面向泛在电力物联网的综合能源系统规划模型

薛峰 邬超慧 邢炜

摘要：科学技术的发展，我国的电力事业的发展也有了一定的改善。2019年国网公司提出建设“三型两网，世界一流”能源互联网企业的重大战略目标，指明了电力企业今后前进的方向。而电网的传统业务和新兴业务的数据流和业务流，最佳的承载和贯通途径就是泛在电力物联网。而承载网又是泛在电力物联网发展的前提保障，由此可见，泛在电力物联网的发展，必须认真分析和推进电力传输网的技术发展。当前情况下，备受业界瞩目的是物联网的承载结构与业务多样化的技术方案。本文将从以下几个方面进行阐述。

关键词：面向泛在电力物联网;综合能源系统;规划模型

引言

泛在电力物联网建设一个重要方面便是实现更多终端小微设备的接入，使得数据的获取更加海量和多元化，实现数据流和能量流的深度融合，而综合能源系统是泛在电力物联网价值的重要实现形式。综合能源系统在其规划运行中涉及多种能源类型和海量数据，是一项复杂工程，因此面向泛在电力物联网建设进行综合能源系统的规划思考，提出综合能源系统规划的可靠性、经济性和区域差异性原则，建立了综合能源系统规划的基本模型，以及系统综合效益评价指标体系，并对系统规划运行的数据需求进行了分析，提出一套完整的综合能源系统规划思路方法。研究成果为我国综合能源系统的建设和实施提供理论依据。

1应用场景

POTN技术对传统电力通信网络的层级起到有效简化的作用，更加方便了网络管理和业务调度等。提供全方位、全业务且多元化的良好通信服务，让高安全、高可靠、大带宽的传输通道成为泛在电力物联网的有力支撑。在电网系统中的应用体现在以下几个方面。（1）因为VC的交叉连接，对虚通路的终结，低时延可实现毫秒级，特别适合实时性有很高要求的业务的传输，以及电力继保业务的传输。同时担负电网调度自动化的传输，也可以传输配电数据和命令。让接入网络的应急有所提升，对构件全新的智慧调控系统实施帮助，研究探索调控领域应用汇集的数据，对大型能源系统的构建程序进行全景认知，切实转变调控模式，即从生产调控模式转向生产服务融合模式。对视频识别技术和作业管控进行应用，达到智能管控的现场化。（2）因为分组业务的交叉，让容量扩展性和组网灵活性得以提高，以太网为典型的分组业务服务质量有了根本保障。例如：电力无线专网传输应用互联网协议回传业务的同时，更要担任配网230波动频率专网的互联网协议化回传业务的传输应用，同时要承载配网光纤接入技术回传业务，采集用电信息并对数据进行应用。同时要负责上传变电站智能机器人巡查的数据。让泛在终端安全数据实现共享，建设新一代信息通信基础构架，为泛在电力物联网提供坚实的物质基础。POTN技术具备协助应用研究的功能，实施目标是边缘物联安全代理，从而构建安全代理体系，内容是符合差异性业务场景周边物联网，实现泛在接入的终端层不同网络协议终端的安全共享。POTN更能对终端智能的升级和终端模块化的部署，促进跨业务同源数据的采集，深度覆盖用电侧和配电侧的采集监控、发电侧和客户侧大范围延伸。

2综合能源系统规划原则

1）可靠性。保障能源的持续稳定供应是人们对能源系统最基本要求。人们对能源供给可靠性要求随着生活水平的提升而逐渐提高，综合能源系统会涉及到风、光、气、冷、热、电等不同能源形式，电、气、热、冷等多种负荷在物理上直接与综合能源系统相连接，系统内部的设备种类更加多样，相较于单一能源系统结构更加复杂，因此确保综合能源系统达到可靠性标准十分重要。2）经济性。光伏和风电出力不确定性与波动性强，水电出力呈现较强的季节性等特性，使得综合能源系统运行面临极大的复杂性与不确定性。可再生能源与火电的互补效果在不同时期会存在明显的差异性，如果系统容量配置较小，则系统的可控性弱，出力互补效果难以保证;而扩大容量配置将会抬高投资成本，影响系统整体收益率。因此应充分考虑经济性与能源效率之间的平衡，在系统充分可控的基础上实现较好的经济性。3）区域差异性。综合能源这一能源开发利用模式具有较为明显的区域差异性，是基于对所在地区的资源禀赋情况与负荷特性进行深入研究之后，充分利用当地优势资源，结合实际情况设计最优综合能源系统建设方案，通過不同能源的多种组合方式，达到满足区域内服务对象的能源需求，并能够在极大程度上减少能源消耗与污染物排放。

