泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的特征技術(shù)以及典型應(yīng)用介紹

01 研究背景

能源革命與數(shù)字革命的融合是第四次工業(yè)革命的發(fā)展趨勢和特征。應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)突破電力發(fā)展瓶頸，實現(xiàn)電力100%可再生化，適應(yīng)新負荷的多元需求，提升電網(wǎng)柔性和彈性，開拓數(shù)字經(jīng)濟的藍海是電力系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢。因此亟需研究并建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的全面感知、信息高效處理和系統(tǒng)協(xié)同調(diào)控優(yōu)化運行。

本文據(jù)此出發(fā)，從物聯(lián)網(wǎng)和泛在網(wǎng)定義、泛在電力物聯(lián)網(wǎng)特征、支撐泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)以及典型應(yīng)用場景多個方面進行泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的釋義，并對泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的未來發(fā)展進行分析和展望，以希望為電力、能源研究領(lǐng)域研究學者提供參考，為我國能源產(chǎn)業(yè)改革發(fā)展提供理論和技術(shù)支撐。

02 物聯(lián)網(wǎng)與泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things, IoTs)具有數(shù)據(jù)強關(guān)聯(lián)性、強通信能力、集成和互操作性強和信息安全要求高的特點。不同國際組織提供了多種IoTs參考架構(gòu)，包括IoTs三層架構(gòu)、介導網(wǎng)關(guān)邊緣架構(gòu)、“邊-云”架構(gòu)、多層數(shù)據(jù)存儲架構(gòu)等。但這些架構(gòu)都包含著基本組件--裝置、邊緣和平臺。

泛在網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)有多種形式網(wǎng)絡(luò)的融合，實現(xiàn)人與人、物與物、人或物的信息交互。其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可分為：感知延伸層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。目前，支撐泛在網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)包括RFID、語義感知計算、人機交互和主動安全防護技術(shù)等。

03 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)特征

與現(xiàn)有電力通信網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)不同，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)具備能源全過程管理和電力物理子系統(tǒng)與信息子系統(tǒng)的深入融合的特征，將實現(xiàn)從“采集+集中控制”向“采集+控制+區(qū)域自治”的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)業(yè)務(wù)從“垂直封閉”轉(zhuǎn)向“水平開放”的根本變革。表現(xiàn)在其具備能源系統(tǒng)全周期各環(huán)節(jié)設(shè)備和用戶的全狀態(tài)感知和全業(yè)務(wù)穿透能力以及支持各種智能終端即插即用，支撐能源互聯(lián)網(wǎng)的全景全息監(jiān)測，充分挖掘數(shù)據(jù)內(nèi)在價值，實現(xiàn)信息與物理系統(tǒng)深度融合。

04 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)以電力科學為基礎(chǔ)，融合了傳感、通信、計算、安全等多種關(guān)鍵技術(shù)，在泛在感知方面應(yīng)用了高精度傳感技術(shù)和微型傳感器和終端智能化技術(shù)；在網(wǎng)絡(luò)傳輸方面需要構(gòu)建“空-天-地”一體化通信網(wǎng)絡(luò)，并有效利用5G通信和低功耗無線接入及自組網(wǎng)技術(shù)；在可信接入和安全防護方面基于密碼技術(shù)建立全場景安全防護體系；在數(shù)據(jù)挖掘與高級應(yīng)用方面則需要數(shù)據(jù)情景化、增強現(xiàn)實以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)的支持。

此外，新一代人工智能、邊緣計算、大數(shù)據(jù)和區(qū)塊鏈等多種技術(shù)，將從不同角度全面支撐泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。

05 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)通過“大-云-物-移-智”和邊緣計算、區(qū)塊鏈等先進技術(shù)實現(xiàn)電力設(shè)備的萬物互聯(lián)、電力運營業(yè)務(wù)的互聯(lián)互通、以及復雜電力系統(tǒng)與人的智能交互。具體表現(xiàn)在對內(nèi)實現(xiàn)“數(shù)據(jù)一個源、電網(wǎng)一張圖、業(yè)務(wù)一條線”，推動數(shù)據(jù)共享融通和業(yè)務(wù)全面貫通，提升電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性、經(jīng)濟性和可持續(xù)性；對外延伸業(yè)務(wù)范圍，拓展服務(wù)對象，創(chuàng)新業(yè)態(tài)模式，支撐又智能電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)的深度變革。

06 結(jié)語

作為智能電網(wǎng)的延拓，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的目標是建設(shè)高度開放的電力信息物理社會系統(tǒng)。在本文結(jié)束部分對其發(fā)展方向進行展望, 以期為后續(xù)研究提供參考。

1）泛在電力物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)應(yīng)首先考慮統(tǒng)一性，這包括：數(shù)據(jù)標準與模型的統(tǒng)一，消除數(shù)據(jù)的共享壁壘，實現(xiàn)數(shù)據(jù)貫通、共享與融合，提高數(shù)據(jù)利用率；系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)的統(tǒng)一，各子系統(tǒng)間可互聯(lián)互通、級聯(lián)組合；平臺入口統(tǒng)一，實現(xiàn)資源聚集，發(fā)揮資源規(guī)模優(yōu)勢。

2）泛在互聯(lián)和共享是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)特征。因此借鑒互聯(lián)網(wǎng)思維，主動適應(yīng)社會新形態(tài)、經(jīng)濟新模式和管理新方法，促進跨域融合發(fā)展，才能建立起真正有效的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。