泛在电力物联网背景下变电站整体架构设计

提出了具备感知终端海量接入、网络计算集成协作和业务应用按需定制等特点的泛在电力物联网概念,设计了泛在电力物联网背景下包含感知设备层、网络传输层和平台应用层的变电站基本架构,并结合变电站常规业务与发电企业、电网等新业态的实际发展需求,从感知设备层、网络传输层、平台应用层提出了泛在电力物联网涉及的关键技术。     

电力需求侧能效管理与需求响应系统的研究与设计

为引导需求侧优化用能管理水平、参与电网高峰负荷削减,实现能源利用效率的整体提升,简述了电力需求侧能效管理与需求响应系统建设的背景、意义;概述了系统在监测用户能源消耗数据、控制用户关键用能系统或设备的运行状态、响应电网侧需求响应事件方面功能;提出了系统的层次结构并描述了各层之间的关系;详细设计了系统的物理架构、功能架构,并分析了系统关键技术。本设计方案已应用于国家电力需求侧管理平台、国家电网公司电能服务管理平台的研发建设,为国家电力需求侧管理工作提供了技术支撑。未来,将对为能效管理与需求响应业务在国内的推广实施奠定技术基础。     

客户侧泛在电力物联网的信息通信技术及安全管理

针对泛在电力物联网客户侧设备类型多,采用的通信协议不统一导致系统互联难度大,在短时间内无法通过技术手段进行统一的问题,以电力需求响应业务为例,分析了目前客户侧泛在电力物联网的业务应用场景和信息通信技术(ICT)在该领域的深度融合方式,需要从信息互操作模式、客户侧信息模型、控制方式等方面进行有效统一,以解决客户侧能源设备之间的交互问题,并提出未来泛在电力物联网安全方面的建议。     

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。     

面向泛在电力物联网的毫秒级分层分区精准切负荷系统研究*

基于泛在电力物联网互联互通、信息深度共享的技术支撑融合了毫秒级切负荷的迅速性、分层分区切负荷的系统稳定性及精准切负荷的精确性,构建了面向泛在电力物联网的毫秒级分层分区精准切负荷系统,搭建了系统架构,阐述了运行模式,分析了运行优势及特点,该系统将在未来高质量地完成切负荷这一重要电网控制任务.     

电力无线专网在泛在电力物联网中的应用

电力无线专网将成为解决电网“最后一公里”通信连接问题的关键技术,助力泛在电力物联网实现万物互联、人机交互,全面深入应用电力无线专网对泛在电力物联网的建设具有重要意义。首先介绍了泛在电力物联网的基本概念与特征、分析了泛在电力物联网业务对通信的需求,研究了电力无线专网架构、技术和特点。其次,深入分析了电力无线专网在泛在电力物联网中的三大典型应用场景,即控制类业务、采集类业务、移动类业务。基于应用场景指出了电力无线专网建设过程中存在的通信干扰、网络安全、业务连续性以及基站选址等问题,并结合建设实际提出了针对性的解决措施。最后给出了泛在电力物联网环境下电力无线专网建设方向,在业务针对性、业务发展需求、业务扩展性以及业务安全性等方面进行了探讨。     

能量路由器在泛在电力物联网配网侧的应用研究

随着能源结构的调整与转型,互联网技术和数字化技术的迅猛发展,国家电网提出"三型两网、世界一流"的战略目标。其中,以电力建设为平台应用实践泛在电力物联网,成为打破行业壁垒,走向共享、共赢和开放的战略之举。新能源(电力)、水、气在电力系统中配电侧需求量的比重加大,电力系统是整个能源链的核心环节,长期以来依靠上下游支撑,保持平稳运行。所以,研究如何将现有配网侧负荷需求和发电管理等融入泛在电力物联网建设是当前工作的重中之重。能量路由器通过智能识别源端(电网侧、用户侧)、负荷端的发电、用电需求,具备能量流双向流动,优化电源端与负荷端电力需求,充分满足了国家电网对泛在电力物联网配网侧的需求,具有重大的现实意义。     

变电站站域数据智能校验平台研究

泛在电力物联网核心理念在于挖掘电网数据价值，为电网业务提供决策支撑，助力电网的稳定运行。当前，站域二次设备已延伸到电力系统每一个节点，其采集的大量信息是电网的重要数据来源。这些数据信息的正确感知和高效验证将是构建泛在电力物联网的基石。目前，由于设计理念偏差、制造工艺瑕疵、成本限制等因素使变电站内二次设备的采样系统和参数储存器运行工况存在监控盲区，一旦故障将产生大量错误数据，导致上层运用决策失效产生安全隐患。文中借鉴泛在电力物联网的核心内涵和架构，针对变电站二次设备保护数据、测量数据和装置参数这三大数据的正确性问题，建立了站域数据智能校验平台，通过二次设备数据采样双校验系统和装置参数存储系统，保障了数据感知的可靠性和有效性。     

