泛在电力物联网实施策略研究

建设泛在电力物联网是实现能源转型目标的必要手段。从电力系统发展历程和面临的问题出发,论述了泛在电力物联网的意义,提出了实施策略和可能遇到的问题。为实现能源转型,风电光电等可再生能源装机容量不断增加。这些能源的随机性给电力系统的功率平衡造成巨大压力,有时不得不弃掉一部分风电光电。为了维持电力系统的稳定运行、提高风电光电的利用率,必须对可控负荷和分散式发电进行控制。因此,需要用互联网连接可控负荷和分散式发电,形成泛在电力物联网。常规发电厂、大型风电场、光电站等已经和电力系统连接了,调度可以直接控制。因此,泛在电力物联网主要任务是连接负荷和分散式发电,尤其是可控负荷。电动汽车是可控负荷中最容易实现可控的,其次是热水器、电热锅炉和空调等。利用泛在电力物联网,协同控制风电光电、可控负荷、分散式发电等,可以提高风电光电利用率,实现能源转型目标。     

泛在电力物联网在北京经济技术开发区的应用探索

泛在电力物联网是物联网在电力领域的具体体现，建设泛在电力物联网是推进"三型两网"建设的关键环节，也是实现能源转型的必要手段。阐述了泛在电力物联网的定义，从供电公司角度出发，根据北京经济技术开发区实际情况，讨论了依托地区特点的泛在电力物联网实施策略和实际应用场景，分析了可能遇到的问题。得出结论：随着泛在电力物联网的深入建设，供电公司能够为电力客户提供多元化服务，提高客户满意度；地市供电公司能够依托泛在电力物联网开展更多电力相关业务；泛在电力物联网的安全性、实用性、有效性是发展面临的首要问题。     

“泛在电力物联网与综合能源系统关键技术”专题特约主编寄语

为了提高新能源在终端能源消费中的比例、促进能源转型,泛在电力物联网与综合能源系统概念应运而生。泛在电力物联网通过广泛互联能源设备、可控负荷、储能、可再生能源发电单元等,利用物联网技术搭建传感器网络,通过人工智能技术进行全维度态势感知、全时段优化控制、多主体友好互动。综合能源系统通过对多能流进行多级利用和整体调度,能有效改善分布式可再生能源“消纳难”的问题,提高能源综合利用率。泛在电力物联网和综合能源系统,二者相辅相成,可形成包含多能流、大数据的能源互联网体系。泛在电力物联网与综合能源系统将成为能源及电力工业发展的热点。     

泛在电力物联网在电力市场应用中的展望

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（ubiquitous power internet of things,UPIoT）战略可以实现电力系统各环节互连、状态全面感知和优化控制,是建设开放电力市场的有效技术支撑。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。     

泛在电力物联网研究现状分析

泛在电力物联网的建设主要是将信息化和人工智能等新技术、新理念应用于企业发展进程中,以提高电力企业的技术水平,同时这也是服务于国家战略需要,符合推动互联网、大数据、人工智能和制造业深度融合的战略要求,其对推动我国的科技进步、产业升级和提高人民生活水平具有重要意义。对泛在电力物联网的提出背景、建设目标和意义等进行介绍;讨论各界对泛在电力物联网的态度和相应措施;对泛在电力物联网建设的技术支持进行分析;举例说明泛在电力物联网在当下的典型应用;最后指出泛在电力物联网发展过程中可能遇到的问题。     

特约主编寄语

为了提高新能源在终端能源消费中的比例、促进能源转型,泛在电力物联网与综合能源系统概念应运而生。泛在电力物联网通过广泛互联能源设备、可控负荷、储能、可再生能源发电单元等,利用物联网技术搭建传感器网络,通过人工智能技术进行全维度态势感知、全时段优化控制、多主体友好互动。综合能源系统通过对多能流进行多级利用和整体调度,能有效改善分布式可再生能源“消纳难”的问题,提高能源综合利用率。     

泛在电力物联网的关键技术与应用前景

泛在电力物联网是以电力系统为核心,结合智能终端传感器、通信网、人工智能和云平台技术构成的复杂多网流系统,其具有全息感知、泛在连接、开放共享、融合创新的特点。首先阐述了泛在电力物联网的基本概念、特征,并详细分析了其体系架构;其次,从智能芯片、5G与LPWA、物联网平台三方面探讨了泛在电力物联网的关键技术,从业务壁垒、信息安全、数据分析和商业模型4个角度分析了泛在电力物联网建设的关键难点;最后研究了泛在电力物联网的实际需求和应用前景。     

