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【摘 要】泛在电力物联网的概念最初由国家电网有限公司在2019年给出，旨在综合运用人工智能技术、物联网技术及大数据技术，通过融合网络资源，打造新一代精准化、智能化、自动化的电网系统，克服传统电力系统量测覆盖率较低等缺点。本文从泛在电力物联网概念、关键技术几个层面对泛在电力物联网进行阐述，并分析了泛在电力物联网的发展现状和前景。
【关键词】泛在电力物联网;概念;发展
1 引言
随着“坚强智能电网”、“能源互联网”＼等战略部署和建设的稳步推进，配电网需要承载的功能正在发生改变。尤其是高比例分布式可再生能源集群效应凸显、电动汽车普及、异质能源系统融合、用户侧多样性用能需求增长，配电网的角色已由传统单向电能提供商向双向能量流动与高级服务转变。现行配电网存在量测覆盖率低、网架结构不灵活、配网设备规模庞大但标准化程度低、间歇性能源与可变新型负荷接纳能力不足、用户多样化需求服务能力不足等诸多问题。因此，全面提升配电网的信息化与自动化水平，实现对配网运行状态的实时感知与精细化控制，并在此基础上向用户提供多样化差异性的用能服务成为当前配电网改造升级的当务之急。国家电网有限公司于2019年正式提出“打造全业务泛在电力物联网”的战略目标，其实质在于综合应用先进物联网（internetofthings，IoT）技术、人工智能技术、大数据存储与分析技术等新兴技术，与坚强智能电网深度融合，实现从能源生产、输送、调配、消费各环节中人与人乃至人与物、物与物的信息互联共享，全面提升电力系统优化运行水平，促进电力系统由原先单一电能供应商向智慧综合能源服务提供商角色转变。对于配电网而言，泛在电力物联网建设将极大程度提升配网运行状态的全面感知能力，保障分布式能源的友好接入，提高对新型负荷的弹性承载力，满足用户多样性用能需求，促进电网运营部门向枢纽型、平台型、共享型企业转型。
2 泛在电力物联网相关概念
配电网是连接发电厂和电力用户的关键，在当今能源转型的社会大背景下，电力生产商与消费用户间的关系已经由传统的垂直式发电-输电线-配电网-用户终端一体化体系转变为横向涉及电力、天然气、热能、太阳能等新兴能源等各种能源系统，纵向贯穿能源生产、传输、存储、消费、交易等各个环节的分布式多源互动体系。这种转变对电力网的稳定性和智能性提出了更高的要求，传统的电力系统存在量测覆盖率较低、配套设施冗杂且标准化程度较低、数据无法实现双向贯通、无法满足用户的个性化服务需求等诸多问题，迫切需要一种新兴技术实现智慧综合能源服务电力系统。
泛在电力物联网的概念具体定义如下：“泛在电力物联网将电力用户及设备、电网企业及设备、发电企业及设备、供应商及其设备、以及人和物连接起来，产生共享数据，为用户、电网、发展、供应商和政府社会服务，以电网为枢纽，发展平台和共享作用，为全行业和更多市场主题发展创造更大机遇，提供价值服务”[2]。泛在電力物联网旨在综合运用人工智能技术、物联网技术及大数据技术，通过融合网络资源，打造新一代智能电网，实现电网的精准化、智能化、自动化，实现人与物、物与物之间的信息互联和共享，实现信息和物理空间的融合。
3泛在电力物联网体系架构与功能
3.1平台层
平台层承载海量电网运行数据、用户侧用能数据以及其他能源系统数据的统一化存储与管理。其作用在于解决传统能源生产运行方式下存在的信息碎片化存储问题，打破信息孤岛现状，实现信息互联共享。通过搭建数据中心、云平台的方式，平台层对下完成网络层传输数据的实时收集与更新，对上则基于大数据存储与分析技术为各种特定的高级应用提供跨域共享数据资源，实现电力系统向电力和数据并重的发展方向转型。
3.2应用层
对于应用层，基于大数据的配电系统高级应用目前尚未真正部署实施。泛在电力物联网下，不同类型与来源的配电系统数据如何适配未来配电系统的各项高级应用仍需深入研究。通过研究数据融合技术、大数据分析挖掘技术、边缘计算技术与特定电力应用场景的适配问题来促进配电系统向泛在物联化、信息化、智能化方向过渡升级。此外，当前电力系统与其他能源系统的信息壁垒仍然存在，诸如综合能源协同优化、能源市场交易、车联网等新兴产业尚处于理论论证阶段。总之，泛在电力物联网的建设需要社会各方的广泛共同参与，协力开展技术攻关，以促进我国能源产业升级。
4 泛在电力物联网的发展建议
4.1电力状态感知
