互联网视角下的泛在电力物联网

泛在电力物联网为能源产业的发展和转型提供了新的契机和环境,融合了智能电网与泛在电力物联网的能源互联网是未来能源发展的必然趋势。泛在电力物联网的本质是通过多元主体的泛在连接形成以数据为驱动的能源互联网,实现业务的持续创新发展和能源产业链的价值提升。在此基础上,首先梳理了泛在电力物联网的演进历程,进而解读了泛在电力物联网的概念及其体系架构,然后从互联网视角分析了泛在电力物联网的思维特征和运营模式特征,最后从数据业务化及综合能源服务等方面提出了互联网视角下泛在电力物联网的发展路线,为能源互联网的建设和发展提供参考。     

泛在电力物联网下虚拟电厂的研究现状与展望

可再生能源的规模化接入与应用是泛在电力物联网的基础性特征之一,其固有的不确定性一方面会给电网的安全稳定运行带来影响,另一方面导致其无法直接加入电力市场运营。虚拟电厂作为一种多能源的聚合模式,可对分布式可再生能源进行协同控制,并以一个集合体的形式参与电力市场,对于实现泛在电力物联网建设内容中提升电网安全经济运行水平以及促进清洁能源消纳具有重要意义。国内外对虚拟电厂的研究由来已久,欧洲FENIX项目虚拟电厂以实现分布式电源可靠并网和电力市场运营为目标,而北美的虚拟电厂主要基于需求响应计划,所以虚拟电厂聚合了大量可控负荷。在中国,国网冀北电力公司虚拟电厂示范工程兼顾考虑"源–网–荷–储"的互动,将泛在可调资源聚合为可与电网柔性互动的互联网电厂。在此基础上,首先分析了虚拟电厂在协调控制、优化调度、参与电力市场交易3个方面的研究现状。虚拟电厂的协调控制对象主要包括各种分布式电源、储能系统、可控负荷以及电动汽车,协调控制方式主要分为集中式控制和分散式控制。在集中式控制下,虚拟电厂的全部决策由中央控制单元制定;在分散式控制下,虚拟电厂的决策由各个代理系统取代。虚拟电厂的优化调度是指在满足各机组出力约束和网络约束的前提下,以收益最大化、运行成本最小、碳排放最小为目标,对自身内部多个电源的容量配置或出力进行优化调度,或者将虚拟电厂作为一个整体参与电网调度。此外,虚拟电厂利用其先进的通信技术在参与电力市场交易时能够快速响应市场电价变化、负荷需求变化,对促进电力市场自由化、增加市场灵活度、引导用户调峰调频等方面起到重要的作用。其次,详细阐述了泛在电力物联网下虚拟电厂的关键技术,包括"边缘–云"计算架构、区块链技术和大数据技术。"边缘–云"计算架构,一方面,通过云主站对虚拟电厂内部参与需求响应的负荷进行选择;另一方面,通过边缘计算感知用户用电行为,使得虚拟电厂在制定投标策略时能够更加精准。区块链技术去中心化和透明化的特点与虚拟电厂在地域上的分散性和调度过程中的协调控制有一定的相似之处,同时区块链技术也可保证虚拟电厂参与电力市场交易时的公平性和信息安全。大数据技术一方面可用于对各分布式电源的出力进行更为精确的预测;另一方面也可用于处理虚拟电厂内部的各种信息,提高各单元数据交换与处理的速度与精度。最后,对泛在电力物联网下虚拟电厂的研究进行了展望。考虑了全成本节点电价下虚拟电厂的模型与优化调度方法以及虚拟电厂的信息物理安全问题与对策。     

一种基于Merkle树的物联网感知层架构设计

针对当前泛在电力物联网建设中数据采集所面临的开放式环境对数据完整性、传输安全性和设备真实性的挑战,提出了建立树形结构的数据采集节点互连方案,并结合Merkle树形成采集节点的身份验证链。此方案能够较好地避免DoS攻击,确保节点身份的可靠,减少恶意节点对智能电网系统的恶意攻击。     

