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。     

面向电力物联网新业务的电力通信网需求及发展趋势

电力物联网是智能电网向能源互联网发展的关键环节,承载电力物联网新业务的电力通信网是沟通整个能源互联网生态圈的桥梁。为了适应电力物联网新业务的发展,对电力通信网的需求及发展趋势进行研究。先综述了电力物联网的研究现状,接下来结合电力通信网的实际情况,提出了适应电力物联网的电力通信网新架构。然后以典型业务为例,分析了电力物联网的通信需求,从面向电力物联网新业务的电力通信网关键技术应用和电力通信网发展趋势2个方面对电力通信网的发展进行探索。     

基于能源互联网的电力商业模式及关键技术研究

目前我国正处于推进能源互联网发展和电力改革的重要时期,能源互联网下的电力商业模式探索是度过这一时期的关键方式。首先对能源互联网的典型架构和关键技术进行了分析,提出能源互联网关键产业链;其次,从"物联网+"、"互联网+"和"能源+"3个方面提出了能源互联网下的电力商业模式;最后研究了推动能源互联网下的电力商业模式发展的关键技术并提出了未来的研究建议。     

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。     

能源互联网技术架构与实例分析

随着能源互联网产业的蓬勃发展,能源互联网定义的内涵不断丰富,其技术架构得到逐步完善。国家首批能源互联网示范项目数量多且各具特点,分析这些项目需要适用的工具。将技术架构作为分析工具有天然的优势,但需要在诸多架构中进行选择。通过回溯梳理能源互联网架构的发展,选择“三横一纵”结构作为基础,以完善能源供需四环节后的技术架构作为工具,对9类示范项目和典型实例进行分析,结果显示这一工具的有效性和适用性较好。     

泛在电力物联网释义与研究展望

能源互联网是以电力能源为中心,多种能源协同,消费协同,集中式、分布式协同,大众广泛参与的新型生态化能源系统,主要表现为坚强智能电网与泛在电力物联网深度融合。其中,泛在电力物联网还处于起步阶段,是能源互联网建设的关键一步。泛在电力物联网的建设对提升用户体验、提升电网运营水平、促进新能源消纳和培育新兴业务有明显的积极意义。从物联网概述、泛在电力物联网特征、支撑泛在电力物联网的关键技术以及典型应用场景几个层面对泛在电力物联网进行释义,最后对泛在电力物联网的发展进行了分析和展望。     

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。     

5G助力电力物联网：网络架构与关键技术

电力物联网（electricity internet of things, EIoT）作为物联网和智能电网的结合,能够有效整合各类通信设备以及电力资源,提高电网信息化水平及现有设备利用率,并为建设具备全面感知、高效应变、灵活处理的智慧能源互联网提供了典型范例。第5代移动通信（the fifth generation mobile communication network,5G）具备“高速率、高容量、高可靠性、低时延与低能耗”的特点,其关键技术能够满足电力系统“海量设备接入、海量电力数据传输、电网极高可靠性、灵活协同响应、设备寿命持久”的需求,因此将5G通信技术与电力物联网进行深度融合已成为下一步研究与发展的重点。首先概述了电力物联网的基本概念,并结合5G通信技术的特点,提出了基于5G的电力物联网总体架构;然后分析总结了现有5G关键技术及其在物联网中的应用,最后对5G通信技术和电力物联网融合的未来研究趋势进行展望。     

面向泛在电力物联网的网源协调关键技术分析

面向泛在电力物联网的网源协调构建本质是基于互联网思维,发挥电网的枢纽作用,构成网源协调友好互动的平台。分析面向泛在电力物联网的网源协调管理平台的设备感知层、数据传输层和业务应用层,探讨构建面向泛在电力物联网的网源协调管理平台关键技术,阐述了数据通信技术、机组运行状态监测及分级评价技术、机组调峰调频能力评价及控制优化技术等方面研究现状及面临的关键问题,为后续泛在电力物联网的研究和实践提供参考。     