综合能源系统中热力子系统的稳态特性分析

综合能源系统（integrated energy system,IES）涵盖能源形式多样,涉及运行模式复杂,包含控制设备和耦合环节丰富,给其稳态建模和稳态潮流计算带来了挑战。为了获取综合能源系统中热力子系统的稳态特性,给出了典型综合能源系统的拓扑架构;分别建立了电力子系统、热力子系统、冷力子系统和分布式能源站的稳态模型,进而建立了混合潮流模型,并利用Newton-Raphson算法进行了混合潮流求解;分析了热力子系统的关键技术参数（包括源节点的供水温度、负荷节点的出水温度、热网管道的长度和直径、热负荷功率）变化对综合能源系统稳态潮流的影响。分析结果可支撑综合能源系统的规划、设计及优化运行。     

综合能源系统优化运行研究现状及展望

为了充分消纳清洁能源、提高能源利用效率,综合能源系统的概念应运而生,相较于传统的能源单级利用形式,综合能源系统对电力、冷热和天然气等多种形式能源进行多级利用,通过多能互补提高综合能源利用效率。但是综合能源系统由于系统间耦合紧密,能源流动变化复杂,在优化运行方面相较于传统电网有较大差别。针对综合能源系统优化运行问题的研究现状进行了全面整理,首先介绍了综合能源系统的组成,对电力、热力和天然气的网络潮流模型的研究现状进行了归纳分析;其次对优化运行方法进行了分类总结,分析了现有方法的优缺点和难点;最后进行了展望,指明了综合能源系统优化运行未来的研究方向。     

计及先进绝热压缩空气储能多能联供特性的微型综合能源系统优化调度模型

先进绝热压缩空气储能（Advanced adiabaticcompressed air energy storage,AA-CAES）是一种清洁的大规模物理储能技术。相对于其他类型的储能技术,AA-CAES技术具有多能流联供的独特特性,这一特性使得其在微型综合能源系统中具有广阔的应用前景。考虑AA-CAES电站的多能联供特性,研究了含AA-CAES电站的微型综合能源系统优化调度策略。介绍了含AA-CAES电站的微型综合能源系统基本构成;基于AA-CAES电站的实际热力学过程,构建AA-CAES电站的冷热电多能流联合调度约束模型;在此基础上,以最小化系统运行成本为目标,建立含AA-CAES电站的微型综合能源系统优化调度模型;最后,采用天津中新生态城的数据进行模型验证。     

考虑源-荷-储多能互补的冷-热-电综合能源系统优化运行研究

综合能源系统（integrated energy system,IES）以多能互补和能量阶梯利用为核心,将大大提高系统的能量利用率,实现多种能流互补优化。通过建立冷-热-电综合能源系统,以系统总运行成本最低为目标函数,考虑设备模型约束和功率平衡约束,采用日前负荷模拟综合能源系统经济优化运行;同时考虑到系统在冬、夏季运行工况差异较大,采用分季调节运行模式,利用分支界定（branch and bound,B-a-B）算法求解优化模型。仿真结果表明,系统能量供给平衡,"源-荷-储"互补搭配性强,系统运行灵活、经济高效,同时,系统污染气体排放量少,有利于环境保护。     

基于仿射可调鲁棒优化的园区综合能源系统经济调度

新能源和负荷的不确定性给综合能源系统（integrated energy system,IES）运行带来挑战。首先,基于线性形式的能源集线器模型,对园区IES进行了建模。其次,构建了基于仿射可调鲁棒优化的园区IES两阶段经济调度模型,通过该模型可求得机组的启停及基准出力,以满足不考虑可再生能源出力的能量平衡要求,并求得机组的参与因子,使得调度方案对可再生能源出力不确定集下的任意场景均可行。最后,将该模型转化为混合整数线性规划模型（mixed integer linear programming,MILP）进行求解。算例分析结果表明：通过可调鲁棒优化的经济调度方法所求得的调度方案较经典鲁棒优化有更好的经济性与鲁棒性。     

考虑运行风险的含储能综合能源系统优化调度

为解决综合能源系统（integrated energy system,IES）中供需双侧不确定因素对运行调度带来的风险问题,提出了一种考虑运行风险的含储能IES优化调度模型。在目标函数中,用设备调整费用、失负荷惩罚费用和弃风弃光惩罚费用来量化系统运行风险。在约束条件中,区分了电能和热能的时间尺度差异,并计及储能的时间耦合性,建立了储能多时段耦合约束。然后提出了一种基于Benders分解的算法进行求解。最后通过算例分析了置信水平、储能功率及容量对IES运行费用及运行风险的影响。     

DRP(配送资源计划)系统及其应用

电子商务的发展促进了物流技术的发展,配送中心在物流过程中扮演重要角色,ＤＲＰ系统是配送中心的重要工具,在此前提下分析了配送中心的流程和目标,阐明了ＤＲＰ（配送资源计划划）系统结构和能力,并对典型模块进行了说明,提出并探讨了虚拟仓库与虚拟配送中心中的ＤＲＰ数据处理及数据传输,举出了国际著名的ＤＥＬＬ公司和ＷＡＬ－ＭＡＲＴ公司应用ＤＲＰ的成功实例。