能源互联网状态感知是构建泛在电力物联网最为关键的一步，其状态感知数据的可靠性决定了系统决策及模拟计算的有效性。不同于传统物联网底层传感器网的基础构局方案，该层应当充分依托现有电力能源发输变配用各环节打下的坚实智能感知单元构建泛在电力物联网状态感知层。在发电侧，可依托以数值天气预报为基础输入数据的新能源功率预测平台，结合电力调度D5000系统，实现发电层单元信息实时多维接入，构建发电信息大数据监测与调控平台。在输变电侧则可依托第三代智能变电站结合SCADA/PMU等量测数据，实现变电站/输电网层级信息化设备智能感知。随着电力市场体制改革，主动负荷、电动汽车负荷的不断涌现，可以预见配电侧及用电侧在未来会存在爆炸式的信息数据，而这些数据一方面在提供大量有用信息资源的同时，另一方面无效、低质的数据源会造成信息分析维数及存储的灾难，甚至误导决策。因此，基于该部分的数据感知层一方面在收集大量数据的同时也要具备信息删减及简单聚合的能力，这部分是信息感知层的未来发展重点与难点。依托于国网现阶段打造的配网自动化平台、智能电表营销数据、综合能源互联网服务等平台，构建面向用户的泛在电力物联接口是未来亟需解决的关键技术攻克方向。
4.2信息交互与区域决策
作为信息感知层及全局决策层的中间层，应该充分挖掘5G信息通讯融合能力，构建基于北斗GPS系统的边缘计算服务集群，建设电力多载荷一体化卫星，以实现区域信息交互与区域决策计算。随着连接设备数量的大量增加，网络边缘侧会产生庞大的数据量。如果这些决策都由核心管理中心来处理，则在敏捷性、实时性、安全等方面出现问题。因此，推荐边缘式计算方案。边缘计算的思路来源于章鱼，类似于分布式计算。因此，将信息数据的处理、区域电网的运行甚至是一些重要政策的落地，由系统中心下放到边缘的节点上是颇为高效的泛在电力物联网建设方案。采用边缘式计算决策群可就近处理海量数据，从而实现大量设备高效协同工作，降低网络运行维护成本，实现智慧工业园区、智慧区域电力交易中心、智慧能源区域电力网。
5 结语
信息技术和人工智能的发展为传统产业转型升级提供了重大机遇。泛在电力物联网的建设将带来电力系统的技术变革、运行模式和增长方式等变革，从而推动能源和电力行业转型升级，具有广阔的应用前景。电力转型是能源革命的中心环节，能源互联网是解决我国能源问题的根本途径。
参考文献：
[1]林静，林柏.泛在电力物联网建设中的关键技术研究[J].通讯世界，2017（24）：185-186.
[2]马旭明.泛在电力物联网建设中的关键技术[J].信息技术与信息化，2014（11）：164-165.
（作者单位：国网山西省电力公司检修分公司）
【关键词】泛在电力物联网;概念;发展
1 引言
随着“坚强智能电网”、“能源互联网”＼等战略部署和建设的稳步推进，配电网需要承载的功能正在发生改变。尤其是高比例分布式可再生能源集群效应凸显、电动汽车普及、异质能源系统融合、用户侧多样性用能需求增长，配电网的角色已由传统单向电能提供商向双向能量流动与高级服务转变。现行配电网存在量测覆盖率低、网架结构不灵活、配网设备规模庞大但标准化程度低、间歇性能源与可变新型负荷接纳能力不足、用户多样化需求服务能力不足等诸多问题。因此，全面提升配电网的信息化与自动化水平，实现对配网运行状态的实时感知与精细化控制，并在此基础上向用户提供多样化差异性的用能服务成为当前配电网改造升级的当务之急。国家电网有限公司于2019年正式提出“打造全业务泛在电力物联网”的战略目标，其实质在于综合应用先进物联网（internetofthings，IoT）技术、人工智能技术、大数据存储与分析技术等新兴技术，与坚强智能电网深度融合，实现从能源生产、输送、调配、消费各环节中人与人乃至人与物、物与物的信息互联共享，全面提升电力系统优化运行水平，促进电力系统由原先单一电能供应商向智慧综合能源服务提供商角色转变。对于配电网而言，泛在电力物联网建设将极大程度提升配网运行状态的全面感知能力，保障分布式能源的友好接入，提高对新型负荷的弹性承载力，满足用户多样性用能需求，促进电网运营部门向枢纽型、平台型、共享型企业转型。
2 泛在电力物联网相关概念
配电网是连接发电厂和电力用户的关键，在当今能源转型的社会大背景下，电力生产商与消费用户间的关系已经由传统的垂直式发电-输电线-配电网-用户终端一体化体系转变为横向涉及电力、天然气、热能、太阳能等新兴能源等各种能源系统，纵向贯穿能源生产、传输、存储、消费、交易等各个环节的分布式多源互动体系。这种转变对电力网的稳定性和智能性提出了更高的要求，传统的电力系统存在量测覆盖率较低、配套设施冗杂且标准化程度较低、数据无法实现双向贯通、无法满足用户的个性化服务需求等诸多问题，迫切需要一种新兴技术实现智慧综合能源服务电力系统。