特约主编寄语

能源互联网是一种互联网理念、技术与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的新型生态化能源系统,其涵盖了材料、器件、设备、系统、通信、信息等多方面的技术环节,以及政策、金融、运营、管理、标准、市场准入（检测认证）等多方面的非技术环节。作为能源革命与十九大战略思想在能源领域的实现手段和具体形态,能源互联网正在中国受到政、产、学、研、金、用多方的关注。 从2015年6月国家能源局开展“国家能源互联网行动计划战略研究”并于2016年2月国家三部委发布《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》以来,能源互联网成为了国家战略,并且从理念向实际不断深化和落地。三年来,产业界和学术界硕果累累,在国家首批能源互联网示范项目建设的关键时期,《中国电力》杂志社紧密关注该领域的前沿问题和国家重大项目的最新动向,邀请本人作为特约主编,共同策划“能源互联网关键技术及应用”专栏,围绕能源互联网关键技术及应用,征集能源互联网科研及从业人员在该领域的最新理论成果、工程示范、观点视角等,共同促进能源互联网的技术进步和发展。 本专栏共收录17篇论文。论文分为三类：一类是宏观战略研究论文,针对能源互联网的概念、特征、架构和趋势进行阐述,为关键技术和应用提供了基础;一类是关键技术研究论文,针对能源互联网的具体技术进行理论与方法研究;另一类是应用实践研究论文,结合能源互联网具体应用场景和工程进行分析与讨论。 在宏观战略研究论文方面,清华大学能源互联网创新研究院高峰研究员等从源于互联网理念发展而来的能源互联网、源于大电网理念发展而来的能源互联网和源于多种能源综合利用理念发展而来的能源互联网对比剖析了能源互联网的基本内涵,给出了物理基础、实现手段、价值实现和体制保障的能源互联网四层组成架构,并将能源互联网分为互联网形态的能源设施与互联网形态的能源服务两大类。国网能源研究院有限公司鲁刚高级工程师提出了广义能源互联网发展理念,探讨了影响其产业头部格局的关键因素,即互联互通能力、综合能源系统规划设计能力和产业创新生态系统建设能力等。清华大学能源互联网创新研究院张靖副研究员等通过回溯梳理能源互联网架构的发展,以完善能源供需四环节后的技术架构作为工具,对九类示范项目和典型实例进行分析。国网能源研究院有限公司白翠粉博士等以价值域-业务域-信息域-能源域四维坐标为框架,以价值来源、价值形态、价值载体、价值实现为主线,具化了能源互联网在跨洲、国家、城市、局域四种情景下的功能架构。清华大学能源互联网创新研究院马君华研究员等从能量品质、安全可靠性、经济性、社会性、能源结构优化、交互友好性、组织管理与商业模式、合理开放性八个维度建立了能源互联网的评价指标体系,给出了能源互联网综合评价方法。国网能源研究院有限公司陈昕等以互联网视角梳理能源互联网的发展历程,提出综合性定义,并结合对电是能源互联网的核心、电网是能源互联网的基础平台的论证,提出建设能源互联网的基本路径。国网能源研究院有限公司谭雪博士等通过构建电网功能定位模型,运用SWOT-AHP分析电网发展的内外部环境,构建相应的指标体系量化分析电网发展的战略定位,提出电网功能与形态转变的方向。 在关键技术研究论文方面,国网经济技术研究院有限公司李敬如高级工程师（教授级）等从规划设计、关键设备、保护策略和运行控制等方面提出交直流混合配电网系统的技术需求及重点研究方向。国网能源研究院有限公司徐志成工程师等基于调峰评价指标体系分别进行了多区域调峰的确定性分析和不确定性风险评估,给出了典型峰谷互济运行方案,得出了一种多区域联网的协调调峰的典型运行方式及经济性评估结果。中国电力科学研究院有限公司刘畅高级工程师等提出了能够同时抑制联络线峰谷差和充分消纳光伏的综合能源站日前优化调度方法;基于负荷基值的优化调度结果提出了电网联络线功率期望值的确定方法,并在此基础上提出了考虑抑制联络线峰谷差和光伏消纳的综合能源站日前优化调度模型。国网甘肃省电力公司经济技术研究院王仕俊工程师等通过运用协同优化方法对用户用能安排进行了优化,并利用改进PSO算法对所建立模型进行求解,基于用户日能耗量对整体费用进行了重新分配。 在应用实践研究论文方面,国网能源研究院有限公司王雪工程师等从建设条件、整体规划、综合服务平台、政策机制等方面对城市智慧能源系统的顶层设计进行了初步探讨,并对城市智慧能源系统的发展路径进行了展望。广东电网公司东莞供电局黄学劲工程师等归纳并提出了能源互联网规划理念和方法,结合广东省某高新产业开发区的能源互联网规划案例,对能源互联网物理基础层规划作简要分析。国网经济技术研究院有限公司吴志力高级工程师（教授级）等指出园区能源互联网规划面临的关键技术难题,提出系统化的园区能源互联网规划方法的理论框架以及关键要素,并提出了相应的建设思路与原则。国网冀北电力有限公司经济技术研究院赵敏博士等分析出冬奥会建设期初电网现状及期末建设目标,设计出能源互联网的发展技术路径,系统性地梳理评价了17项重大建设工程对系统目标达成的贡献度。国网冀北电力有限公司经济技术研究院岳云力高级工程师等分析张家口某医院电蓄热式清洁供热改造工程的几种方案,并计算得出固体电蓄热方案具有良好的经济性;建议张家口应用互联网+电蓄热技术优化集中式和分布式清洁供暖实施方案。清华大学能源互联网创新研究院訾振宁高级工程师等分析了清洁取暖在实施中存在的突出问题,提出一种基于能源互联网的清洁取暖解决方案（虚拟热电厂）,引领能源互联网时代清洁取暖技术的变革。 本期专栏希望通过集成相关领域专家学者对能源互联网关键技术及应用的最新研究成果与实践经验,为我国进一步推动能源互联网发展提供理论、方法、技术、机制、政策方面的支持与参考。希望本专栏能为读者认知能源互联网带来帮助,对能源互联网的深入研究带来思考和启发。 衷心感谢有关专家学者对本专栏的大力支持,感谢《中国电力》李琼副主编、李博编辑在本专栏的策划和出版过程中给予的大力支持。     

