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“社會元(yuan)素在(zai)向能源系統(tong)提(ti)供市(shi)場信(xin)息(xi)與(yu)精準服(fu)(fu)務的同(tong)時(shi)，必然會引入信(xin)息(xi)的安全風險，從而(er)影響智能電(dian)網的堅強性和安全性。因此(ci)，應(ying)該建立一個(ge)信(xin)息(xi)緩(huan)沖(chong)環節(jie)，來完成數據(ju)清洗并(bing)實現更接近服(fu)(fu)務側的高(gao)效計算。這個(ge)緩(huan)沖(chong)環節(jie)加上(shang)泛(fan)在(zai)的互聯(lian)網，就(jiu)組成了國網公(gong)司提(ti)出的泛(fan)在(zai)電(dian)力物聯(lian)網。”

電力系統要主動支撐能源轉型及社會參與

記者：能源轉(zhuan)型(xing)對電力系統(tong)提出了(le)哪些新(xin)要求？

薛禹勝：在化石(shi)類能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)作為(wei)主要(yao)發(fa)電(dian)(dian)燃料(liao)時(shi)，發(fa)電(dian)(dian)環(huan)節有很(hen)好的(de)可(ke)控(kong)性和(he)靈(ling)活性。但是當可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)大(da)規模(mo)替代化石(shi)類能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)后，前者的(de)強不確(que)定性和(he)不可(ke)控(kong)性，再(zai)加上終端能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)側大(da)規模(mo)的(de)電(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)替代及用電(dian)(dian)模(mo)式(shi)的(de)變(bian)化，電(dian)(dian)力(li)(li)系統無(wu)法再(zai)依靠(kao)一次能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)的(de)可(ke)控(kong)性及終端能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)消費(fei)的(de)平(ping)穩性來(lai)滿足(zu)電(dian)(dian)力(li)(li)的(de)瞬(shun)時(shi)平(ping)衡。

反(fan)過來，能源安(an)全及(ji)(ji)環境(jing)安(an)全都高度依賴于電(dian)力系統(tong)對可再(zai)生能源的(de)(de)高效(xiao)轉化、電(dian)力的(de)(de)可靠輸送(song)以及(ji)(ji)與用(yong)戶友好交互的(de)(de)主(zhu)動支(zhi)撐。作為整個(ge)能源鏈(lian)中的(de)(de)樞紐橋(qiao)梁以及(ji)(ji)能源變(bian)革中的(de)(de)核心(xin)環節，電(dian)力系統(tong)面臨的(de)(de)挑戰日趨嚴峻。不(bu)但不(bu)能再(zai)依靠能源鏈(lian)的(de)(de)上下游(you)來保證(zheng)其(qi)可靠運行(xing)，反(fan)而要主(zhu)動推動其(qi)上游(you)的(de)(de)可再(zai)生能源發展，并積極為其(qi)下游(you)的(de)(de)電(dian)能替代創造(zao)友好平臺。

電(dian)力(li)系統不僅(jin)是一次(ci)能(neng)(neng)源和(he)終(zhong)端能(neng)(neng)源之間的樞紐，也和(he)社會(hui)環境、自然災害、投資以及市(shi)場等(deng)非能(neng)(neng)源因素緊(jin)密(mi)(mi)耦合。城市(shi)的給排水、交通、應急處置(zhi)等(deng)基礎設施系統，都與能(neng)(neng)源系統緊(jin)密(mi)(mi)地相互影響。這就(jiu)需要在更高的層次(ci)上(shang)來看(kan)城市(shi)安全問題，以往(wang)把電(dian)力(li)系統孤立看(kan)待的思維(wei)方式顯(xian)然不再(zai)可行。

記者：您認為國網(wang)公司提出泛在(zai)電力(li)物聯網(wang)的背景(jing)是什么(me)？在(zai)能源轉型中(zhong)，電力(li)系統(tong)還要考慮哪(na)些因素？

薛禹勝：在物理(li)元素中，除(chu)能源(yuan)系(xi)統(tong)規劃、建設、運行(xing)、維護和檢修以外，還要考慮其排放和污染，及能源(yuan)系(xi)統(tong)與自(zi)然(ran)災害(hai)的交(jiao)互影響，能量管理(li)系(xi)統(tong)的數據(ju)采集范(fan)圍也要擴(kuo)展(zhan)到(dao)上述環節。

