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摘要：随着电力体制改革的不断深化，电力用户借助分布式发电、储能系统和电动汽车等新兴技术已经具备了参与电力交易的能力，但传统电力系统的运行控制方式却难以适应新时代开放电力市场的需求。国家电网有限公司所提出的泛在电力物联网战略可以实现电力系统各环节互连、状态感知和优化控制，是建设开放电力市场的技术支撑。基于此，分析了新时代电力系统发展所面临的挑战以及建设泛在电力物联网的必要性；研究了泛在电力物联网在开放电力市场中的典型应用；对面向电力市场的泛在电力物联网关键技术进行了讨论，为构建现代化开放电力市场提供参考。

关键词：泛在电力物联网(鲍笔滨辞罢);电力市场；优化控制；可再生能源

引言

泛在电力物联网受到了能源、互联网和设备制造等领域研究人员的广泛关注。目前已有很多学者对泛在电力物联网的释义实施策略和关键技术等内容进行了研究和展望，讨论了泛在电力物联网在输变电设备和智能配电网等领域中的应用。从物联网和泛在网络技术层面入手，分析了泛在电力物联网的含义、技术要求和应用场景。文献从终端层、网络层和平台层分别指出，泛在电力物联网构建过程中的关键技术主要包含物联网设备研发、通信协议、网络安全和海量数据分析及处理等。文献根据输电、变电和配电设备各自的运行特点和检测需求，分别提出了泛在电力物联网在对应领域的建设方案和应用场景，分析了泛在电力物联网技术应用之后对电网运行管理和技术发展等方面带来的影响。目前，针对泛在电力物联网在电力市场中应用的研究还比较少，文献提出了一种基于泛在电力物联网技术的电力市场主动服务感知共享平台的架构和设想，但对于共享平台具体运行模式和主要功能研究较少。

1、新时代电力工业发展所面临的挑战

1.1电力系统结构的转变

随着技术的不断发展和环境问题的日益突出，当今电力系统在“发、输、配、用"等各个方面都发生了显着的变化。其表现为：发电侧逐渐从过去的传统能源集中发电方式转变为集中式发电与分布式发电、传统能源发电与可再生能源发电并存的方式，由于发电侧出现了大量的风力和光伏等可再生能源，导致系统电源侧的随机性和可调整性受到很大的影响。输电侧逐渐从过去的以超高压电网为主网架的局部互联方式转变为以特高压电网为骨干网架的广泛互联方式，大容量、远距离的特高压交直流混合输电的出现，导致系统的运行特性和稳定特性发生重大变化。配电侧用户数量以及用电负荷种类的增多，导致配电网的网架结构和承载的功能正在发生改变，由于用户多样性的用能需求，配电网的角色已经由传统的单向电能提供逐渐转变为双向能量互动。随着智能终端、分布式发电和电动汽车的普及，用电侧已经具备了一定程度的参与电网动态调整和电能供应的能力,用电客户的角色界定也越来越模糊。

新时代电力系统的组成和所承载的功能已经发生了显着的转变，因电源、网架和负荷的变化而导致的系统备用容量不足、频率/电压稳定性差和谐波含量高等问题日益凸显。传统电力系统调控往往采用弃风、弃光和增加备用容量等措施维持系统稳定，但这种方式会导致新能源利用率不高、投资成本过大和输电通道传输容量无法充分利用等问题，无法从根本上保证系统的安全和经济运行。因此，建设泛在电力物联网，提高电力系统全网络的智能化水平，实时感知当前电网的运行状态，优化调整系统的运行方式和精细控制各方面现有的调节容量，是适应新时代电网调控的可行方案。

1.2电网公司角色的转变

伴随着电力体制改革和供给侧结构性改革的不断深化，电网公司和传统的电信运营商一样，面临着被“管道化"的可能。过去的20年，互联网和移动通信飞速发展，然而在这个发展的风口上，不断崛起的是各大互联网公司，而提供基础服务的叁大电信运营商不仅没有从中获得太多的红利，反而逐步失去了市场中的主动权。这是由于在移动通信发展初期，运营商是典型的内容提供商，其直接与客户群体联系，为客户群体提供通话和短信等业务并收取费用。

