泛在电力物联网体系架构及实施方案初探

为应对能源互联网发展对电力系统海量数据全面感知、广泛互联的要求,物联网技术与智能电网深度融合而来的泛在电力物联网概念被提出,成为能源互联网电力领域信息共享网络发展的新思路、新模式、新焦点。首先论述了泛在电力物联网的基本概念与主要特征,构建了由感知层、边缘层、网络层及平台层构成的泛在电力物联网体系架构;其次深入剖析了泛在电力物联网与坚强智能电网、能源互联网之间的协同发展关系;最后从功能模块与建设时序2方面,提出了适应多维业务场景需求的泛在电力物联网实施方案建议。     

综合能源互联网云平台的开发与应用

提出了一种综合能源互联网云平台建设方案,研究并实现了物联网异构终端的数据接入、客户画像、容器化云平台、支持多传输协议的组件发布方法等关键技术。该平台的特点是采用柔性扩展、开放兼容的系统架构,集能源的数据、监控、运营、消费、客服、管理六位一体,能够为政府、能源消费者、能源运营商、能源产品与服务商四大类用户提供智慧化能源服务。该平台在省级电网公司上线运行已两年,接入了数以百计的大型企业和园区用户,经济效益和社会效益明显。     

自感知能源互联网研究展望

随着物联网与能源网的深度融合,能源互联网与社会(人)、环境、经济和交通能随时随地进行信息交互和共享。与此同时,物联网集成了边缘计算和云计算等计算架构模型、大数据技术以及人工智能等技术,使得数据建模和分析更加智能、高效和可靠。因此,在物联网的背景下,讨论具有自感知能力的能源生态系统的条件已相对成熟。文中依托物联网,构建了自感知能源互联网。首先,依据心理学中自感知的概念,探讨了自感知能源互联网的基本内涵。其次,阐述了物联网在构建自感知能源互联网中的重要作用。进一步,重点从数据驱动角度,构建了自感知能源互联网的信息交互模型和信息处理模型。最后,总结了自感知能源互联网的关键问题,从不同角度给出了自感知能源互联网的主要研究方向。     

基于配电物联网的跨台区光伏消纳研究

以互联网技术为基础着力于实现"万物互联"的物联网的建设和发展,为配电网的安全稳定运行,促进光伏的消纳开辟了新的思路。应用物联网技术,配电网中可以配置大量的智能感知设备,可以实时地监测各个台区的负荷、光伏信息,通过分析采集的状态信息,依据控制策略生成控制指令,控制电力电子变压器,改变光伏功率流动实现台区之间的光伏消纳。以配电物联网中的光伏消纳为研究对象,先建立了配电物联网的3层架构体系及仿真平台,该仿真平台能够全面地展示配电物联网各层的运作过程和之间的交互影响。然后在仿真平台搭建了包含3层架构的跨台区光伏消纳模型,验证了配电物联网在光伏消纳领域的可行性,并揭示了配电物联网在分布式能源消纳、节能减排方面具有的广阔应用前景。     

基于物联网技术的能源数据服务平台

为改进传统电力通信技术的不足并适应能源互联网技术的快速发展，本文提出了一种基于物联网技术的能源物联网数据服务平台,其可为分布广泛的互联网用户提供PAAS服务。用户在完成物联网产品安装之后，通过手机扫码便可实现平台接入，无需关注调试和平台运作过程，可自主选择平台功能，并可获得相应的数据服务。该服务平台很好地实现了电网可靠、经济、高效、绿色运营的目标和各种电力终端的全面感知和互联操作。     

能源互联网风口上的6家上市公司

<正>1彩虹精化新项目开始落地,电站业务加速推进打造能源互联网平台,挖掘光伏电站金融属性:推进微网建设,并借助现代数字通信、互联网、移动通信及物联网技术,通过云计算、大数据将新能源电站与互联网有机融为一体,致力打造出一个全新的能源生产和消费、投资和融资生态系统,实现绿色低碳生态的互联网金融平台。同时,公司将创新光伏电站的投融资模式,挖掘光伏电站的金融属性,进一步构筑公司在电站领域的竞争力。     

基于Spark的大电网广域时空序列分析平台构建

为了适应能源互联网发展趋势及日益复杂的运行环境,亟需依托大数据技术,提升能源互联网多源大数据的挖掘深度及应用效率。首先,针对大电网广域时空序列数据,阐述了Spark在分布式计算中的优势,阐明大数据平台建设目标,设计了基于Spark的电力大数据平台架构,并对平台各个层次进行详细的论述。其次,描述了Spark针对电网时空序列数据的处理过程。最后,在搭建的Spark和Hadoop实验环境基础上,对典型聚类算法进行性能对比测试,验证了Spark相对于Hadoop的MapReduce计算模型数据处理的优势,为下一步研究工作奠定了基础。     