在強調以用戶需求為主導的(de)(de)能源變革中(zhong)，能源系(xi)統(tong)(tong)必須(xu)充分滿足社會的(de)(de)知情權(quan)及參(can)與(yu)權(quan)，而(er)市(shi)場開(kai)放的(de)(de)大趨勢更使得(de)社會因素越來越重要。與(yu)電力(li)系(xi)統(tong)(tong)相關的(de)(de)不同角色的(de)(de)多參(can)與(yu)者之間通過市(shi)場經(jing)濟博弈，使自(zi)身利(li)益(yi)最大化(hua)，這必然會影響到電力(li)系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)可靠性及經(jing)濟性，進(jin)而(er)影響電力(li)系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)規(gui)劃(hua)和基礎建設。

以上多種因素(su)都突破了現有的(de)(de)信息物(wu)理(li)系(xi)統（CPS）框(kuang)架的(de)(de)概(gai)念。因此(ci)，必須在信息與物(wu)理(li)這(zhe)兩(liang)個元素(su)之外增加第三個元素(su)，即社(she)會元素(su)。相應地，CPS框(kuang)架應該被(bei)擴展為信息物(wu)理(li)社(she)會系(xi)統（CPSS，cyber-physical-socialsystem），強(qiang)調網(wang)絡、物(wu)體和(he)人的(de)(de)融合。這(zhe)就是泛(fan)在物(wu)聯網(wang)概(gai)念被(bei)提(ti)出的(de)(de)背景(jing)。

信息緩沖環節保證智能電網在開放環境中的安全性

記者：當智能電網(wang)融合(he)互聯(lian)(lian)網(wang)、物聯(lian)(lian)網(wang)時，可能有哪些困難(nan)？您有什么(me)解(jie)決建議？

薛禹勝：電(dian)力系(xi)(xi)統(tong)基本的(de)(de)技術責任(ren)是(shi)(shi)可(ke)靠經(jing)濟(ji)地供電(dian)。智能(neng)電(dian)網得以堅(jian)強的(de)(de)原因之一(yi)，是(shi)(shi)信息安全性得到了(le)嚴(yan)格管理。這是(shi)(shi)以放棄開放性為代價的(de)(de)，所有的(de)(de)數據(ju)終端(duan)都必須(xu)經(jing)過授(shou)權和嚴(yan)格的(de)(de)監控(kong)保護。現在(zai)，電(dian)力系(xi)(xi)統(tong)必須(xu)承擔充分開放的(de)(de)社會責任(ren)，支持民眾(zhong)通過泛在(zai)的(de)(de)互聯網了(le)解(jie)并參與到發電(dian)、輸配電(dian)和終端(duan)消費的(de)(de)過程。但(dan)是(shi)(shi)其代價則是(shi)(shi)正常數據(ju)中(zhong)可(ke)能(neng)混(hun)入(ru)虛假數據(ju)或惡性代碼。這些可(ke)能(neng)已被污染的(de)(de)數據(ju)一(yi)旦(dan)進入(ru)內網，就(jiu)可(ke)能(neng)使電(dian)力系(xi)(xi)統(tong)變得脆弱，甚至被顛(dian)覆。

因此，長期(qi)以來(lai)電力系統的(de)技術(shu)責任和社(she)(she)會(hui)責任被一堵“墻”完全隔開了(le)，社(she)(she)會(hui)需求不能自動傳入內網，用戶也不能及(ji)時獲取(qu)必要的(de)數據，不能有效參(can)與能源鏈。現在(zai)，打(da)破這堵“墻”已經(jing)成為社(she)(she)會(hui)聲音(yin)和國家意志。

