摘要：泛在电力物联网是以电力系统为核心，结合智能终端传感器、通信网、人工智能和云平台技术构成的复杂多网流系统，其具有全息感知、泛在连接、开放共享、融合创新的特点。首先阐述了泛在电力物联网的基本概念；其次，从智能芯片、5G与LPWA、物联网平台三方面探讨了泛在电力物联网的关键技术，最后研究了泛在电力物联网的实际需求和应用前景。
关键词：泛在电力物联网；关键技术；应用前景
引言
近年来，随着社会经济的迅猛发展及能源需求的日益增长，能源供应的压力不断增大。同时，大量煤炭、石油等非清洁能源的使用所带来的环境污染问题也日益严重。因此，未来的电力系统必然将为可持续的全球经济增长提供高渗透率的清洁分布式能源。物联网技术正处于应对这一挑战的最前沿，它可以通过泛在的感知技术赋予电力系统动态的灵活感知、实时通信、智能控制和可靠的信息安全等能力，不断提升电网运行控制和调度的智能化水平，持续深入提高各种类型能源之间的互动能力，从而使电网从单纯的电力传输网络向智能能源信息一体化基础设施扩展，将现有的电力系统转变为更高效、更安全、更可靠、更具弹性和可持续性的智能网络化电力能源系统。
1泛在电力物联网的定义
泛在物联是指任何时间、任何地点、任何人、任何物之间的信息互联和交互。而泛在电力物联网是指电力用户及其设备、电网企业及其设备、发电企业及其设备、供应商及其设备、以及人和物的信息互联和交互。
泛在电力物联网是物联网技术在电力系统中的应用，其本质是实现各种信息传感设备与通信信息资源的共享，从而形成具有自我标识、感知和智能处理的物理实体。实体之间的协同和互动，使得有关物体相互感知和反馈控制，形成一个更加智能的电力生产、生活体系。
2泛在电力物联网的关键技术
2.1智能芯片
随着电力系统的不断发展，越来越多的计量、保护、变换、控制、监测、用电等设备接入电力系统，各种电力设备的运行产生了大量数据，目前多数现场数据采集设备仍然基于传动的工业采集装置，数据可靠性差，精度低，也使得终端设备的智能化程度低，而基于智能芯片的微型智能传感及智能终端可以充分解决这一问题，其具备高精度、低功耗、微型化、智能计算的特点，一方面可以完成设备信息的采集、提取及传递；另一方面通过本地边缘计算，实现终端智能化，完成本地自控，从而无需像传统设备一样只具备遥测摇信功能而不具备遥控功能。近年来，谷歌开发的EdgeTPU芯片、中科院开发的“寒武纪”芯片都具备海量数据处理与边缘计算的能力，这些智能芯片的出现将快速促进终端的全息感知与智能化。
2.25G与与LPWA
海量电力数据的传递需要一体化的通信网络。电力系统地域分布广泛，往往涉及高山、森林、冰原等复杂环境，致使通信网络难以覆盖全部，现场数据难以传输。现在物联网有2类主流技术：一类是工业以太网和电力载波为主的有线网络技术，另一类是以5G和低功耗广域网(LPMA)为主的无线网络技术。泛在电力物联网中数据分布广，分散性强，部分不易供电，连接难，采集频次低，传统的有线网络通信技术难以适用，因此以无线网络为主的现代通信技术是实现泛在电力物联网网络通信的主要手段。
5G被视为物联网发展的基础。基于不同场景的5G切片网络通信技术被认为是解决电力系统全息感知、泛在连接的关键所在。对于智能分布式配电自动化、毫秒级精准负荷控制等控制类业务，可以选择具有超低时延的URLLC切片；对于海量用电信息采集、智能汽车充电站/桩、分布式电源接入等信息采集类业务可以选择mMTC海量机器类通信接入切片；对于需要高清视频回传的输变电线路状态监控、无人机远程巡检、变电站机器人巡检等现场业务，可以选择eMBB增强移动带宽切片；对于需要语音信息的调度电话、管理电话、应急通信等，可以选择具有高安全、高可靠、高接通率和高清通话质量保障的为Voice语音切片。