宁东地区主动配电网建设的规划思路

近年来,配电网中分布式能源、电动汽车等负荷的接入率越来越高,配电网的网络架构和功能趋于复杂,在电网运行中带来不少问题。基于泛在电力物联网的新形势下,对宁夏宁东地区分布式电源、电动汽车等负荷的接入以及宁东基地用户侧的用电特点进行分析,提出主动配电网建设的思路及初步治理措施,对宁东地区“十四五”电网规划建设具有一定的现实意义和参考价值。     

基于泛在电力物联网多源信息的电网动态风险评估系统

针对当前电力调控中心难以计及多源信息对电网动态过程进行有效风险评估的现状,指出了泛在电力物联网大背景下电网风险评估所面临的挑战与机遇,提出了基于泛在电力物联网的电网动态风险评估体系架构。首先介绍了电网动态风险评估概念,并设计了基于物联网的电网动态风险评估体系流程。其次提出了如何利用泛在物联网多源数据解决故障概率动态感知、故障集动态选取、故障后状态动态生成以及操作过程动态风险评估等关键问题的处理方法。最后基于该体系架构,设计了相应的软件系统,介绍了该系统的数据源、数据中台以及主要功能模块,并结合实际案例,对系统的应用情况进行了说明。     

泛在电力物联网在智能配电系统应用综述及展望

构建泛在电力物联网作为支撑建设坚强智能电网以及能源互联网的重要内容，对保障电网弹性安全运行、实现异质能源友好接入、服务用户精细化用能具有重要意义。配电网作为电力系统连接产－销两端关键中间环节，依靠泛在电力物联网技术将全面提升其深度感知与精细控制能力，促使配电网由传统的“源→荷”单向供能模式向“源荷”双向能量流动模式转变，并赋予配电网能源数据共享、服务提供的新型角色。文章从泛在电力物联网基本概念、体系架构、典型功能、关键技术，以及泛在电力物联网在配电系统中的典型应用等方面进行综述，并对泛在电力物联网未来的发展和挑战进行讨论。     

考虑可调控负荷和储能的区域互联备用优化模型

跨区互联能有效促进清洁能源消纳,但跨区互联会对区域内部机组备用及线路传输裕度产生影响,进而给电网安全稳定运行带来挑战。随着泛在电力物联网建设进程的推进,用户侧负荷需求响应不断深入,且分布式发电、储能技术也迅速发展,为解决区域互联备用问题提供了更多有效方式。同时,随着泛在电力物联网下电网结构的复杂化,传统集中式算法面临信息存储、数据交换、信息保护方面的问题。基于分布式算法,针对储能和可调控负荷参与下的跨区互联协同调度问题进行了研究。首先,建立了考虑风光火储和可调控负荷的多区域调度场景。然后,以多区域系统总运行成本最小为目标函数,考虑不确定性下的鲁棒等价约束,由此建立多区域优化调度模型,并采用分布式算法进行求解。最后,通过算例分析验证了鲁棒等价约束的有效性及储能系统和可调控负荷对缓解机组备用压力的有效性。     

面向能源互联网的新型需求侧管理模式研究

目前,能源互联网已经成为我国电力系统发展的主要方向。能源互联网的建设将在很大程度上改变目前能源利用现状和管理模式。从需求侧管理的角度,阐述能源互联网条件下的新型控制策略,传统的需求侧管理是基于电网与用户的相互作用,通过相关协议达到对负荷的部分可控,能源互联网的发展,使得用户侧的信息交互更加重要与频繁,同时由于各种能源发电形式的接入,使得对用户的负荷管理也越来越重要。提出一种面向能源互联网的需求侧管理方法,该方法利用用户侧健全的通讯基础设施,在每个用户的智能量测设备中增加用电计划控制模块,该模块借助博弈论的思想使每个用户根据其他用户的用电计划制定出使得自己用电支出最小的用电计划,最终得到所有用户的能源消费计划。在整体的能源消费计划下,达到系统运行的峰均比和发电成本最小。最后,通过实例仿真证明了该负荷管理模式的有效性。     

面向用户侧源储资源优化调度的能源区块链平台设计

用户侧分布式源储资源单体容量小、分布零散,归属主体多样,难以被现有电网调度系统直接调控.为能够在聚合层有效利用用户侧泛在资源,文中设计并实现了一种能源互联网区块链(ENBC)平台,将分布式发电资源和负荷侧资源进行聚合及协同优化调控.并进一步研究了基于物联网和ENBC平台的分布式虚拟电厂内部能量优化调度方法,从参与主体、数据结构、优化调度、安全校核、价值结算等方面进行了框架设计,进而提出了面向可信交易的用户侧泛在资源调控实现方法.最后,以实际算例对系统的可用性进行了验证.     