然而随着互联网时代的到来，移动数据流量成为了移动通信的主角，各大运营商所能提供的服务几乎没有差异。客户对于运营商提供短信和通话服务的黏性逐渐转变为对互联网内容的黏性，导致过去运营商直接面向客户的场景转变为互联网公司直接面向客户，而运营商只提供通信“管道"的现状，如图1所示。互联网公司通过自身推出的各项服务吸引了大批客户之后，其所提供的服务将不仅仅限于这些基础业务，还可以利用大量的客户群体提供各类增值业务(如广告和理财服务等,并从中获得更大的利润。比较有代表性的例子包括，现在越来越多的人开始使用社交软件的音频或者视频通话取代传统的电话和短信业务，而社交平台的作用也不仅限于社交，其还提供了公众号的推广服务、内嵌其他小程序的广告服务和电子货币的理财服务等。

从电信运营商被“管道化"的现象中不难发现，电力作为一种类似于移动数据的无差别商品，随着开放的电力市场逐步完善，如果电网公司继续坚持传统的电网建设和运营业务，就会逐步失去客户，逐渐变成为新型能源服务提供基础支撑的“管道化"公司。因此在新时代电网公司必须改变传统的业务模式和商业模式，加快推动电网向智能化和物联网化的新阶段转型，打破传统通过购销价差获得盈利的单一模式，在万物互联的新时代积极开辟新的经营方式和发展理念。

1.3发电公司角色的转变

与电网公司不同，在开放的电力市场环境下，发电公司可以成立售电公司，直接与用电客户进行交易，并具备了一定程度上的自主定价权。发电公司进入电力市场，一方面能促进公司降本增效，提高公司的经济效益；另一方面也使得公司面临市场化的挑战，增加了公司的经营风险。由于受传统垄断式的运营方式所限，发电公司对于电力市场的了解很少，在电力营销和用户侧服务方面的经验非常欠缺。如何打开售电渠道、提高公司的市场占用率是发电公司立足开放电力市场必须解决的问题。

为应对市场化所带来的机遇与挑战，首先，发电公司必须加强电力营销与宣传的力度，不断扩大自身的用户群体，充分利用信息化网络技术，简化售电的流程，构建一条开放、便捷和实时的售电渠道。其次，为增强电力用户与发电公司产物之间的黏性，公司必须准确获取用户的用能信息和习惯，针对不同的用户群体推出精细化、个性化的服务，合理安排各种类型的优惠政策，突出公司的特点，增强核心竞争力。

2、智能化物联网管控平台

智能化物联网管控平台是综合能源服务平台的“控制中心",其通过对海量的状态信息进行分析和处理，从而对目前系统的运行状态做出整体的判断，并为系统的运行控制和各类用户的电力交易提供指导。

综合能源服务平台中产生的数据来源多样、格式复杂且冗余度高，虽然各类信息中所隐含的信息价值很大，但各类信息之间的关联性不直观，因此物联网管控平台必须具备数据的分类汇总、分析处理和信息挖掘的功能。对于系统中的原始数据，首先，应对各类型的数据进行分类汇总，解决当前电力系统信息碎片化存储的问题，打破信息的孤岛，实现大数据的互联共享。其次，应用数据融合技术在冗余的数据中对同类型的数据进行分类，对有用的数据进行筛选，从而减小通信和数据存储的压力，提高数据分析的可信度。最后，针对筛选后的数据，应用大数据挖掘分析技术，从数据中分析得出当前电力系统的运行状态等深层次信息，并为综合能源服务平台中的电能交易、需求侧响应和智能购售电等高级应用提供支撑。

3、安科瑞础肠谤别濒-贰滨翱罢能源物联网平台概述

Acrel-EIoT能源物联网开放平台是一套基于物联网数据中台，建立统一的上下行数据标准，为互联网用户提供能源物联网数据服务的平台。 用户仅需购买安科瑞物联网传感器，选配网关，自行安装后扫码即可使用手机和电脑得到所需的行业数据服务。

该平台提供数据驾驶舱、电气安全监测、电能质量分析、用电管理、预付费管理、充电桩管理、智能照明管理、异常事件报警和记录、运维管理等功能，并支持多平台、多语言、多终端数据访问。