在(zai)信息(xi)安(an)全(quan)程度不能(neng)(neng)滿足內(nei)網(wang)(wang)安(an)全(quan)要(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)，如(ru)(ru)何(he)(he)保證(zheng)數(shu)(shu)據(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)連通？如(ru)(ru)何(he)(he)在(zai)不破壞電(dian)力系(xi)統內(nei)網(wang)(wang)信息(xi)安(an)全(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)前提下(xia)，提供充分的(de)(de)(de)(de)(de)(de)開放度？我(wo)認為，在(zai)完(wan)全(quan)開放的(de)(de)(de)(de)(de)(de)互聯網(wang)(wang)與高度可(ke)靠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)網(wang)(wang)之(zhi)間(jian)應建立(li)一個(ge)信息(xi)緩沖(chong)網(wang)(wang)。由于用(yong)戶側參與的(de)(de)(de)(de)(de)(de)任務(wu)對實時(shi)性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)比內(nei)網(wang)(wang)任務(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)有數(shu)(shu)量(liang)級以上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)寬松，緩沖(chong)環節(jie)有足夠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)間(jian)應用(yong)已有的(de)(de)(de)(de)(de)(de)或將會出(chu)現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)(ju)清洗技術來排(pai)除惡意代(dai)碼，并經(jing)過邊緣(yuan)計算的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提煉，在(zai)保證(zheng)最后需要(yao)進入內(nei)網(wang)(wang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)據(ju)(ju)安(an)全(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)同時(shi)大大減少(shao)數(shu)(shu)據(ju)(ju)量(liang)，從而兼容智(zhi)能(neng)(neng)電(dian)網(wang)(wang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)堅強(qiang)可(ke)靠性(xing)(xing)(xing)和公用(yong)網(wang)(wang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)開放性(xing)(xing)(xing)。

記者：能否(fou)具體介紹這種安全性是如(ru)何實現的？

薛禹勝：基于專(zhuan)用網(wang)的(de)(de)緩沖環節(jie)有兩個接(jie)口：它(ta)與互聯(lian)網(wang)之間的(de)(de)接(jie)口使(shi)它(ta)能(neng)夠(gou)獲得泛在的(de)(de)能(neng)力與開放(fang)(fang)性(xing)，它(ta)與內網(wang)的(de)(de)接(jie)口則使(shi)它(ta)能(neng)夠(gou)與可(ke)靠性(xing)要求極高的(de)(de)核心業務交互。允許緩沖環節(jie)清(qing)洗數(shu)據(ju)引入的(de)(de)時滯可(ke)以放(fang)(fang)寬到(dao)分(fen)鐘(zhong)級(ji)或以上，這樣的(de)(de)響應速度是(shi)完全(quan)可(ke)以被接(jie)受的(de)(de)，從而有效貫通(tong)了智能(neng)電網(wang)和互聯(lian)網(wang)。

我認(ren)為，互(hu)(hu)聯網(wang)與(yu)上述緩(huan)沖網(wang)的(de)集合就是當前(qian)所講的(de)電力(li)物(wu)聯網(wang)的(de)概念和功能(neng)。其(qi)泛在性來自于(yu)互(hu)(hu)聯網(wang)，而緩(huan)沖環節的(de)數據(ju)安全(quan)清洗功能(neng)和邊緣(yuan)計算知識提取(qu)功能(neng)則保證了對智能(neng)電網(wang)可靠性影(ying)響(xiang)的(de)最小化。這樣的(de)深(shen)度(du)融合貫通了互(hu)(hu)聯網(wang)與(yu)內(nei)網(wang)，形成了能(neng)源領域的(de)信息物(wu)理社(she)會系統。

智能(neng)(neng)(neng)電網本(ben)身就是(shi)一個能(neng)(neng)(neng)源領域的信(xin)息物(wu)理系統(tong)(tong)，電力(li)物(wu)聯網則(ze)是(shi)針對(dui)能(neng)(neng)(neng)源領域社會(hui)元素(su)的信(xin)息物(wu)理系統(tong)(tong)。兩者(zhe)都是(shi)信(xin)息物(wu)理系統(tong)(tong)，只是(shi)前者(zhe)以犧(xi)牲開(kai)放(fang)性的代價換取了可(ke)靠性，而(er)后者(zhe)則(ze)以犧(xi)牲可(ke)靠性的代價換取了開(kai)放(fang)性。緩沖(chong)網則(ze)以引入時滯的代價貫通了互聯網與內網，而(er)該(gai)時滯對(dui)整體性能(neng)(neng)(neng)的影響則(ze)微(wei)乎其微(wei)。這個框(kuang)架可(ke)以在相當長時間內支撐能(neng)(neng)(neng)源領域發展的需要(yao)。

