泛在电力物联网在电力市场应用中的展望

张庆旭

摘 要：随着电力体制改革的不断深化，电力用户借助分布式发电、储能系统和电动汽车等新兴技术已经具备了参与电力交易的能力，但传统电力系统的运行控制方式却难以适应新时代开放电力市场的需求。国家电网有限公司所提出的泛在电力物联网（ubiquitouspowerinternetofthings，UPIoT）战略可以实现电力系统各环节互连、状态全面感知和优化控制，是建设开放电力市场的有效技术支撑。首先，分析了新时代电力系统发展所面临的挑战以及建设泛在电力物联网的必要性，接着着重研究了泛在电力物联网在开放电力市场下的典型应用，最后对面向电力市场的泛在电力物联网关键技术进行了讨论。

关键词：泛在电力物联网;电力市场;优化控制;关键技术

0 引言

近几年，随着我国经济水平的不断提升，电力用户数量逐渐增加，分布式电网所面临的运行压力逐渐增大，为保证居民用电安全，以及电网正常运行，基础电网改革已经成为一种必然趋势，人工智能技术、尖端网络技术以及自动化技术的融合需要更加完善。因此，对泛在电力物联网的关键技术与应用前景分析有着鲜明现实意义。

1 新时代电力工业发展所面临的挑战

1.1电力系统结构的转变

随着技术的不断发展和环境问题的日益突出，当今电力系统在“发、输、配、用”等各个方面都发生了显著的变化。其表现为：发电侧逐渐从过去的传统能源集中发电方式转变为集中式发电与分布式发电、传统能源发电与可再生能源发电并存的方式，由于发电侧出现了大量的风力和光伏等可再生能源，导致系统电源侧的随机性和可调整性受到极大影响。输電侧逐渐从过去的以超高压电网为主网架的局部互连方式转变为以特高压电网为骨干网架的广泛互联方式，大容量、远距离的特高压交直流混合输电的出现，导致系统的运行特性和稳定特性发生重大变化。配电侧用户数量以及用电负荷种类的增多，导致配电网的网架结构和承载的功能正在发生改变，由于用户多样性的用能需求，配电网的角色已经由传统的单向电能提供逐渐转变为双向能量互动。用电侧随着智能终端、分布式发电和电动汽车的普及，其已经具备了一定程度的参与电网动态调整和电能供应的能力，用电客户的角色界定也越来越模糊。

1.2电电网公司角色的转变

伴随着电力体制改革和供给侧结构性改革的不断深化，电网公司和传统的电信运营商一样面临着被“管道化”的可能。过去的20年，是互联网和移动通信飞速发展的20年，然而在这个发展的风口上，不断崛起的是各大互联网公司，而提供基础服务的三大电信运营商不仅没有从中获得太多的红利，反而逐步失去了市场中的主动权。这是由于移动通信发展初期，运营商是典型的内容提供商，其直接与客户群体联系，为客户群体提供通话和短信等业务并收取费用。然而随着互联网时代的到来，移动数据流量成为了移动通信的主角，各大运营商所能提供的服务几乎没有差异。客户对于运营商提供短信和通话服务的粘性逐渐转变为对互联网内容的粘性，导致过去运营商直接面向客户的场景转变为互联网公司直接面向客户，而运营商只提供通信“管道”的现状。

2 泛在电力物联网的关键技术

2.1智能芯片

就目前我国电力市场发展情况而言，电网建设规模不断扩大，造成此种现象的主要原因在于电力市场需求不断增加，为满足高压力的电力传输活动，各类电力保护装置，以及电网检测设备被应用到电力系统当中，这些设备正常运行过程中，将会不断产生数据，而产出的数据包含着电网运行的重要信息，应该对其进行收集和处理，以求指导电网正常运行，但是传统的数据采集设备无法达到全部数据收集要求，并且收集质量并不高。而带有智能芯片的采集设备可以很好的解决以上问题，不仅可以降低设备应用时的能耗，还能提升收集和计算效率。因为此种芯片的优势众多，所以各个国家纷纷加大了该方面的研究力度以及投入，并且取得了良好效果。

2.2 LPWA与5G

对于电力系统而言，无论是海量数据的收集，还是大量数据的处理，都需要建立在良好的网络基础之上。随着电网建设规模的扩大，我国电力建设逐渐深入到高山以及森林等地区，但是这些地区的网络基础并不好。传统的电力物联网技术，对于信息的传递主要应用以太网进行有线传输，并不适合上述地区的应用与建设。而5G时代的到来，可以说为泛在电力物联网建设提供了技术基础，以5G为核心的LPMA无线传输形式，即具有传统技术稳定性，本身也具有高效性与便捷性。

3 泛在电力物联网的应用前景

3.1提升电网运行水平

我国无论是经济还是电力发展，都存在鲜明的南北差异性，立足于电力事业建设情况而言，电网整体架构不合理的问题较为明显。泛在电力物联网的应用刚好可以解决以上问题，应用时可以直接建立一个发电、输电全过程监管网络，进一步提升了电力检测水平与效率，保证电力运行安全。

3.2促进清洁能源消纳

就目前我国电力建设情况而言，清洁能源的发展与应用受到了社会各界的广泛关注，但是无论是风力发电还是光能发电，发展情况都并不良好，尤其是我国三北地区，光能以及风能的开发利用程度并不高。而在泛在电力物联网中，上述所提及的各类清洁能源的应用效率将会逐渐提升，之所以具有良好的资源消纳能力，是因为泛在电力物联网在建设过程中，加入了全息感知功能，此类功能可以实现资源之间的合理分配，指导消费者合理消纳清洁能源。

4 结语

综上所述，本文论述的泛在电力物联网虽然目前建设仍然没有完成，但是从其技术应用角度而言，可以为电力建设提供新的发展方向。其不仅仅会融合应用人工智能技术，还会涉及到云技术等，最终构成的是一个高质量、高稳定、高效率的综合系统，可以从根本上提升电力生产与运行安全性，推动我国电力事业可持续发展。

参考文献

[1]国网河北省电力有限公司副总经理、石家庄供电公司总经理周爱国.先行先试全面发力打造泛在电力物联网试验田[N].国家电网报，2019-05-23（003）.

[2]周倜然.以数字化转型推进“三型两网”战略全面落地——访国网湖南省电力有限公司董事、总经理、党委副书记李生权[J].中国电业，2019（04）：6-9.