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“社會元素在向能源系統提(ti)供(gong)市場信(xin)息(xi)與精準服務的(de)(de)同時，必然會引入信(xin)息(xi)的(de)(de)安(an)全風險，從而影響智(zhi)能電網(wang)(wang)的(de)(de)堅強性和安(an)全性。因此(ci)，應該建(jian)立(li)一(yi)個信(xin)息(xi)緩(huan)沖環(huan)節，來完成數(shu)據清(qing)洗并(bing)實現更接(jie)近服務側的(de)(de)高效計算。這個緩(huan)沖環(huan)節加上泛在的(de)(de)互聯(lian)網(wang)(wang)，就組成了國網(wang)(wang)公司提(ti)出(chu)的(de)(de)泛在電力物聯(lian)網(wang)(wang)。”

電力系統要主動支撐能源轉型及社會參與

記者：能(neng)源轉型(xing)對(dui)電力系統提出了哪些新要求(qiu)？

薛禹勝：在(zai)化石類能(neng)源(yuan)作為(wei)主要發(fa)電燃料時，發(fa)電環節有(you)很好的(de)(de)可(ke)控性(xing)和靈活性(xing)。但是當可(ke)再(zai)(zai)生能(neng)源(yuan)大規模替(ti)代化石類能(neng)源(yuan)后，前者的(de)(de)強不確定性(xing)和不可(ke)控性(xing)，再(zai)(zai)加上終端能(neng)源(yuan)側大規模的(de)(de)電能(neng)替(ti)代及用電模式的(de)(de)變化，電力系統無(wu)法再(zai)(zai)依靠一次(ci)能(neng)源(yuan)的(de)(de)可(ke)控性(xing)及終端能(neng)源(yuan)消費的(de)(de)平(ping)穩性(xing)來滿足電力的(de)(de)瞬(shun)時平(ping)衡。

反(fan)過來，能(neng)(neng)源(yuan)安(an)全及環(huan)境安(an)全都高(gao)度依賴于電力系(xi)統對可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)的高(gao)效轉化(hua)、電力的可靠(kao)輸(shu)送(song)以及與(yu)用戶友(you)好交互的主動(dong)支撐(cheng)。作為整個能(neng)(neng)源(yuan)鏈中(zhong)的樞紐(niu)橋梁以及能(neng)(neng)源(yuan)變革中(zhong)的核心環(huan)節，電力系(xi)統面臨的挑(tiao)戰日趨(qu)嚴峻。不(bu)但不(bu)能(neng)(neng)再(zai)依靠(kao)能(neng)(neng)源(yuan)鏈的上下游(you)來保證其可靠(kao)運行，反(fan)而要(yao)主動(dong)推動(dong)其上游(you)的可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)發展，并(bing)積極為其下游(you)的電能(neng)(neng)替代(dai)創(chuang)造友(you)好平臺(tai)。

電力系(xi)統不僅是一次能(neng)源和(he)終端能(neng)源之間的(de)樞紐(niu)，也和(he)社(she)會環境、自然災害、投資(zi)以及市場等非能(neng)源因素(su)緊密耦(ou)合。城市的(de)給排水、交(jiao)通、應急處置等基礎設施(shi)系(xi)統，都與能(neng)源系(xi)統緊密地(di)相(xiang)互影響。這就需要(yao)在更(geng)高(gao)的(de)層次上來看城市安全問題(ti)，以往(wang)把電力系(xi)統孤立看待的(de)思維(wei)方式顯然不再可(ke)行。

記者：您認為國網公司提出泛在電力(li)(li)物聯網的(de)背景是什么？在能源轉型中，電力(li)(li)系統還要考(kao)慮哪些因素(su)？

薛禹勝：在物理(li)元素中(zhong)，除能(neng)源系(xi)統(tong)規劃、建(jian)設、運行、維(wei)護和檢修以外(wai)，還要考慮其排(pai)放和污染(ran)，及能(neng)源系(xi)統(tong)與(yu)自然災(zai)害的交互影響，能(neng)量管(guan)理(li)系(xi)統(tong)的數據(ju)采集(ji)范圍也(ye)要擴展到上(shang)述環(huan)節。

在強調以用戶需求為主導的能(neng)源變革中，能(neng)源系統必須充(chong)分(fen)滿足社會(hui)的知情權(quan)及(ji)(ji)參與權(quan)，而(er)市場開(kai)放(fang)的大趨(qu)勢更(geng)使得社會(hui)因素越來(lai)越重要。與電力(li)系統相關的不同角色的多參與者之間通過(guo)市場經(jing)濟博弈，使自身利益(yi)最大化(hua)，這必然會(hui)影響到電力(li)系統的可靠性及(ji)(ji)經(jing)濟性，進(jin)而(er)影響電力(li)系統的規劃和基礎建設(she)。

以(yi)上多(duo)種因素(su)(su)(su)都(dou)突破了(le)現(xian)有的信息物(wu)(wu)理系統（CPS）框(kuang)架的概念。因此，必須在信息與物(wu)(wu)理這兩(liang)個元(yuan)素(su)(su)(su)之外增加(jia)第三個元(yuan)素(su)(su)(su)，即(ji)社(she)會(hui)元(yuan)素(su)(su)(su)。相應地(di)，CPS框(kuang)架應該被(bei)(bei)擴展為信息物(wu)(wu)理社(she)會(hui)系統（CPSS，cyber-physical-socialsystem），強調(diao)網絡、物(wu)(wu)體和(he)人的融合。這就是泛(fan)在物(wu)(wu)聯網概念被(bei)(bei)提出的背景。

