智能化技术背景下的电力物联网建设研究

田园

[摘    要] 在智能化大潮席卷各个行业的背景下，能源互联理念日益兴起，智能电网概念不断深化，“电力物联网”概念应运而生。本文综述分析了新技术条件下电力物联网建设所依托的技术背景，为其在电网建设和运行中的各项新技术提供可能。电力物联网建设需要将理论研究和工程实践相结合，实现规划和建设统一性，保证运行平稳性，进而发挥资源规模优势，提高能源利用效率，为中国能源产业改革发展提供保证。

[关键词] 电力物联网;智能电网;大数据;智慧供应链

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 21. 064

[中图分类号] TP393   [文献标识码]  A      [文章编号]  1673 - 0194（2020）21- 0145- 02

0      引    言

随着输电技术日益发展，用电负荷逐年提高以及众多新能源设施的引入，电网在调度和管理等各个方面的智能性和感知能力日益成为研究人员关注的重点[1，2]。美国电力科学研究院（EPRI）这一研究机构分别在1998年和2000年提出了复杂交互式网络/系统（CIN/SI）概念和“IntelliGrid”概念[3，4]，为智能电网技术的研究奠定了基础。此后，欧美各能源研究机构纷纷针对自身的发展环境和能源状况对新形势下的电网技术进行了研究和实践。

在智能化背景下，能源互联概念日益兴起，电力物联网概念应运而生。该网具备状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活三大特点[5]。电力物联网能够充分融合现代通信、大数据以及人工智能等技术，构建一个万物互联的信息物理融合系统，从而极大程度提高电力系统的智能性[6，7]。电力物联网的建设将显著提高电力系统的智能化程度，实现电力系统运行状态全面感知、优化配置各类资源和灵活提供多样化服务，为建立全球能源互联网迈下坚实的一步。本文综述了电力物联网所依托的技术背景，同时也结合我国电网建设的发展现状对电力物联网在未来的发展前景进行了分析和展望。

1      电力物联网依托的技术背景

1.1   信息技术

电力物联网对电力基础数据的采集、承载、分析和应用以及通信技术和方式提出了更高的要求。而近年来信息技术的蓬勃发展，尤其是5G技术的问世，给智能电网和电力物联网的建设提供了可靠的保证[8]。电力物联网能够将发电厂、电网、供应商和用户的信息进行共享，并及时进行反馈，从而激发出新的产业模式，在能源利用的全流程起到枢纽作用。5G网络具有超高带宽、超低延时以及超大規模连接等特点[9]，与以往的信息技术相比具有显著的优势。以5G技术为代表的新一代信息技术将改变行业的运营方式，提升行业的运营效率，全面升级决策智能化水平，从而推进生产力进一步提高。

王宏延  等[8]对5G技术与电力系统业务的融合发展手段进行了系统的研究，并对诸如低延时、高可靠性业务和大容量、高带宽业务等多种典型的电力业务场景在5G技术下的应用进行了分析。同时该团队也选择了精准负荷控制业务作为一种典型的业务场景进行了5G技术的应用性能测试，结果显示5G技术具有显著的低时延特性，可以给电力物联网应用提供技术方面有利的支持。夏旭[10]对5G技术在能源互联网之中的应用进行了深入研究。该研究结合马斯洛模式给出了不同的行业对于5G网络切片存在3层不同的需求，认为5G网络在电力行业的成功应用很大程度上受到商业模式的影响，其潜在的商业模式包括标准模式、混合租赁模式以及托管模式等。5G和垂直行业应用相结合后，将在运营商和不同的垂直行业间创造双赢的关系，产生巨大的商业价值。

