測系統(tǒng)，建立以火電、核電機組為基礎(chǔ)的電力調(diào)度系統(tǒng)。結(jié)合實時采集運行中的電力設(shè)備的數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)自動診斷技術(shù)，可以感知設(shè)備的實際運行狀態(tài)，有針對性制定檢修策略，提高設(shè)備運行可靠性水平，從而提高供電的可靠性。結(jié)合泛在物聯(lián)的人機交互建立智能配電管理系統(tǒng)（IDMS），實現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)環(huán)節(jié)的線上化，通過電子身份、電子工作票等減少人員冗余，提高國網(wǎng)內(nèi)部工作效率[5]。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是由源、網(wǎng)、荷、儲、人等多方面參與的時空互動型網(wǎng)絡(luò)，因此，須實現(xiàn)能源資源的多目標優(yōu)化，既要滿足供需要求，還要考慮成本、價格、效率等問題。在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的背景下，通過對數(shù)據(jù)的感知，可以分析泛在物聯(lián)網(wǎng)各節(jié)點的特征及相互聯(lián)系，并采用優(yōu)化模型對資源的優(yōu)化問題進行解決，滿足用戶和業(yè)務(wù)的多樣化需求。除了在運行規(guī)劃方面對安全經(jīng)濟有保障以外，在與客戶進行溝通交流方面也發(fā)生了巨大變化。泛在電力互聯(lián)網(wǎng)將為電網(wǎng)搭建智慧能源服務(wù)平臺，在企業(yè)內(nèi)部提高辦事效率，實現(xiàn)線上登記、線上管理、自動檢查等;配送方面實現(xiàn)信息實時記錄，提高透明度與安全性;改變傳統(tǒng)的商業(yè)模式并出臺新型政策，將擴大服務(wù)范圍，為能源企業(yè)、工業(yè)區(qū)、私人用戶等提供線上基礎(chǔ)供電服務(wù)、金融服務(wù)、大數(shù)據(jù)管理等，構(gòu)建了包括政府、電網(wǎng)、用戶、金融機構(gòu)在內(nèi)的新型能源生態(tài)體系。

3、促進新能源消納。能源的產(chǎn)生、消費、傳輸環(huán)節(jié)都在由于社會的進步而發(fā)生轉(zhuǎn)變，近年來，大量的分布式電源接入電網(wǎng)，但由于風能和太陽能資源的間歇性、波動性、隨機性，使得電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行面臨巨大挑戰(zhàn)，同時也造成了大量的棄風棄光。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展，為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，促進新能源消納開辟了新的思路。利用人工智能技術(shù)，對新能源進行短期發(fā)電預(yù)測，降低調(diào)度的難度;異質(zhì)能源間可以進行信息交互，充分發(fā)揮能源互補優(yōu)勢，提高電力系統(tǒng)的靈活性，平抑風電、光伏發(fā)電的不確定性，有效解決棄風棄光問題，實現(xiàn)資源的優(yōu)化利用;通過數(shù)據(jù)交互，動態(tài)重構(gòu)配電網(wǎng)，實現(xiàn)最小棄風棄光等優(yōu)化目標;通過電力市場手段，引導用戶的用電行為，實現(xiàn)削峰填谷的目標;通過增設(shè)儲能裝置，基于數(shù)據(jù)共享平臺，實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲協(xié)同優(yōu)化，發(fā)揮儲能裝置的時效性，減少電網(wǎng)消納的壓力。

三、結(jié)束語

綜上所述，對新一代智能電能表提出了從滿足最基本的計量需求設(shè)備轉(zhuǎn)型為集計量、通信、數(shù)據(jù)采集、控制等多功能的新型智慧能源網(wǎng)關(guān)的技術(shù)需求，并分析新一代智能電能表的功能定位和設(shè)計需求。通過理論創(chuàng)新、技術(shù)研究和模式變革，終將實現(xiàn)建設(shè)世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)這一目標。

參考文獻：

[1]汪洋，蘇斌，趙宏波.電力物聯(lián)網(wǎng)的理念和發(fā)展趨勢[J].電信科學，2010，26（S3）：9-14.

[2]泛在電力物聯(lián)網(wǎng)緣何有魅力[J].河南電力，2019（04）：72-73.

[3]泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)大綱（節(jié)選）[J].華北電業(yè)，2019（03）：20-29.

[4]曾鳴，王雨晴，李明珠，等.泛在電力物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)及實施方案初探[J].智慧電力，2019（04）：1-7+58.

（作者單位：國家電網(wǎng)福建省電力有限公司莆田供電公司）