特约稿：泛在电力物联网下虚拟电厂的研究现状与展望

可再生能源的规模化接入与应用是泛在电力物联网的基础性特征之一,其固有的不确定性一方面会给电网的安全稳定运行带来影响,另一方面导致其无法直接加入电力市场运营。虚拟电厂作为一种多能源的聚合模式,可对分布式可再生能源进行协同控制并以一个集合体的形式参与电力市场,对于实现泛在电力物联网建设内容中提升电网安全经济运行水平以及促进清洁能源消纳具有重要意义。国内外对虚拟电厂的研究由来已久,欧洲FENIX项目虚拟电厂针对实现分布式电源可靠并网和电力市场运营的目标,而北美的虚拟电厂主要基于需求响应计划,所以虚拟电厂聚合了大量可控负荷,在我国,国网冀北电力公司虚拟电厂示范工程兼顾考虑“源网荷储”的互动,将泛在可调资源聚合为可与电网柔性互动的互联网电厂。在此基础上,首先分析了虚拟电厂在协调控制、优化调度、参与电力市场交易三个方面的研究现状。虚拟电厂的协调控制对象主要包括各种分布式电源、储能系统、可控负荷以及电动汽车,协调控制方式主要分为集中式控制和分散式控制,在集中控制下,虚拟电厂的全部决策由中央控制单元制定,在分散控制中,虚拟电厂的决策由各个代理系统取代;虚拟电厂的优化调度是指在满足各机组出力约束和网络约束的前提下,以收益最大化、运行成本最小、碳排放最小为目标,对自身内部多个电源的容量配置或出力进行优化调度或虚拟电厂作为一个整体参与电网调度;此外,虚拟电厂利用其先进的通信技术在参与电力市场交易时能够快速响应市场电价变化、负荷需求变化,对促进电力市场自由化,增加市场灵活度,引导用户调峰调频等方面有着重要的作用。其次,详细阐述了泛在电力物联网下虚拟电厂的关键技术,包括“边缘-云”计算架构、区块链技术和大数据技术。“边缘-云”计算架构,一方面通过云主站对虚拟电厂内部参与需求响应的负荷进行选择,另一方面通过边缘计算感知用户用电行为,使得虚拟电厂在制定投标策略时能够更加精准;区块链技术去中心化和透明化的特点与虚拟电厂在地域上的分散性和调度过程中的协调控制有一定的相似之处,同时区块链技术也可保证虚拟电厂参与电力市场交易时的公平性和信息安全;大数据技术一方面可用于对各分布式电源的出力进行更为精确的预测,另一方面也可用于处理虚拟电厂内部的各种信息,提高各单元数据交换与处理的速度与精度。最后,对泛在电力物联网下虚拟电厂的研究进行了展望。考虑了全成本节点电价下虚拟电厂的模型与优化调度方法以及虚拟电厂的信息物理安全问题与对策。     

泛在电力物联网下电动汽车充电服务费定价模型

针对现有充电服务难以定量定价问题,提出了一种基于系统动力学的充电服务费定价模型。首先分析了充电服务网在泛在电力物联网定位及多主体关系,然后综合考虑社会发展、人口增长、电动汽车规模、科学水平、充电桩数量、建设成本等多维因素,量化多维因素之间的因果关系,由此建立充电服务费定价的系统动力学模型,得到充电服务费价格未来的变化趋势,并分析不同因素对充电服务费价格的影响。仿真结果发现：在算例场景设置条件下,电动汽车充电服务费的变化曲线呈现V型,前期阶段充电服务费价格逐渐降低至最低,主要受到政府补贴政策的影响;中间阶段充电服务费缓慢增加,原因是政府补贴的不断衰减、充电服务网络进一步完善,新增充电设施增加了建设成本;后期充电服务费变化逐渐稳定,基础设施的建设成本成为影响充电服务费最主要的因素,充电量的变化在一定程度上也会影响充电服务费的定价。本文为充电服务定价问题给出了一种具有可操作性的宏观动力学定量分析模型,为未来充电服务网运营与规划提供了参考。     

基于泛在网络的智能信息服务架构研究

阐述了泛在网络智能信息服务的背景,通过分析泛在网络的体系结构,给出了泛在网络中信息层次模型。按照信息运动原理结合给出的信息层次模型,设计了以情景智能驱动引擎为核心的面向泛在网络的智能信息服务架构,并分析了实现个性化智能信息服务的关键技术。     

具有两个变量的二次泛函方程的稳定性

利用不动点迭代方法研究了一类与二次型有关的具有两个变量的二次泛函方程的稳定性。     

基于普适计算的高校泛在学习环境研究

泛在学习是普适计算环境下的一种无所不在的学习模式。在阐释普适计算带来的计算和信息服务模式变革的基础上,提出泛在学习环境的参考概念模型并详细描述了泛在学习环境的特征,针对泛在学习环境的基本要素,从硬件设施、学习资源和软件平台等三个方面就高校如何构建泛在学习环境做了深入的剖析。     