煤改电智能服务研究与应用

为响应党中央国务院的号召,北方地区大力推进煤改电工程并且进展迅速,为解决煤改电过程中带来的电网安全、运行、运维中的问题,掌握煤改电后居民取暖效果和用电规律,基于泛在电力物联网技术进行了煤改电智能服务研究与应用。通过物联网技术进行采集和通讯,并实现了不同采暖类型用户的采暖数据、用能数据的5分钟高频采集。通过构建煤改电智能服务平台进行用户信息、取暖效果和用电信息的智能监测,并利用大数据技术进行数据分析,为电网运维和用户满意提供了可靠保证,为政府部门进行财政补贴提供了有力的支撑。     

基于斯塔伯格博弈的多利益主体需求响应策略

随着泛在电力物联网加速建设,聚合用户侧可控负荷提高电网的可调控容量,提高电网的可靠性与经济性变得越来越重要.文中挖掘用户侧可控负荷类型,聚焦需求侧响应策略,从系统运营者角度构建了实时平衡市场中大工业用户、负荷集中商、终端用户参与需求响应以及发电商上调出力的数学模型,建立系统运营者的最小调整成本目标函数.在此基础上,提出需求响应的斯塔伯格博弈数学模型,模型中系统运营者作为领导者,需求响应市场主体作为追随者,系统运营者对各追随者提供激励,各市场主体根据激励相容原则进行决策,决策出最佳需求响应电量,此时为系统最小调节成本.基于某地区多类负荷参与需求响应的算例,运用粒子群分散式决策算法,考虑需求响应的电量边界约束,设定负荷优先级,求解需求响应策略.算例仿真结果验证了所建模型与方法的可行性与有效性.     

基于云-边-端协同的电力物联网用户侧数据应用框架

物联网技术渗透到电力系统所形成的电力物联网承载着海量数据流,通过电力业务数据化和电力网络信息化,促进电力数据业务化目标的实现。目前电网基于云计算的集中式数据存储与处理,使得海量细粒度的用户侧数据无法得到有效应用。基于此,文章提出了基于云-边-端协同的用户侧数据应用框架,以打破由于计算资源有限而导致用户侧与电力系统的交互壁垒。利用边缘计算与云计算的互补性,以预测预警、分类聚类和需求响应3类用户侧基础数据应用为例,设计了用户侧数据应用框架,以期实现自下而上和自上而下的双向数据流、业务流的协同循环,从而达到对用户侧数据进行广而深的价值挖掘的目标。最后,从物理层、平台层和业务层3个维度对实现该框架的关键技术进行了分析与总结。     

基于云计算的智能电网营销管理系统

文章针对智能电网中电力营销管理系统面临的问题与考验,构建了基于云计算的电网营销管理信息系统。其总体架构包括基础设施层、应用接口层、应用服务层和用户接口层。文章提出了按需定制的电力营销服务模式,将电力营销服务定制为3个步骤：定义原子级服务模块并提取业务流程规则,由服务供应商提供;遵循流程规则,利用原子级服务模块组合业务流程,由电力营销部门完成;调用相应的业务流程服务,即电力营销客户按需调用。     

泛在物联的配用电优化运行：信息物理社会系统的视角

泛在物联的配用电系统是智能配电网与电力物联网深度融合形成的信息物理社会系统(CPSS)。分析了泛在物联的配用电系统的参与主体及其信息、物理、社会属性,并从物理域、信息域和社会域3个层面探讨参与主体之间的交互影响,并提炼其运行特点,包括物理域中的节点、网络和功能的灵活性;信息域中的泛在感知的不确定性、计算模式的边缘化、开放交互的安全性;社会域中的角色可变性、效用个性化、商业模式多元化。在分析国内外研究动态的基础上,提炼其难点,包括复杂配用电系统的特征识别、社会行为建模与混合仿真、非完全信息的随机博弈框架与应用、融合社会属性的优化问题建模与求解、边缘计算的调度策略与驱动机制、配用电终端物联网的交互安全机制等。在理论层面为信息、物理、社会系统的多学科交叉提供分析探讨,在应用层面为泛在电力物联网和智能电网的建设提供技术支持。     

计及风险规避的电力零售商平衡市场交易模型

由于新能源出力以及终端负荷需求的不确定性,电力零售商在日前市场的竞标电量与实时市场的购买电量之间存在不平衡而产生惩罚成本风险。引入用户侧可控负荷作为平衡资源参与市场交易,提出了一种风险规避程度指标,以此来度量交易前后电量偏差程度,以信息熵度量残差序列离散程度计算风险规避程度指标。以电力零售商运行收益、用户需求响应满意度以及风险规避程度最大为目标建立多目标风险规避模型,采用自适应权重粒子群算法进行模型求解。通过算例表明,所提出的模型从电网-电力零售商-用户多个角度去考虑电力零售商参与平衡市场交易策略,能够有效提高电力零售商的运行效益以及用户满意度,同时可以提高电力市场管理的可靠性与安全性。