能源互联网背景下电力市场大数据应用探讨

能源互联网是能源发展的必然趋势.文中从电力市场交易运营数字化转型升级的愿景出发,结合电力市场的数据形态,探讨了大数据采集存储、分析处理以及数据展现等方面的关键技术.提出以"云计算+大中台"的技术路径实现电力市场业务中台、大数据中台、人工智能中台的整合架构体系,并基于能源互联网背景下的电力市场交易业务分析,阐述了电力市场大数据应用的若干业务场景.     

泛在电力物联网的技术架构与关键技术研究

介绍了泛在电力物联网的概念与技术架构,泛在电力物联网的核心是利用智能芯片、人工智能、大数据、云计算及无线通信等先进技术对电力信息等进行可靠、高效、实时地传输与利用。并从信息采集、信息识别、信息传输与信息处理4个方面阐述了泛在电力物联网的关键技术,分析了泛在电力物联网建设中存在的信息采集的准确性、信息传输的安全性、可再生能源消纳等难点,并提出未来展望。     

中国煤电发展合理峰值研判

“十三五”是中国能源电力转型发展的关键时期,以煤电为代表的电力供应结构性过剩是亟待解决的问题之一。为此,国家能源局颁布了一系列煤电去产能政策,严控煤电发展规模。煤电发展的合理峰值、科学布局和建设时序问题受到越来越多的关注。首先全面分析了煤电去产能政策对电力行业发展、电力系统运行带来的影响。继而构建了煤电全生命周期成本模型,并将其纳入电力规划和生产模拟分析的整体流程中。最后利用上述模型,对中国“十三五”及中长期电力发展格局进行了优化。研究表明,中国煤电装机总量将于2025年前后达到峰值,发展合理峰值在11.5亿~12.0亿kW。研究成果力争进一步提升电力系统运行效率和安全性,对中国“十四五”、“十五五”电力规划及相关政策制定提供参考。     

富余可再生能源跨区电力现货交易的探索与实践

近年来,随着中国可再生能源装机规模的不断增大,受装机集中度高、省内消纳空间不足、跨区输送机制不健全、省间壁垒突出等因素影响,弃风、弃光、弃水（“三弃”）问题日益严峻,“三北”和西南地区尤为突出,受到社会各界和政府有关部门的高度关注。梳理了“三北”和西南地区可再生能源消纳面临的严峻形势,分析了以市场化方式促进可再生能源消纳的必要性,研究了富余可再生能源跨区现货交易机制和方式,阐述了市场运行情况和成效,提出了存在的问题和建议,对促进可再生能源大范围消纳和正在试点的电力现货市场建设具有积极的意义。     