基于物联网技术的实验室设备管理系统设计

介绍了一个以自行研制开发的嵌入式教学实践系统为硬件基础、面向物联网技术的实验室设备管理系统。经测试,实验室设备的管理引入物联网技术是可行的。     

基于电力物联网的智慧建筑能耗管理研究进展

物联网的兴起给智慧建筑能耗管理带来了革命性的突破。随着对建筑智能水平要求的不断提高,为实现建筑内各系统、设备之间互联互通,需将其与物联网技术进一步整合。基于电力物联网技术分析了智慧建筑中的能耗管理方式,阐述了绿色建筑中能耗预测、节能方面的研究进展,重点对基于电力物联网的智慧建筑能耗管理架构进行了优化与设计。     

基于物联网技术的远程医疗系统设计

针对医疗途径的多样化问题,设计一种基于物联网技术的远程医疗系统.以物联网感知层、传输层、应用层三层构架设计系统,介绍硬件及软件系统的设计.系统实现了远程医疗的目的,提高了居民的健康水平及医疗资源利用率,降低了看病成本.     

基于物联网的智能用电管理系统研究与实现

根据工厂用电管理的实际情况,设计并实现了一种基于物联网技术的工厂智能电能管理系统。采用现场执行层、中间传输控制层、上层智能管理的三层网络结构,以电力载波技术、ZigBee无线网络技术、RFID技术、嵌入式技术为基础,以智能策略为管理手段,实现了对智能工厂集中实时在线智能管理功能,实现了绿色制造型工厂、节约低碳型工厂、节能减排型工厂。该系统已在基于物联网技术的智能工厂应用示范项目中使用。     

基于电力物联网建设的数据中心能耗管理研究

电力物联网的建设支撑了电网业务与新兴业务的发展,并将进一步全面形成共建、共治、共享的能源互联网生态圈。依托电力物联网建设,数据中心可实现在线设备的实时监测和科学化的统一能耗管理,改善传统数据中心存在的设备分布不合理、监测设备冗杂等问题。通过对数据中心的能耗问题进行梳理,构建了基于电力物联网建设的数据中心,实现了数据中心整体设备的互联互通,降低了数据中心的整体能耗。最后对新型数据中心的发展进行了分析和展望。     

基于物联网的智能消防系统设计

针对目前消防系统布线繁琐和网络功能差的情况,设计了一种基于物联网的智能消防系统。该系统有3层结构,各层硬件通过互联网和GPRS无线网络连接,软件采用了容错技术和灵活的响应方式,提高了系统的可靠性。该系统的应用对消防系统的网络化和消防工作的社会化具有一定的引领作用。     

基于物联网技术的粉煤灰自动销售系统设计

针对将物联网技术应用于粉煤灰自动销售系统的过程进行了研究。将射频识别技术、触摸屏、PLC应用于火电厂粉煤灰销售系统,该系统可实现用户自助操作、信息自动管理、灰场无人值守。既能节省用人成本,又能避免粉煤灰对操作人员的污染。采用IC卡作为唯一的身份识别工具,能杜绝违规装灰、私自装灰现象,堵住管理漏洞,增加销售收入。系统可靠性高,维护量小,灵活性强,操作界面友好,设备成本低。     

基于物联网技术的安全工器具智能管理系统

本文在分析当前安全工器具管理的基础上,提出了基于物联网（Internet of Things,简称IOT）技术的安全工器具智能管理方法。采用无线射频识别（Radio Frequency Identification,简称RFID）和网络技术可以准确地实现安全工器具的信息采集、领用、试验、报废及检查记录的智能化管理。该系统已在变电站中得到应用和推广,提高了管理水平和工作效率。     

基于Lora的变电站物联网系统设计及应用

为实现运维站对变电站内辅助设备和电网设备的状态、状况的实时管控,设计了变电站物联网系统,并在此基础上进行了应用测试。该系统采用Lora扩频无线通信技术实现了全站组网覆盖,采用SHA256安全散列算法实现不同设备间通信的安全验证,采用阿里云物联网平台及4G模组实现远程信息交互;重点完成了上位机软件、下位机硬件电路、μC/OSIII系统为基础的下位机程序设计。通过测试与应用表明,该系统针对不同结构的变电站实现了全站设备互联、远程信息交互,为变电站内物联网的搭建提供了借鉴。