另一方面，以NB-IoT、LoRa为代表的低功耗广域网技术由于其广覆盖、大连接、低功耗、低成本的特点而成为工信部《物联网发展规划(2016—2020年)》中明确要发展的网络技术。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前5G网络与低功耗广域网技术在电力系统中的应用并不广泛，随着其与电力系统的不断结合，必将成为实现泛在电力物联网通信的主要手段。
2.3物联网平台
随着电力系统海量数据接入一体化数据平台，通过对大量数据的合理分析、深层挖掘，进而实现电力信息的有效利用。一体化数据平台应当具备大数据处理和云端计算，以及实现风光预测、电力系统故障诊断等的人工智能能力。目前百度的“天工”智能物联网平台，移动OneNET物联网平台，阿里link物联网平台等一体化数据平台相继在生产实践中展开应用。移动OneNET与“Hi”电展开合作，协助其解决“设备状态检测”、“设备位置监管”、“设备信息管理”、“反向控制设备”等问题；阿里云于无锡鸿山打造首个物联网小镇，实现小镇交通、环境、水务、能源等多个城市管理项目的在线运营。对于实现泛在电力物联网数据一体化平台的搭建，必须结合“大数据云计算人工智能”的物联网平台。
3泛在电力物联网的应用前景
3.1促进清洁能源消纳
目前我国电网中风电、光伏等清洁能源占比低，且三北地区弃风、弃光现象严重，泛在电力物联网的建设将极大促进清洁能源消纳。结合物联网的全息感知，可以实现源、网、荷、储的灵活互动；利用人工智能等技术，对风电、光伏进行超短期发电预测，结合负荷情况，通过市场激励用户主动参与清洁能源消纳；将分布式新能源聚合成实体，形成虚拟电厂，以多能互补的形式提高分布式新能源的友好并网水平和电网可调控容量占比，并且优化调度实现跨区域协调控制，促进集中式新能源省间交易和分布式新能源省内交易。
3.2打造智慧能源服务平台
智慧能源服务平台为电网，用户提供了互动平台。利用合理的商业模式与激励政策提升用户参与电力互动的积极性，通过电动汽车参与电网调峰调频对用户进行电价补偿，通过智慧能源服务平台将传统能源企业、园区工业、智慧城市、新兴企业全部纳入服务范围，通过电动汽车联网、光伏云网、终端边缘计算等技术，提供基础供电服务以外的互联网金融、大数据运营、线上供应链金融等新型能源服务，从而建成涵盖发电运营、电网、政府、金融机构、第三方投资、用户、装置制造等在内的能源生态体系。
3.3数据增值服务
（1）数据促进行业融合。电力大数据可以广泛应用于冷、热、气等不同工商行业；利用电力数据的特点，冷热气等行业可以进行生产活动的调节优化，制定个性化的生产流程，用户服务流程，促进与电力行业的合作，实现更好的社会服务和更高企业盈利。
（2）数据衍生新型业务。大数据海量优质的数据可以应用于互联网金融等领域，泛在电力物联网依托其庞大的用户基数和积累的用户数据，可以开拓互联网金融流量入口方面的业务。
（3）数据租售。金融行业、高校、科研机构等对电力原始数据或处理数据有着巨大的需求。泛在电力物联网在其强大网络安全的保障下，无需将数据作为行业壁垒，通过数据租售，可以实现相关行业的快速发展，也能促进泛在电力物联网的不断完善。
结语
总之，“坚强”与“智能”并重是我国能源互联网发展的内在要求和方向，而“坚强”和“智能”这两者本身就是相互促进的。因此，可以预见，承载数据流的泛在电力物联网与承载电力流的坚强智能电网必将相辅相成、融合发展，形成强大的价值创造平台，共同构成能源流、业务流、数据流“三流合一”的能源互联网。
参考文献
[1]陶莉，刘景祥，朱小光．基于LPWAN的电力数据采集系统设计[J]．电气技术，2018，19(8)：110-115．
[2]夏旭，朱雪田，梅承力，等．5G切片在电力物联网中的研究和实践[J]．移动通信，2019(1)：69-75．
论文作者:刘永笑 金阳 朱元
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/19
标签：电力论文; 数据论文; 智能论文; 能源论文; 电力系统论文; 电网论文; 设备论文; 《当代电力文化》2019年第8期论文;