泛在电力物联网环境下微网的发展方向张鹏

泛在电力物联网环境下微网的发展方向张鹏

张鹏

国网山西省电力公司检修分公司1000kV特高压长治站

摘要：为顺应能源革命和数字革命的融合发展趋势，泛在电力互联网的概念被首次提出，并与坚强智能电网相辅相成，成为国网能源互联网在新时代下形成的全面感知、全程在线、全要素互联的能源电力新形态。本文论述了泛在电力物联网环境下微网的发展方向进行论述。

关键词：泛在电力物联网；微网；发展方向

引言

国家电网有限公司2019年1号文件提出推动电网与互联网深度融合，着力构建能源互联网，并于2019年3月8日做出全面建设泛在电力物联网的战略部署[1]。微网作为能源互联网的“有机细胞”，是能源互联网中能源流的主要载体；泛在电力物联网属于能源互联网的重要组成部分，是能源互联网中数据流的主要载体。在新形势下，如何借助泛在电力物联网的建设，实现微网的新发展，实现能源流和数据流的双向流通，对于支撑“公司、区域、园区”三级智慧能源服务体系建设具有重要的战略意义。

1概述

社会对电的依赖，要求更高的供电可靠性、优质性、经济性，电网规模越来越大，电网的形态发生变化，使供电压力越来越大；电力市场逐渐开放，输配电价格日益降低、电量增长减速，电网业务面临激烈的市场竞争；5G网络、低功耗器件、人工智能、边缘计算等高新技术的快速发展，促使了全面感知、全程在线、全要素互联的能源电力新业态的形成和发展，也迫使国家电网打破传统行业态势，发展运用新技术的新型运营模式。为此，“三型两网”的战略目标在2019年两会报告上被提出，其中，“两网”指的是坚强智能电网和泛在电力物联网。下文将介绍泛在电力物联网的概念和建设意义，并对泛在电力物联网在电力系统方面的应用进行展望[2]。

2泛在电力物联网的概念及意义

泛在电力物联网是泛在物联网在电力行业的具体表现形式。泛在电力物联网通过电力用户及其设备，电网企业及其设备，发电企业及其设备，供应商及其设备，以及人和物的互相连接，建造一个以电网为枢纽，数据实时共享的平台。随着我国电力市场化改革能源体制的深入推进，国网面临三大挑战：电网形态变化、企业发展瓶颈和社会经济发展变化。泛在电力物联网的建设和发展能够建立起枢纽型、平台型、共享型的未来电网，打造一个智慧能源综合服务平台，从而更好地为用户、电网、发电、供应商以及政府社会服务[3]。

3综合能源微网的发展

城市能源供求体系呈现多元化、复杂化发展态势，传统的单向、孤立的能源服务模式已不能适应城市可持续发展需求。在此背景下，通过对既有能源供应系统（如供电、供气、供冷、供热等）进行整体协调、配合和优化，综合能源系统应运而生。综合能源系统与分布式能源系统的耦合，将进一步促进多源—多网—多荷互联共融的“综合能源微网”理念的形成与发展。综合能源微网是以分布式能源产消者为节点，以电、气、冷、热能源网络为纽带，连接能源生产、输配、储存和使用等诸环节而形成的多元、立体的能源互联网系统。新时期，随着“大云物移智”、区块链、边缘计算等信息通信技术的应用，综合能源微网作为能源互联网的关键节点，其运行模式和业务内涵将不断延伸[4]。