泛在电力物联网的概念具体定义如下：“泛在电力物联网将电力用户及设备、电网企业及设备、发电企业及设备、供应商及其设备、以及人和物连接起来，产生共享数据，为用户、电网、发展、供应商和政府社会服务，以电网为枢纽，发展平台和共享作用，为全行业和更多市场主题发展创造更大机遇，提供价值服务”[2]。泛在電力物联网旨在综合运用人工智能技术、物联网技术及大数据技术，通过融合网络资源，打造新一代智能电网，实现电网的精准化、智能化、自动化，实现人与物、物与物之间的信息互联和共享，实现信息和物理空间的融合。
3泛在电力物联网体系架构与功能
3.1平台层
平台层承载海量电网运行数据、用户侧用能数据以及其他能源系统数据的统一化存储与管理。其作用在于解决传统能源生产运行方式下存在的信息碎片化存储问题，打破信息孤岛现状，实现信息互联共享。通过搭建数据中心、云平台的方式，平台层对下完成网络层传输数据的实时收集与更新，对上则基于大数据存储与分析技术为各种特定的高级应用提供跨域共享数据资源，实现电力系统向电力和数据并重的发展方向转型。
3.2应用层
对于应用层，基于大数据的配电系统高级应用目前尚未真正部署实施。泛在电力物联网下，不同类型与来源的配电系统数据如何适配未来配电系统的各项高级应用仍需深入研究。通过研究数据融合技术、大数据分析挖掘技术、边缘计算技术与特定电力应用场景的适配问题来促进配电系统向泛在物联化、信息化、智能化方向过渡升级。此外，当前电力系统与其他能源系统的信息壁垒仍然存在，诸如综合能源协同优化、能源市场交易、车联网等新兴产业尚处于理论论证阶段。总之，泛在电力物联网的建设需要社会各方的广泛共同参与，协力开展技术攻关，以促进我国能源产业升级。
4 泛在电力物联网的发展建议
4.1电力状态感知
能源互联网状态感知是构建泛在电力物联网最为关键的一步，其状态感知数据的可靠性决定了系统决策及模拟计算的有效性。不同于传统物联网底层传感器网的基础构局方案，该层应当充分依托现有电力能源发输变配用各环节打下的坚实智能感知单元构建泛在电力物联网状态感知层。在发电侧，可依托以数值天气预报为基础输入数据的新能源功率预测平台，结合电力调度D5000系统，实现发电层单元信息实时多维接入，构建发电信息大数据监测与调控平台。在输变电侧则可依托第三代智能变电站结合SCADA/PMU等量测数据，实现变电站/输电网层级信息化设备智能感知。随着电力市场体制改革，主动负荷、电动汽车负荷的不断涌现，可以预见配电侧及用电侧在未来会存在爆炸式的信息数据，而这些数据一方面在提供大量有用信息资源的同时，另一方面无效、低质的数据源会造成信息分析维数及存储的灾难，甚至误导决策。因此，基于该部分的数据感知层一方面在收集大量数据的同时也要具备信息删减及简单聚合的能力，这部分是信息感知层的未来发展重点与难点。依托于国网现阶段打造的配网自动化平台、智能电表营销数据、综合能源互联网服务等平台，构建面向用户的泛在电力物联接口是未来亟需解决的关键技术攻克方向。
4.2信息交互与区域决策
作为信息感知层及全局决策层的中间层，应该充分挖掘5G信息通讯融合能力，构建基于北斗GPS系统的边缘计算服务集群，建设电力多载荷一体化卫星，以实现区域信息交互与区域决策计算。随着连接设备数量的大量增加，网络边缘侧会产生庞大的数据量。如果这些决策都由核心管理中心来处理，则在敏捷性、实时性、安全等方面出现问题。因此，推荐边缘式计算方案。边缘计算的思路来源于章鱼，类似于分布式计算。因此，将信息数据的处理、区域电网的运行甚至是一些重要政策的落地，由系统中心下放到边缘的节点上是颇为高效的泛在电力物联网建设方案。采用边缘式计算决策群可就近处理海量数据，从而实现大量设备高效协同工作，降低网络运行维护成本，实现智慧工业园区、智慧区域电力交易中心、智慧能源区域电力网。
5 结语
信息技术和人工智能的发展为传统产业转型升级提供了重大机遇。泛在电力物联网的建设将带来电力系统的技术变革、运行模式和增长方式等变革，从而推动能源和电力行业转型升级，具有广阔的应用前景。电力转型是能源革命的中心环节，能源互联网是解决我国能源问题的根本途径。
参考文献：
[1]林静，林柏.泛在电力物联网建设中的关键技术研究[J].通讯世界，2017（24）：185-186.
[2]马旭明.泛在电力物联网建设中的关键技术[J].信息技术与信息化，2014（11）：164-165.
（作者单位：国网山西省电力公司检修分公司）