智能電網(wang)(wang)和互聯(lian)網(wang)(wang)的(de)深度融合體現在各(ge)個(ge)層次，包括數據采集(ji)、知識提(ti)取、決策支持和控(kong)制(zhi)實施。社會環境(jing)中的(de)互聯(lian)網(wang)(wang)連接(jie)了泛在的(de)人和物(wu)(wu)(wu)，相關的(de)數據經(jing)過緩(huan)沖網(wang)(wang)的(de)安全(quan)清洗后，將提(ti)取的(de)知識送到(dao)內網(wang)(wang)。電力物(wu)(wu)(wu)聯(lian)網(wang)(wang)的(de)分析決策過程(cheng)與智能電網(wang)(wang)也有(you)融合。內網(wang)(wang)中的(de)控(kong)制(zhi)對象(xiang)是(shi)固(gu)定的(de)設(she)備；電力物(wu)(wu)(wu)聯(lian)網(wang)(wang)的(de)控(kong)制(zhi)對象(xiang)則是(shi)移動的(de)人與物(wu)(wu)(wu)。

兩網深度融合應用前景廣泛

記者：能源(yuan)物理信息(xi)系統在能源(yuan)轉(zhuan)型中(zhong)扮演著怎樣的(de)角色？

薛禹勝：研究能(neng)源轉(zhuan)型(xing)，必須將物理(li)(li)(li)問題與(yu)政策及(ji)不同參(can)與(yu)者的行為緊密(mi)耦合(he)，物聯網擴大了智慧能(neng)源網的信(xin)息感(gan)知及(ji)終端(duan)調控(kong)(kong)的范(fan)圍(wei)。在(zai)(zai)(zai)分(fen)布發電(dian)(dian)及(ji)儲能(neng)環(huan)(huan)節，可實現REG監控(kong)(kong)、電(dian)(dian)池監控(kong)(kong)、備(bei)用狀態(tai)和(he)(he)啟動能(neng)力；在(zai)(zai)(zai)配電(dian)(dian)/變電(dian)(dian)環(huan)(huan)節，可實現電(dian)(dian)能(neng)質(zhi)量、作業管理(li)(li)(li)、安全(quan)防護、故(gu)障(zhang)診斷以(yi)(yi)及(ji)恢復控(kong)(kong)制；在(zai)(zai)(zai)用電(dian)(dian)環(huan)(huan)節，涉及(ji)的應用包括(kuo)電(dian)(dian)動汽車充放電(dian)(dian)、智能(neng)抄表、智能(neng)家居、需求響(xiang)應以(yi)(yi)及(ji)運營互動；形(xing)成需求和(he)(he)情境的感(gan)知、理(li)(li)(li)解、響(xiang)應、反(fan)饋以(yi)(yi)及(ji)全(quan)壽命管理(li)(li)(li)閉環(huan)(huan)，提供定制化(hua)的高效服務；用于氣象(xiang)觀測(ce)(ce)、設備(bei)環(huan)(huan)境監測(ce)(ce)等環(huan)(huan)境監測(ce)(ce)環(huan)(huan)節，身份識別、維(wei)護人員(yuan)定位以(yi)(yi)及(ji)狀態(tai)相(xiang)關的人員(yuan)管理(li)(li)(li)環(huan)(huan)節，在(zai)(zai)(zai)搶(qiang)險救災過程中對(dui)搶(qiang)修人員(yuan)、裝(zhuang)備(bei)及(ji)急救物資(zi)的調度(du)與(yu)風險告知。

具(ju)體到(dao)日常生活中，能(neng)源物(wu)理(li)信息系統能(neng)為(wei)用(yong)戶(hu)提(ti)供(gong)合(he)理(li)的用(yong)電(dian)用(yong)能(neng)建議(yi)(yi)。比如通(tong)過對用(yong)電(dian)量和(he)電(dian)價、用(yong)戶(hu)特性進行(xing)分析，幫助用(yong)戶(hu)安排(pai)用(yong)電(dian)，或者幫助工商業用(yong)戶(hu)合(he)理(li)安排(pai)生產計劃、運行(xing)計劃等(deng)。在用(yong)電(dian)以外，還(huan)為(wei)用(yong)戶(hu)提(ti)供(gong)天(tian)然氣等(deng)多種能(neng)源使(shi)用(yong)建議(yi)(yi)，使(shi)多種終端能(neng)源協調合(he)理(li)使(shi)用(yong)，達到(dao)最大經濟性，為(wei)用(yong)戶(hu)提(ti)供(gong)較好的服務。

記者：能否舉例說明用(yong)戶參與下的具體應(ying)用(yong)場景？

薛禹勝：在開放的(de)市場環境中，如(ru)果技(ji)術問題不能充(chong)分考(kao)慮到(dao)參與者的(de)利益，那就很難得到(dao)推廣應用。