智能电力物联网功能架构体系设计及创新模式探讨

电力物联网是实现电力系统和能源互联网的核心链接纽带,从而支撑能量流、信息流、业务流和价值流的有机融合。尤其在大数据、人工智能及能源革命发展大趋势下,为推动电力物联网科学合理智能化建设和技术发展,文章对智能电力物联网功能架构体系及创新模式进行了探讨。首先,从信息物理融合角度,提出了智能电力物联网的基本概念及建设目标,核心是智能一次物理系统与智能二次信息系统的深度融合。其次,详细阐述了智能电力物联网功能架构,主要包含物理层、感知层、网络层、平台层、应用层和交互层。进而,提出了智能电力物联网的技术体系,分别从一次物理设备智能化、二次信息系统智能化和业务应用智能化3个层面展开了关键技术阐述。最后,给出了智能电力物联网协同创新及生态圈建设模式。文章为智能电力物联网的标准化及规范化建设,提供了一定的参考和建议。     

能耗监测中的区块链终端信任管理

区块链与物联网、云计算、人工智能、大数据技术相融合,为能源互联网带来了创新应用模式。重点研究了能源消费环节的能耗监测问题,将区块链技术应用于重点用能单位能耗在线监测系统的建设,分析了区块链技术与业务需求的契合,设计了区块链平台架构,并对能耗监测区块链终端设备认证与可信数据采集、数据上链分布式云存储、数据共享多主体信息协同这3个关键问题进行了探讨。区块链方案是对现有方案的升级和补充,二者可结合应用。     

基于工业互联网的智慧能源服务系统架构研究

简述智慧能源系统及架构设计的现状与问题。提出了基于工业互联网的智慧能源服务系统,实现多元设备泛在接入、监视控制、电动汽车有序充电、储能充放电管理等功能。首先提出基于"泛在物联网+互联网"的智慧能源服务系统的总体架构,接着阐述了其技术架构和集成架构。最后介绍了系统的示范应用,系统已在国网总部部署,与营销业务、智慧车联网平台等系统互联互通,实现数据和资源共享。在平台基础上构建电动汽车和储能设备有序充放电应用,在北京、上海、河南等地试点,验证了该系统的实用性和有效性。     

面向城市能源互联网的电力物联网内涵、架构和关键技术

电力物联网是保障电力系统安全可靠、经济高效运行的重要基础,也是支撑城市能源互联网的基础平台。为此,文章对面向城市能源互联网的电力物联网内涵、架构和关键技术进行了深入探讨和分析。首先,梳理和分析了城市能源互联网和电力物联网的区别,并指出了面向城市能源互联网的电力物联网内涵;其次,分别提出了面向城市能源互联网的电力物联网的体系架构、物理架构和系统架构;最后,结合现有的“云大物移”、电力光纤入户、“四网融合”和“三表集抄”等技术,从信息化和通信化2个角度阐述了面向城市能源互联网的电力物联网关键技术内容及其现存的不足,以期为未来城市能源互联网的发展和研究提供一定的借鉴。     

能源互联网关键技术及市场机制的研究与实践

依托广东电网承担的国家能源局首批能源互联网示范项目,开展能源互联网关键技术及市场机制的研究,建成了城市—园区两级“互联网+”智慧能源示范区,提出了符合互联网建设技术特点的物理—信息—应用三层建设模式,分工明确,协同高效;研究建设以柔直为特征的新型配网技术形态,有效提高能源网架运行与调控灵活性;低压直流微电网在支持分布式能源接入与协调控制、减少损耗等方面具有明显优势。制定的“智慧能源”大数据云平台系统建设框架,可满足多种形式能源数据接入与集成、数据高安全性要求,支持互联网化业务及多市场主体互动。多项运营机制以及商业模式为实现多能源横向协同,“源—网—荷—储”纵向互动提供了机制模式支撑。     

基于工业互联网的智能电厂平台架构

大数据、物联网、移动应用、云计算、人工智能等技术的发展,为发电企业向更加清洁、高效、可靠的智能化发展奠定了基础。智能电厂的概念在智能制造、智慧能源、工业互联网的呼声中应运而生。本文在分析国内外成熟的工业互联网目标架构和工业互联网平台的基础上,对工业互联网的关键技术进行了阐述,通过对发电厂生产业务以及智能电厂未来信息架构的分析,提出了智能电厂的平台架构。通过该平台的信息集成能力、智能电厂的安全机制、云计算的全局优化和边缘计算的局部优化,并结合其机理方法与数据驱动,可实现发电过程的智能控制、智能管理、智能安全。     