1.2   人工智能

电力的调度控制过程具有数据量大，规则复杂的特点。随用电需求持续提升和电网规模不断扩大，即有电网调度支持系统已越来越跟不上现代智能电网多种调控需求。近年来，人工智能技术逐渐走向主流，基于深度学习的智能技术的应用逐渐受到各行各业的广泛关注[11-12]。在电网调控这一领域当中使用人工智能技术开展深度学习，有助于对电网特性和行为实施有效分析， 运用以往积累数据对电网整体特性开展聚类分析过程，包括对用户用电行为进行评估和预测以提高负荷预测准确度，为确保电网的实时平衡提供支撑。同时人工智能技术可使学习和模拟规程、经验以及其到调度控制分析软件中的嵌入过程得以有效实现[13]。范士雄[14]等对电网调控中人工智能技术需求及人工智能在电网调控的应用场景进行了分析和设计，以电网故障辨识为应用场景，对深度学习技术在电网调控中的应用进行分析讨论，认为电网调控方面应用的关键在于利用深度网络抽象出隐藏在各类数据中的内在规律，从而弥补基于物理模型分析方式在电网调控中存在的不足，进而依靠多场景下的模型持续训练和新的算法模型对模型迭代升级，进一步增加模型的准确性以及泛化能力，最终全面提高电网调控业务的智能化水平。

1.3   大数据

电力物联网的最终建设方向，是为了在电力系统的每一个关键节点都能实现人机交互、万物互联，从而对相关数据的自动收集和获取、灵活应用能力进行有效提升。这些主要通过“大云物移智链”等现代信息及先进通信技术的充分应用得以实现。电力物联网构建主要包括四层结构，分别是感知层、网络层、平台层、应用层[15]。分别用于处理数据的采集记录、传输、管理及技术支撑、应用和价值创造等多项问题。

由于电力物联网建设的不断推进，随之而来需要所处理的数据量将越来越多，存储的数据将呈现出大数据的典型特征。因此，大数据技术在电力物联网的广泛应用对于系统数据管控、采集、汇聚、计算和应用能力的提升有着积极的促进作用。

2      结    论

在新形势下，新技术条件发展为电力物联网建设和运行提供了所能依托的技术背景，电网建设和平稳运行对电网的数据分析处理能力、安全性以及调控能力均提出了更高的要求，电力物联网可达到建设高开放性的电力数据共享服务信息物理社会系统（CPSSE）的目标，是多领域、多学科相互协同融合的综合性工程，是电气、控制、通信和计算机等多学科的综合应用。其建设需要遵循合理的标准，例如技术架构和平台入口的统一性等。同时，中国目前已建成全球规模最大的电力专用通信信息系统，这对电力物联网的发展有着重要的工程实践意义。通过深度挖掘现有系统价值，并以此为基础整合新理论运用新技术投入到未来的电力物联网建设中，有助于进一步发挥其效能，提升系统的经济实用性。下一步需将理论研究和工程实践相结合，实现规划和建设的统一性，保证运行的平稳性，从而发挥资源规模优势，提高能源的利用效率，为中国的能源产业改革发展提供保证。

主要参考文献

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[2][作者不详]全球能源互联网发展初期——智能电网阶段[J].浙江电力，2015，34（10）：73-74.

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[4]王涛，赵晓明，余志慧，等.IEEE智能电网标准体系及研究进展[J].浙江电力，2017，36（9）.

[5]杨挺，翟峰，赵英杰，等.泛在电力物联网释义与研究展望[J].电力系统自动化，2019，43（13）：9-20，53.

[6]夏超鹏.泛在电力物联网在电力市场应用中的展望[J].发电技术，2020（2）：1-7.

[7]周峰，周晖，刁赢龙.泛在电力物联网智能感知关键技术发展思路[J].中国电机工程学报，2020，40（1）：1-13.

[8]王宏延，顾舒娴，完颜绍澎，等.5G技術在电力系统中的研究与应用[J].广东电力，2019（11）：78-85.

[9]方璐.基于5G通信技术的物联网产业链发展[J].电子技术与软件工程，2020，（1）：9-10.

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[14]卢君波，李小敏.基于人工智能的电网调控技术研究与分析[J].人工智能与控制，2019，40（11）：178-181.

[15]汪峰.泛在电力物联网与大数据应用[J].中国电力企业管理，2019（28）：58-59.