4微网的产业化发展

目前来看，微网示范工程大部分由科技项目和示范工程推动，另外也有相当数量的企业也开始自行投资建设微网。随着泛在电力物联网建设的推进以及相关示范项目的带动，预期将会产生大量从事微网系统设计、建设、集成和运营管理的相关企业，并带动一系列相关产业共同快速发展，包括：分布式可再生能源关键设备产业。微网是一个综合的网络，带来的也将是一个综合的设备市场，首先微网将能够大力推动达到用户和投资者投资期望回报的分布式可再生能源系统，包括各类型光伏电池、风机及其发电系统等。微网关键设备产业。为达到微网运行控制的高级应用需求，打破过去一个厂家包办的封闭式产品设计方式，将数据的传输、管理与应用分层，增加具备即插即用、无缝切换等新功能的一系列新型智能控制设备；总体来看，作为投资中占比最大的关键设备制造，尤其是新型智能设备，是未来微网系统发展的重要增长产业方向。微网系统运营服务产业。能源电力企业应该顺应泛在电力物联网发展路径，提前布局服务产业版图，在未来电力管制放松的预期下，微网系统能够以一个整体组织内部电力生产、传输、交易及使用来深度参与需求侧响应等市场运营，既可以向电网购电，也可以向电网售电，在配电和用户侧将能够形成新的运营模式[5]。变配电自动化产业。通过泛在电力物联网建设，未来配电网将融合先进的传感测量技术、自动控制技术、高级分析技术以及通信技术等，从而能够与用户侧微网智能化相适应，进而带来巨大的设备（产品）技术革新与市场需求，智能用电管理终端、配电自动化装置、遥控遥测装置、故障诊断装置、一体化测控保护终端等配电自动化设备的市场前景广阔。

5泛在物联网的发展

电力物联智能电网的开放问题、挑战和未来研究方向，主要从物理层、网络层、传输层、应用层、标准化和网络安全几个方面来考虑。物理层要考虑恶劣天气条件和强的电磁干扰条件下的通信有效性；物联网终端设备和传感器供电可靠性，包括高位取能和电池来保证设备的电源稳定性。网络层需要考虑数据融合，数据融合是将组合多个源数据进行处理的过程。可以采用数据融合技术，将多个源数据进行过滤和收集有用数据，可以有效节能和节省带宽。物理层堵塞导致时延和丢包，这是智能电网很重要的性能参数。需要谨慎考虑网络设计和优化节点数量和网关。应用层中多种类型的装置设备进行信息交互时，需要考虑它们之间的互操作性和可集成性。随着物联网广泛应用于智能电网，各种网络安全问题越来越突出。通过操作智能设备产生的数据或者电力公司发出的数据，攻击者影响发电和用电的实时平衡，从而影响运行稳定性和产生经济损失。智能表计和电气装置还能够提供很多私人信息，例如起床时间、睡觉时间、餐饮时间、休假安排等，这些信息属于私人隐私，需要保护。针对不同实体需要建立信任管理；通过鉴定和授权的方式，可以对每个智能表计对应于正确的付费用户。电力物联网包括大量的物联设备和智能设备，需要设备具备可扩展性。

结束语

综上所述，本文对泛在电力物联网的基本概念和发展意义进行阐述，对泛在电力物联网环境下微网的发展方向进行了分析。随着国家政策的扶持以及相关行业专家的探索，已经逐步形成了一套初步的支撑建设的信息通信理论体系。未来，通过社会各方的密切合作，通过理论创新、技术研究和模式变革，终将实现建设世界一流能源互联网这一目标。物联网技术可以在任何时间和任何地点提供互连，可以高效帮助智能电网进行监视、实时控制、在线分析、能源互联、自动化和设备跟踪，从而实现能源流和业务流的有效控制。同时可以助力电网的潮流优化，增加稳定性，加速新能源就地消纳，促进电力市场化进程，也是智慧家庭、智慧楼宇、智慧社区、智慧城市建设的有力保证。

参考文献：

[1]张平，李世林，胡铮.增强性移动泛在智慧环境——物联网的高级态势[J].物联网学报，2018，2(01)：17-23.

[2]杨状振.论网络广播电视媒体的智能化发展——互联网、物联网、泛在网与智能化[J].现代视听，2016(08)：19-23.

[3]李馥娟，王群.物联网安全体系及关键技术[J].智能计算机与应用，2016，6(03)：32-37.

[4]冯立元，季云峰.基于物联网和移动IPv6的交互式泛在学习模型研究[J].计算机光盘软件与应用，2014，17(18)：45-46.

[5]曹亮，付志文，李湘丽.物联网环境下泛在学习模式的构建[J].农业网络信息，2014(04)：125-128.