智能电网大数据研究综述

随着能源互联网、数字电网和泛在物联网的建设和推进,传统电网正在发生深刻的变化,智能测量设备所产生的海量数据使得电网不仅能对设备进行实时监测,集成各类分布式能源,还能为用户提供最优的能源解决方案。鉴于此,对智能电网大数据技术的发展现状进行综述,讨论智能电网的特点和能源数据的多源性,总结大数据在智能电网中的应用,分析机器学习、数据挖掘等技术在电网大数据分析中的应用及特点,归纳提升大数据分析能力的主流平台与知识提取方法,并对智能电网大数据中存在的挑战和机遇进行展望。     

居民侧智能用电泛在感知技术与多元精准服务研究

文章以泛在电力物联网技术为基础,探索面向低压居民客户的智慧能源服务新模式,以提升客户体验和用能服务水平为目标,实现居民客户与电网的友好互动。综合运用物联网、大数据、云计算、移动互联网和人工智能等新一代信息通信技术,构建集泛在感知终端、智慧服务云平台和多样化用能服务于一体的智能用电生态体系,利用家庭能源路由器技术提升居民侧边缘智能水平,对居民用能大数据进行深度挖掘,开展基于用户画像的智慧家居、用能优化、新能源接入、能源交易、电力积分、需求响应互动等精准服务,形成电网公司、政府、家电厂商、互联网公司多方共建共赢的生态模式。     

面向能源互联网数字孪生的电力物联网关键技术及展望

随着“碳达峰、碳中和”目标与以新能源为主体的新型电力系统的提出,能源技术与数字技术进一步深度融合,电网加速向能源互联网演进。构建能源互联网及其数字孪生系统对电力物联网技术提出了更高要求,也极大拓展了电力物联网的内涵和外延。该文主要围绕如何构建面向能源互联网数字孪生系统的电力物联网,分析其面临的两大科学问题：物理数字融合建模与电网资源协同互动,提出电力物联网体系架构和安全防御机制,研究“端–边–管–云–智”等多层级的关键支撑技术,包括精准感知与高效通信、高并发接入与海量数据管理、融合建模与趋优进化等技术,最后从设备、电网与用户三方面展望电力物联网支撑下的电网业务智能化典型应用。     

交通能源融合大数据平台架构与应用

交通系统的深度电气化和新型电力系统的快速发展加强了交通系统和能源系统的耦合,交通网与能源网呈现深度融合的趋势。两网的数据融合是实现两网高效交互及协同运行的关键技术。基于交通能源互联网的理念,提出交通能源融合大数据平台架构。对交通能源融合大数据平台在数据融合、分析、应用、安全方面所面临的挑战与难点进行分析,总结归纳大数据平台建设所需的关键技术。结合交通能源互联网在实际工程项目中的初步探索,给出交通能源融合大数据平台的典型应用方向。最后,对交通能源融合大数据平台的应用前景进行展望。     

基于物联网、云计算和大数据的工业能源管理系统

阐述了传统能源管理平台存在的问题,分析了云计算、大数据分析、物联网技术的内涵,提出了构建基于工业物联网、云计算平台、大数据分析及反向优化控制的能源管理平台的思路,并研发出相应系统。实际运行表明,该系统能够为用户提供合理的能效策略,有效提高能源利用效率,带来一定的经济效益。     

基于车联网平台的分布式能源交易体系

智慧车联网平台是新时代电力、交通与互联网融合的产物,也是泛在电力物联网的重要组成部分,在能源互联网背景下展现出巨大的发展潜力。通过有效利用车联网平台资源促进分布式能源消纳,既可以为车联网平台提供可行的盈利模式,也可以促进我国能源体系转型。文章首先对车联网平台内分布式能源交易架构进行分析。在此基础上针对车联网平台点对点（peer-to-peer,P2P）交易进行研究,提出了一种基于区块链智能合约的分布式能源交易体系。最后,设计了分布式能源交易模式下车联网平台运营模式,主要包括产消者模式、综合能源服务模式和数字化连接模式,可为车联网平台建设分布式能源交易体系提供参考。     

特约主编寄语

<正>近年来,区块链技术作为一种分布式共享数据库技术在金融、法律、物联网等各领域的应用研究受到广泛关注。能源互联网是多能源融合、信息物理融合和多市场融合的产物,试图通过更加开放、平等、共享的产能用能方式,促进可再生能源的消纳和整个能源系统的高效、可持续发展。区块链技术的去中心化、透明性、公平性以及公开性等特点与能源互联网理念相吻合,如何利用区块链技术更好地服务能源互联网的建设成为学术领域的热门话题。《中国电机工程学报》针对这一热点领域组织了该专题,我非常荣幸地受邀担任该专题