2.3 電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

2.3.1 智能電網(wǎng)新要求

社會生產(chǎn)生活離不開用電，隨著技術(shù)的發(fā)展與不斷進步，為了實現(xiàn)可靠的用電保障、滿足多樣的用電需求，智能電網(wǎng)需要具備堅強可靠、智能自愈、透明開放、經(jīng)濟高效、集成統(tǒng)一等特征。

1.堅強可靠

智能電網(wǎng)應具備堅強的體系架構(gòu)，保障供電的可靠性，即使在發(fā)生故障與擾動時，能避免大面積的停電事故，保持對區(qū)域的整體供電能力；在受到自然災害和極端氣候影響，或因外力破壞造成供電中斷時，能夠及時恢復供電，保證安全運行；具有完備的網(wǎng)絡與信息安全防護手段，確保運行不受計算機病毒滲透與破壞。

2.智能自愈

自愈是智能電網(wǎng)堅強特性的延伸，是指當電網(wǎng)設備或局部區(qū)域發(fā)生故障后，系統(tǒng)能夠獨立、迅速恢復正常運行狀態(tài)，并對故障元件進行隔離，將對用戶用電感知的影響降到最低。自愈特性的實現(xiàn)，需要物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算及人工智能等技術(shù)的支持。

自愈電網(wǎng)會在運行中持續(xù)針對自身進行評估，識別潛在問題，并采取應對措施進行修復。發(fā)生供電中斷后，自愈電網(wǎng)系統(tǒng)會及時采集故障數(shù)據(jù)，實現(xiàn)決策支持算法，控制斷電區(qū)域，快速恢復供電服務。

3.透明開放

智能電網(wǎng)應支持多種可再生能源發(fā)電設施的接入，形成分布式發(fā)電與微網(wǎng)接入多層結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)與用戶的高效互聯(lián)，進一步完善需求側(cè)管理功能。智能電網(wǎng)將使各類發(fā)電和能源存儲系統(tǒng)安全無縫地接入電網(wǎng)系統(tǒng)。一方面，分布式電源的接入可以減少地區(qū)對外來能源的依賴，同時提高供電的可靠性與電能質(zhì)量。另一方面，用戶安裝發(fā)電設備和電力儲能設施會變得更加簡便，甚至在某些情況下，可以將用戶從用電者變?yōu)榘l(fā)電者。當然，大型集中式發(fā)電廠作為智能電網(wǎng)電能的主要來源，仍然將發(fā)揮重要的作用，大型電廠需要繼續(xù)推進輸電網(wǎng)絡升級改造，增強遠距離輸電能力。

4.經(jīng)濟高效

電網(wǎng)的運營成本是衡量其智能化程度的重要標準。打造一張具有良好經(jīng)濟性能的智能電網(wǎng)，對支持電力市場和電力交易有效發(fā)展具有重要意義。精細化的電網(wǎng)運營模式的本質(zhì)是對資源進行更加合理的配置，減小能源損耗并提高能源的利用效率。

5.集成統(tǒng)一

高度集成與共享的電網(wǎng)信息，被統(tǒng)一的平臺和模型處理之后，可以實現(xiàn)對智能電網(wǎng)運營的標準化、規(guī)范化和精細化的管理，提升電網(wǎng)整體的可靠性與智能性。

2.3.2 智能電網(wǎng)同步發(fā)展

當前，全球正處于信息化建設的浪潮中，智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)是推動社會革命的重要支點，各個影響力較大的國家都在對其如何融合發(fā)展及如何更好地支撐經(jīng)濟建設進行了深入的研究。

電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)基礎設施快速建設，形成與各個垂直行業(yè)深度結(jié)合的基礎。“雙網(wǎng)結(jié)合”的趨勢已初步浮現(xiàn)，二者的結(jié)合其實是社會與技術(shù)發(fā)展的必然。智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)具有相同的需求驅(qū)動，都需要進一步降低網(wǎng)絡能耗，實現(xiàn)節(jié)能減排；都需要實現(xiàn)智能運營，提升網(wǎng)絡可靠性，實現(xiàn)對網(wǎng)絡末梢的“可視化”監(jiān)控。

在技術(shù)特征方面，二者也具有相似性與協(xié)同性。根據(jù)經(jīng)濟社會發(fā)展對未來電網(wǎng)的要求，智能電網(wǎng)應具備堅強可靠、智能自愈、透明開放、經(jīng)濟高效、集成統(tǒng)一的五大特征；相應的物聯(lián)網(wǎng)也應能夠?qū)崿F(xiàn)全面感知、可靠傳遞和智能處理。全面感知就是讓物品會說話，將物品信息進行識別，并通過網(wǎng)絡傳輸后臺，進行信息共享和管理；可靠傳遞就是通過現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡資源進行可靠的信息傳輸；智能處理就是通過后臺的龐大系統(tǒng)進行智能分析和管理。二者本質(zhì)相通，融合發(fā)展將實現(xiàn)能力互補與相互促進。

建設堅強智能電網(wǎng)要以堅強網(wǎng)架為基礎，以通信信息平臺為支撐，以智能控制為手段，覆蓋所有電壓等級的各個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務流”的高度一體化融合，即通過通信、信息、傳感、控制等技術(shù)的融合，實現(xiàn)在電網(wǎng)上的應用。智能電網(wǎng)需要通過終端傳感器在客戶之間、客戶和電網(wǎng)運營企業(yè)之間實現(xiàn)電力流、信息流、業(yè)務流高度一體化傳輸，實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取的實時、高速、雙向的效果，從而整體提高電網(wǎng)的綜合效率。而物聯(lián)網(wǎng)同樣是建立在大量豐富的傳感終端基礎上的，依靠通信網(wǎng)絡與智能處理控制技術(shù)，實現(xiàn)完善的物聯(lián)通信。智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)都需要將通信、信息、傳感、控制等技術(shù)進行融合，并實現(xiàn)合理應用，二者在實現(xiàn)手段上具有高度的一致性和相互借鑒意義。