例(li)如V2G（電(dian)(dian)(dian)動汽車(che)與電(dian)(dian)(dian)網互動），利用(yong)較長時間內停(ting)在(zai)充電(dian)(dian)(dian)站的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)動汽車(che)智能的(de)(de)(de)充放電(dian)(dian)(dian)，集電(dian)(dian)(dian)商可以在(zai)車(che)主與電(dian)(dian)(dian)力(li)市場之(zhi)間成為中介，承(cheng)擔調頻、調峰(feng)及(ji)備用(yong)等輔助(zhu)服務。但目前的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)論(lun)(lun)文(wen)都沒(mei)有(you)考慮(lv)到(dao)車(che)主的(de)(de)(de)利益和行為，大都得到(dao)過于樂觀的(de)(de)(de)結論(lun)(lun)。如果(guo)考慮(lv)到(dao)充放電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)量損失、電(dian)(dian)(dian)池(chi)壽命縮短及(ji)車(che)主出行計劃改變的(de)(de)(de)不方便等因素影響(xiang)，車(che)主只有(you)在(zai)得到(dao)令自(zi)己滿(man)意(yi)的(de)(de)(de)交(jiao)易補償時，才會(hui)積極(ji)響(xiang)應V2G。

因此，在推演過程中必須充分計入車主在電(dian)動汽車的(de)(de)(de)購買、出(chu)行、充電(dian)和(he)參與輔助服務(wu)市(shi)場的(de)(de)(de)行為，這(zhe)部(bu)分就是(shi)電(dian)力物聯網(wang)要做的(de)(de)(de)；而集電(dian)商除(chu)了與眾多車主之間的(de)(de)(de)博弈以外，還要在電(dian)網(wang)輔助市(shi)場中與其他發電(dian)側、輸(shu)電(dian)側的(de)(de)(de)參與者博弈，這(zhe)部(bu)分就是(shi)智能(neng)電(dian)網(wang)要做的(de)(de)(de)。要解決V2G參與備用的(de)(de)(de)問題(ti)，就一定要把這(zhe)兩個(ge)網(wang)一起考慮，尋找并優化各方都(dou)能(neng)接受的(de)(de)(de)平(ping)衡點(dian)。

再(zai)舉(ju)一個停(ting)電(dian)(dian)(dian)后恢復控(kong)制(zhi)(zhi)的(de)例子。我國輸電(dian)(dian)(dian)系統是(shi)世界上最安全可靠的(de)輸電(dian)(dian)(dian)系統之一，重(zhong)要原因之一是(shi)我國科研工作(zuo)者和(he)工程技術人員(yuan)建立起了(le)一整套防御體系理論和(he)算法，積(ji)累了(le)豐富的(de)實(shi)踐經驗(yan)。其中(zhong)，智能電(dian)(dian)(dian)網考慮了(le)預防控(kong)制(zhi)(zhi)、緊急控(kong)制(zhi)(zhi)和(he)校(xiao)正控(kong)制(zhi)(zhi)的(de)自動化及其優化協調(diao)。而一旦發生停(ting)電(dian)(dian)(dian)，由(you)于配網的(de)基礎(chu)自動化不完善，且恢復控(kong)制(zhi)(zhi)中(zhong)需要與(yu)大量分散的(de)物(wu)體與(yu)人員(yuan)交互，恢復控(kong)制(zhi)(zhi)仍然(ran)主要依靠人員(yuan)經驗(yan)，電(dian)(dian)(dian)力物(wu)聯網的(de)缺席也就成(cheng)為恢復控(kong)制(zhi)(zhi)尚未充分自適應的(de)主要原因之一。

在(zai)恢復(fu)過程中(zhong)，需要(yao)考慮(lv)到不同停電(dian)用戶的(de)耐受度及(ji)風(feng)險，比較不同恢復(fu)方案的(de)機會成本及(ji)期望收益(yi)，綜合決策，這就需要(yao)從(cong)電(dian)力物(wu)(wu)聯網中(zhong)獲取大(da)量人(ren)和(he)物(wu)(wu)信(xin)息，并與(yu)從(cong)智能電(dian)網中(zhong)獲得(de)的(de)調(diao)度與(yu)控制信(xin)息協調(diao)優化。