利益驱动的泛在电力物联网

建设泛在电力物联网是实现我国能源生产和消费转型目标的关键步骤。从物联网在电力和能源系统中的利益问题出发,论述了利益驱动的泛在电力物联网的意义,提出了实施的关键技术和应用前景,其中,利益是泛在电力物联网发展的动力,经济价值回收是其可持续发展的关键。首先,分析了电力物联网演化到泛在电力物联网的过程,给出了电力物联网在不同文献中的定义,并提炼出泛在电力物联网的核心思想。在此基础上,阐述了泛在电力物联网在建设中所面临的挑战、需要的关键技术以及期望的目标。然后,结合国家电网公司的泛在电力物联网建设大纲,对泛在电力物联网的发展前景、开展形式和经济价值回收方式进行了探讨。最后,对泛在电力物联网在可再生能源高效利用和提高企业收益方面进行了分析和展望。     

面向泛在电力物联网的分布式云数据中心优化选址

泛在电力物联网是应对海量综合能源设备、数据和业务计算负荷的关键,云计算是泛在电力物联网的关键技术。云数据中心是云计算架构核心,云数据中心选址对云计算性能意义重大。变电站是能量流、业务流和信息流的核心节点,且有建设数据中心的有利资源,分布式架构可以高效利用变电站资源。因此,基于变电站建设多站融合的分布式云数据中心是支持泛在电力物联网的有效方式。首先考虑能量流、业务流和信息流的关系,分析变电站特性,提出基于变电站的分布式云计算架构。然后针对该架构提出云数据中心优化选址策略。最后基于案例对优化选址策略进行仿真,证明了优化策略的有效性。     

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。     

泛在电力物联网在智能配电系统应用综述及展望

文章介绍了泛在电力物联网基本概念、体系架构、关键技术,综合分析了其在智能配电系统中的具体应用,并结合当前我国智能配电系统发展情况展望了泛在电力物联网的发展未来。     

泛在电力物联网传输网优化关键技术研究

泛在电力物联网作为能源互联网建设的重要基石,对于提升电网综合效能和社会效能,促进满足用户需求的新兴业务的发展具有重要意义。面对新形势、新要求,通过优化泛在电力物联网内部通信网络架构,加快建设泛在电力物联网步伐,实现“能源数据”广泛互联,成了亟待解决的关键问题。本文以泛在电力物联网架构下的传输网为例,分别从网络拓扑结构和路由层面2个角度出发,制定优化策略。从网络拓扑角度出发,提出了基于节点权重的加边优化策略;从路由层面出发,考虑业务均衡性问题,提出了基于边介数的优化路由策略;通过构建网络性能评价指标,将本文提出的优化策略与传统策略进行对比,验证了优化策略能够提升网络的健壮性,扩充网络容量。     

电力物联网数据传输方案:现状与基于5G技术的展望

当前,电力物联网作为电力行业向能源互联网发展革新的过渡形态,在监控、管理等方向面临着新时代数字化变革.现有数据传输方案应对变革乏力,急需引入先进的数据传输方案作为数字化先导,引领并完善电力物联网的建设.第五代移动通信技术(5G)因具有带宽、时延、传输速率等性能指标上的优势,受到了各行各业青睐,在未来也被期望能够与电力物联网深度融合,应对发展挑战.为此,该文以电力物联网数据传输方案为研究对象,首先阐述了电力物联网建设完善过程中数据传输的重要性,通过梳理电力物联网构架,分析了其中的数据传输网络,将数据传输方案应用场景划分为采集、控制和电力业务信息传递三大类;然后,以此为据,梳理、讨论了现有数据传输方案在电网中的应用现状,并结合当下数字化变革分析了电力物联网对数据传输方案的新需求;随后,从5G技术特征出发,分析了5G技术在电力物联网中的适用性,并对其在电力物联网中的研究现状进行了概述;最后,指出5G技术在电力物联网中应用将会面临的挑战,并展望了电力物联网数据传输方案将承载多元化的海量信息和以一体化通信架构发展的趋势,以期为电力物联网的深入研究和实践提供参考.