綜上所述，智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)相通、特征相似、手段相關(guān)。因此我們可以認為，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是電網(wǎng)智能化建設的重要技術(shù)支撐。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能有效整合通信基礎設施和電力系統(tǒng)基礎設施資源，使信息通信基礎設施資源服務于電力系統(tǒng)，提高電力系統(tǒng)的信息化水平，改善現(xiàn)有電力系統(tǒng)基礎設施的利用效率。同時，智能電網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的重要應用領(lǐng)域。智能電網(wǎng)建設將成為拉動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，甚至整個信息通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強大驅(qū)動力，并有力影響和推動其他行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應用和部署進度，進而提高我國工業(yè)生產(chǎn)、行業(yè)運作和公眾生活等各個方面的信息化水平。

2.3.3 電力物聯(lián)網(wǎng)的應用

1.發(fā)電

在發(fā)電階段，物聯(lián)網(wǎng)與電力結(jié)合形成電力物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)對設備狀態(tài)的監(jiān)測、智能巡視與巡檢，在風電場景下的風力感知，以及實現(xiàn)生物智能發(fā)電和光伏發(fā)電等。例如，使用RFID、遙測遙感、無線通信技術(shù)等實現(xiàn)信息采集與共享，實時掌握分布式電源狀態(tài)，預估分布式電源功率變化以控制其出力范圍；根據(jù)系統(tǒng)需要，實現(xiàn)系統(tǒng)智能調(diào)度，消除分布式電源對電網(wǎng)產(chǎn)生的擾動。

2.輸電

在輸電階段，電網(wǎng)傳感器可以監(jiān)測傳輸線路的運行狀態(tài)，通過無線通信或電力線通信將信息傳輸給調(diào)度系統(tǒng)，并對傳輸損耗進行測量與控制。運維人員也通過相應系統(tǒng)在保證現(xiàn)網(wǎng)運行穩(wěn)定工作的基礎上對網(wǎng)絡進行適當優(yōu)化，有效降低傳輸網(wǎng)的損耗，節(jié)約能源消耗，提高電力傳輸效率。

3.變電

在變電階段，電力物聯(lián)網(wǎng)建立和完善傳感監(jiān)測網(wǎng)絡，精確感知高壓電氣設備狀態(tài)，同時對設備進行智能管理，以實現(xiàn)對變電站運行的全面監(jiān)控。傳統(tǒng)電網(wǎng)管理模式缺乏信息交換能力，區(qū)域變電系統(tǒng)之間各自獨立。為改善變電運維現(xiàn)狀，電網(wǎng)運營企業(yè)可以在傳感網(wǎng)測控數(shù)據(jù)平臺上建立智能檢測和輔助系統(tǒng)，將采暖通風、火災報警、安全警衛(wèi)、圖像監(jiān)視等各項功能模塊加入系統(tǒng)中。

4.配電

在配電階段，電力物聯(lián)網(wǎng)應具備及時告警反饋和保證電力安全供應的功能，形成可視化的現(xiàn)場作業(yè)控制和管理機制，同時具備對電力設施的防護和防盜保障，對設備與線路的智能巡檢等能力。配電網(wǎng)通信的特點決定了其不能使用單一的通信模式來實現(xiàn)通信，一般會使用載波通信、光纖通信、無線寬帶和無線公眾網(wǎng)通信等技術(shù)來實現(xiàn)。電力物聯(lián)網(wǎng)在配電主站與配電終端之間建立通信鏈路，實現(xiàn)配網(wǎng)通信功能，同時基于此實現(xiàn)配網(wǎng)自動化的遙控、遙測和遙信等功能。

5.用電

在用電階段，電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以支持智能家庭場景中各功能的實現(xiàn)。家電中的帶電設備集成智能用電芯片，電網(wǎng)通過接入的電器運行特性進行優(yōu)化，達到省電節(jié)能的目的。例如，在室內(nèi)無人的情況下，自動關(guān)閉照明設備，或根據(jù)階梯電價信息，在電價較低時啟動用電功能等。在計費和計量部分，使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，智能電表可以自行統(tǒng)計和處理電量，實現(xiàn)各種等級電能用戶的電費自動劃卡繳費功能，有效避免人工操作可能出現(xiàn)的誤差，節(jié)約了人力；同時能夠通過統(tǒng)計和分析電量情況來判斷“偷電”“漏電”等現(xiàn)象。

6.電力資產(chǎn)管理

電力物聯(lián)網(wǎng)可以幫助電力系統(tǒng)實現(xiàn)分布式電源并網(wǎng)后的經(jīng)濟調(diào)度，同時降低互動操作對于調(diào)度的影響。在對電力設備與資產(chǎn)進行編碼管理后，電力物聯(lián)網(wǎng)可以通過識別技術(shù)、無線業(yè)務分組以及傳感器網(wǎng)絡等來完成電網(wǎng)資產(chǎn)管理的感知、標識和信息的傳送，通過業(yè)務模塊來采集電網(wǎng)資產(chǎn)管理中的資產(chǎn)數(shù)據(jù)，把資產(chǎn)巡檢和清查等工作全面聯(lián)系起來，以此提高電網(wǎng)的資產(chǎn)管理和控制能力。