4、应用场所

本平台适用于公寓出租户、连锁小超市、小型工厂、楼管系统集成商、小型物业、智慧城市、变配电站、建筑楼宇、通信基站、工业能耗、智能灯塔、电力运维等领域。

5、组网结构

6、平台功能

6.1 可定制驾驶舱

可定制化的驾驶舱：可根据客户的行业特性，行业需求，经过培训的工程或调试人员自行绘制客户所需的驾驶舱页面。

例如下图所示的智慧物业驾驶舱，内容有：预付费、充电桩、电梯、空调、照明等设备管理、能耗统计、收益统计、运维情况等。其中可以选配成叠滨惭建筑模型，任何传感器报警时可以在叠滨惭模型中预警显示。

7.2 电力集抄

电力集抄模块可以实现对各种监测数据的查询、分析、预警及综合展示，以保证配电室的环境友好。在智能化方面实现供配电监控系统的遥测'、遥信、遥控控制，对系统进行综合检测和统一管理；在数据资源管理方面，可以显示或查询供配电室内各设 备运行（包括历史和实时参数，并根据实际情况进行日报、月报和年报查询或打印，提高工作效率，节约人力资源。

变压器监控

配电图

7.3 能耗分析

能耗分析模块采用自动化、信息化技术，实现从能源数据采集、过程监控、能源介质消耗分析、能耗管理等全过程的自动 化、科学化管理，使能源管理、能源生产以及使用的全过程有机结合起来，运用数据处理与分析技术，进行离线生产分析 与管理，实现全厂能源系统的统一调度，优化能源介质平衡、有效利用能源，提高能源质量、降低能源消耗，达到节能降耗和提 升整体能源管理水平的目的。

能耗概况

7.4预付费管理

1）登陆管理：管理操作员账户及权限分配，查看系统日志等功能；

2）系统配置：对建筑、通讯管理机、仪表及默认参数进行配置；

3）用户管理：对商铺用户执行开户、销户、远程分合闸、批量操作及记录查询等操作；

4）售电管理：对已开户的表进行远程售电、退电、冲正及记录查询等操作；

5）售水管理：对已开户的表进行远程售水、退水、记录查询等操作；

6）报表中心：提供售电、售水财务报表、用能报表、报警报表等查询，本系统所有的报表及记录查询，都支持别虫肠别濒格式导出。

预付费看板

7.5 充电桩管理

通过物联网技术，对接入系统的充电桩站点和各个充电桩进行不间断地数据采集和监控，同时对各类故障如充电机过温保护、充电机输入输出过压、欠压、绝缘检测故障等一系列故障进行预警。云平台包含了充电收费和充电桩运营的所有功能，包括城市级大屏、交易管理、财务管理、变压器监控、运营分析、基础数据管理等功能。

充电桩看板

7.6 智能照明

智能照明通过物联网技术对安装在城市各区域的室内照明、城市路灯等照明回路的用电状态进行不间断地数据监测，也可以实现定时开关策略配置及后台远程管理和移动管理等，降低路灯设施的维护难度和成本，提升管理水平，并达到一定节能减挂的效果。

照明实时监控

7.7 安全用电

安全用电采用自主研发的剩余电流互感器、温度传感器、电气火灾探测器，对引发电气火灾的主要因素（导线温度、电流和剩余电流）进行不间断的数据跟踪与统计分析，并将发现的各种隐患信息及时推送给公司管理人员，指导公司实现快速时间的排查和治理，达到消除潜在电气火灾安全隐患，实现“防患于未然"的目的。

7.8 智慧消防

通过云平台进行数据分析、挖掘和趋势分析，帮助实现科学预警火灾、网格化管理、落实多元责任监管等目标。针对“九小场所"和危化品生产公司无法有效监控的空白，适应于所有公建和民建，实现了无人化值守智慧消防，实现智慧消防“自动化"、“智能化"、“系统化"、用电管理“精细化"的实际需求。

智慧消防看板

8、系统硬件配置

结语

对泛在电力物联网在电力市场中的具体应用进行了展望，并对关键技术的研究进行归纳总结，得出如下结论：

电力系统结构和电力市场环境的变化，使得传统的运行控制方法无法保证电网的安全经济运行，继续采用传统运营模式的电力公司无法适应开放电力市场下的角色转变。大力建设泛在电力物联网是突破传统运行方式瓶颈、转变电力工业发展方向和理念的重大战略举措，也是建设全球能源互联网的必经之路。

为实现综合能源服务平台的体系架构和相关功能，还需要在电力物联网终端设备、综合通信网络及信息安全和智能化物联网管控平台等关键技术领域加强研究。