3面向泛在电力物联网的综合能源系统规划

3.1二次设备网络化

智能变电站二次设备主要有测控保护装置，电子式互感器、合并单元、智能终端、交换机、故障录波、通信系统等。二次设备的网络化有利于一、二次设备间的连接。1）集成智能终端。集成智能终端是传统智能变电站中所使用的合并单元及智能终端设备的集成。合并单元是互感器与IED装置的接口设备，从各种设备和传感器收集信号，这些信号通过过程总线传输到其他设备;智能终端提供一次设备测量、控制，是保护控制一次设备的重要部件。2）保护测控装置。保护装置是通过SV网络来获取合并单元的数据，并通过GOOSE网络向智能终端发送跳闸命令。测控装置相较于保护装置最大的区别在于保护装置是瞬间响应电网故障，具有不可预见性。测控主要是通过操作或控制隔离开关、断路器，实现同期合闸，目前已经可以利用数台集群测控装置实现全站监控功能。3）网络通信。智能变电站中通信网络报文是实现各设备之间信息交互的方式，如过程层网络承载的是SV、GOOSE等报文，GOOSE通常用于传输与监控功能的相关信息，SV则用于传输电流和电压信号的数字样本。网络报文装置内部应用大量数据信息处理技术，用于实现各层网络间报文信息收集和实时异常分析。

3.2高效配置清洁能源，减少地理限制

目前，我国能源消耗中清洁能源的占比较低。由于风能、太阳能和部分清洁能源存在诸多的不确定性，使得电网的安全稳定运行受到较大影响，加之地理分布和人员聚集区域的影响，风能和太阳能等清洁能源没有得到有效利用。泛在电力物联网技术引入人工智能，对新型能源短期内发电实时预测，降低调度难度;全息感知对入网能源进行有效分配，实现源、网、荷、储的动态交互，形成虚拟电厂，互补传统能源与新能源之间的占比;通过市场询价，引导客户用电行为，实现削峰填谷。总之，泛在电力物联网的引入，可实现电力交易平台互联互通，减少地理限制，动态增减负荷，减少分布式能源并网冲击，从而实现清洁能源广泛高效配置。

3.3打造智能平台，保障电网安全运行

国网体系呈现出能源分布不均衡、网架结构科学性不足、电网自身调控能力有限等等问题，泛在电力物联网的建设和发展，将成功打造智能能源服务平台，通过大数据云模式下商业模式和市场激励政策，提高用户参与电力管理的主动性。一方面利用数据融通模式下的大数据分析，结合运检智能分析决策系统，推动电网运维检修高度数据化和智能化，实现电网设备由被动化解问题到主动预警、智能巡查的实质性转变;另一方面，通过智能终端来提升二次设备的全面感知性能，实现整体优化、整合评析等功能，注重提高电网的整体智能化和稳定系数，对风能、太阳能等清洁能源动态监测，并构建智能化发电、配电、输送监管体系，从而实现有效地对新能源进行管理的同时保障电网灵活安全运转。

结语

针对用户分类对能源的综合需求反馈来影响综合能源系统的运行设计，对系统内部组件容量配置比例进行规划，并提出一套综合能源系统规划的模型，下一步需要基于开放的能源系统丰富能源供应来源，完善系统规划模型，并基于所提出的数据需求获取实验数据来实现对模型的验证。

参考文献

[1]曾鸣.国家电网公司“三型两网”的战略内涵及实施问题[J].中国电力企业管理，2019（4）：54-56.

[2]曾鸣.泛在电力物联网与互惠共赢能源互联网生态圈[J].中国电业，2019（8）：22-27.