构建配电物联网技术体系 支撑能源互联网快速发展
来源:国家电网报 发布时间:2020-10-13 阅读:54

当前,能源革命和数字革命正在深度融合。从技术特征和功能形态上看,作为能源革命中心环节的电网正向能源互联网演进。

今年,国家电网有限公司提出建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业战略目标。直接面向电力用户的配电网也将转型升级。将配电网与物联网深度融合,构建配电物联网技术体系,可满足用户多元化用能服务需求,支撑能源互联网快速发展。

引入新技术新理念,推动传统配电网向能源互联网演进

作为电网的重要组成部分,配电网直接面向电力用户,与生产生活息息相关,是保障和改善民生的重要基础设施,也是用户对电网服务感受和体验的最直观对象。

推动传统配电网向能源互联网演进,机遇与挑战并存。

一是社会需求不断变化。分布式电源、储能、微电网、新能源汽车、新型交互式用能等设备大规模接入配电网,用户深度参与互动。用户对电力的依赖程度越来越高,多元化用能服务需求也在快速增长。配电网需具备对外开放共享合作、整合社会资源、拓展新兴业务的能力,以带动产业链发展,助力打造能源互联网产业生态圈。

二是行业痛点、难点问题亟待解决。配电网设备规模总量大、发展速度快,目前量测覆盖率不足、设施设备标准化程度不高,配电网一线运维管理人力资源与配电网增长规模不匹配。现有的监测管控手段和资源配置能力不足,无法满足中低压配电网精益化管理要求和快速变化的业务服务需求。

基于上述两点,配电网需引入“大云物移智”等新技术和新理念,构建以配电网、物联网深度融合为导向的配电物联网创新技术体系与灵活业务架构,实现配电网的全面感知、数据融合和智能应用,从本质上推动配电环节业务模式、服务模式和管理模式不断创新,全力支撑能源互联网快速发展。

创新打造“云、管、边、端”配电物联网系统

遵循公司能源互联网建设布局与智能物联体系技术架构,可创新打造“云、管、边、端”配电物联网系统。

●“云”层。重点攻关“云”层微服务架构技术、海量终端接入技术、大数据分析技术、人工智能分析技术等,实现海量终端连接、系统灵活部署、弹性伸缩、应用和数据解耦、应用快速上线,满足业务需求快速响应、应用弹性扩展、资源动态分配、系统集约化运维等要求,实现业务与数据解耦、资源高效配置,以及数据对多业务系统的共享。

●“管”层。应用电力自动化系统IEC 61850标准、IEC通用信息模型(CIM)和物联网信息模型,重点攻关物联信息模型融合扩展技术、“边云”和“边端”通信网络管理技术、5G网络在配电物联网应用技术,实现通信网络自组网、设备自发现自注册、资源自描述,支撑边端设备即插即用,满足配电业务处理实时性和带宽需求。

●“边”层。重点攻关多核、多容器的终端通用软件平台技术、多源数据处理与融合技术、应用程序(APP)信息交互技术、人工智能技术,采用“硬件平台化+业务软件APP化”的技术架构,提高业务处理的实时性,减轻云平台的通信和计算压力;应用软件定义终端,实现电力系统生产业务和服务应用功能的灵活部署。

●“端”层。重点研究设备自描述、自发现、自注册技术,通过与“边”和“云”的配合,采用“轻量级物联网操作系统+设备业务应用软件”的技术架构,采集配电网运行状态、设备状态、环境状态及其他辅助信息等基础数据,并执行决策命令或就地控制,同时完成与用户的友好互动,有效满足电网生产和服务用户的需求。

对内提供数据支撑和平台化服务,对外满足用户多元化需求

配电物联网将全面构建配电台区及低压配电网的能源自治生态体系,可实现台区能源自治与电能质量优化、线损实时分析与区域综合降损、新能源灵活消纳与运行智能控制等,对内提供数据支撑和平台化服务,对外满足用户多元化需求。

台区能源自治与电能质量优化。配电物联网发挥智能配变终端边缘计算优势和就地管控能力,统筹协调换相开关、智能电容器等设备,治理电网的三相不平衡、无功、谐波等电能质量问题;在云平台分析所有台区历史数据和区域特性等数据,优化区域电能质量智能调节策略,满足用户高质量用电需求。

线损实时分析与区域综合降损。配电物联网通过智能设备升级和有效覆盖,就地集成台区总表、用户电表等采集感知设备信息,可实时获取电压、电流、有功等关键数据,利用边缘计算就地开展台区线损统计分析,及时上送异常等各类情况至云端后台,实时监管中低压线损情况,有效支撑线损治理、窃电核查等工作开展。

停电准确定位与精准透明发布。利用各类智能终端和边缘计算技术,为用户提供末端配网事件处理服务,监测并主动发现用电异常情况,制订解决方案并提供处理服务。结合智能感知的停复电事件,云端自动识别停电影响范围及重要敏感用户,自动生成结构化停电信息,并通过短信或微信点对点精准推送信息至用户,全面提升用电体验和互动感知能力。

新能源灵活消纳与运行智能控制。配电物联网可满足光伏发电等新能源大量、快速、安全接入需求,协助用户管理电源,优化设备工作性能,形成符合用户用能方式的新能源工作策略;实现配网双向潮流有序化,完成谐波治理及对系统运行方式的灵活调节,依据云端分析,采用典型控制策略实时控制电源输出功率,并监视、削减谐波影响;有效配合配网故障处理和日常检修,构建适应高新能源渗透率的配网中、低压物联系统。

新能源汽车有序充电与充电桩布点优化。根据边缘计算节点的日负荷预测信息、当前区域用电信息和用户充电信息,配电物联网可实时拟合当天区域充电曲线,预测用户充电情况,向用户反馈充电完成情况;根据分时电价、用户申请充电模式和预测负荷曲线,提供多种优化充电策略,引导用户选择适当充电方式,实现充电效益最大化,满足电网削峰填谷要求,并为后续充电桩布点优化提供支撑。

配电物联网对内可为电网规划建设、生产运行、电力营销、企业管理、供电服务提供数据支撑和平台化服务,对外可为电力用户、分布式能源、新能源汽车、政府及社会提供数据共享和增值服务。以建设配电物联网感知层、网络层、平台层、应用层为核心,配电网与物联网的深度融合将提升供电服务能力、企业精益管理能力、配电网源网荷储协同发展能力、新业务发展支撑能力,支撑配电网向能源互联网迈进,推动配电领域业务与技术达到国际领先水平。





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