信息緩沖環節保證智能電網在開放環境中的安全性

記者：當智能電網融合(he)互聯(lian)網、物(wu)聯(lian)網時，可能有(you)哪些(xie)困難？您有(you)什么解決建議？

薛禹勝：電(dian)力系(xi)(xi)統(tong)基本的(de)(de)(de)技術責任是(shi)可(ke)靠(kao)經(jing)濟地供電(dian)。智能(neng)電(dian)網(wang)(wang)得(de)以堅(jian)強的(de)(de)(de)原因之一，是(shi)信息安全(quan)性(xing)得(de)到(dao)了(le)嚴格管(guan)理。這是(shi)以放棄開放性(xing)為代(dai)價(jia)的(de)(de)(de)，所有(you)的(de)(de)(de)數(shu)(shu)(shu)據終(zhong)端都(dou)必(bi)須經(jing)過授權(quan)和嚴格的(de)(de)(de)監(jian)控(kong)保護。現在(zai)(zai)，電(dian)力系(xi)(xi)統(tong)必(bi)須承擔充分開放的(de)(de)(de)社(she)會責任，支持(chi)民眾通過泛在(zai)(zai)的(de)(de)(de)互聯網(wang)(wang)了(le)解(jie)并參(can)與到(dao)發電(dian)、輸配電(dian)和終(zhong)端消(xiao)費的(de)(de)(de)過程。但是(shi)其代(dai)價(jia)則是(shi)正常數(shu)(shu)(shu)據中可(ke)能(neng)混入虛假數(shu)(shu)(shu)據或惡性(xing)代(dai)碼(ma)。這些可(ke)能(neng)已被污染的(de)(de)(de)數(shu)(shu)(shu)據一旦進入內網(wang)(wang)，就(jiu)可(ke)能(neng)使電(dian)力系(xi)(xi)統(tong)變得(de)脆(cui)弱(ruo)，甚至(zhi)被顛覆。

因此，長期以來電(dian)力系統的(de)技術責任和(he)社會(hui)(hui)責任被(bei)一堵“墻”完(wan)全隔開了，社會(hui)(hui)需求(qiu)不(bu)能自動傳(chuan)入內網，用戶(hu)也不(bu)能及時獲取必(bi)要的(de)數據，不(bu)能有(you)效參與能源鏈。現(xian)在，打破這堵“墻”已經成(cheng)為社會(hui)(hui)聲音和(he)國家意志(zhi)。

在(zai)(zai)信息(xi)安全(quan)程度不能滿足(zu)內(nei)網(wang)(wang)(wang)安全(quan)要求的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia)，如何保(bao)證數據的(de)(de)(de)(de)(de)連通(tong)？如何在(zai)(zai)不破壞電力(li)系統(tong)內(nei)網(wang)(wang)(wang)信息(xi)安全(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)前提下(xia)，提供充(chong)分(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)開(kai)(kai)放度？我認為(wei)，在(zai)(zai)完全(quan)開(kai)(kai)放的(de)(de)(de)(de)(de)互(hu)聯網(wang)(wang)(wang)與(yu)高度可靠的(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)網(wang)(wang)(wang)之間應建(jian)立一個信息(xi)緩(huan)沖網(wang)(wang)(wang)。由(you)于用戶側參(can)與(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)任務對實時性的(de)(de)(de)(de)(de)要求比內(nei)網(wang)(wang)(wang)任務的(de)(de)(de)(de)(de)要求有數量(liang)(liang)級以上的(de)(de)(de)(de)(de)寬松，緩(huan)沖環(huan)節有足(zu)夠的(de)(de)(de)(de)(de)時間應用已有的(de)(de)(de)(de)(de)或將會出(chu)現(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)數據清洗技術來排除惡意代碼(ma)，并經(jing)過邊緣計算的(de)(de)(de)(de)(de)提煉(lian)，在(zai)(zai)保(bao)證最后(hou)需要進入內(nei)網(wang)(wang)(wang)的(de)(de)(de)(de)(de)數據安全(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)同(tong)時大(da)大(da)減少數據量(liang)(liang)，從而(er)兼容智能電網(wang)(wang)(wang)的(de)(de)(de)(de)(de)堅(jian)強(qiang)可靠性和公用網(wang)(wang)(wang)的(de)(de)(de)(de)(de)開(kai)(kai)放性。

記者：能否具體介紹(shao)這種(zhong)安全性是如何實現的？

薛禹勝：基于(yu)專用網(wang)的(de)(de)(de)緩沖環節(jie)有兩個接(jie)(jie)口：它與(yu)(yu)互聯(lian)網(wang)之(zhi)間的(de)(de)(de)接(jie)(jie)口使它能(neng)夠(gou)獲(huo)得泛(fan)在的(de)(de)(de)能(neng)力與(yu)(yu)開放(fang)性，它與(yu)(yu)內網(wang)的(de)(de)(de)接(jie)(jie)口則使它能(neng)夠(gou)與(yu)(yu)可靠性要求(qiu)極(ji)高(gao)的(de)(de)(de)核心業務(wu)交(jiao)互。允許緩沖環節(jie)清(qing)洗數(shu)據引入的(de)(de)(de)時滯可以放(fang)寬到(dao)分鐘級(ji)或以上，這樣的(de)(de)(de)響應速(su)度是完全可以被接(jie)(jie)受(shou)的(de)(de)(de)，從而有效(xiao)貫(guan)通(tong)了智能(neng)電網(wang)和互聯(lian)網(wang)。

我認為(wei)，互聯(lian)(lian)網(wang)(wang)與上述緩沖(chong)網(wang)(wang)的集合就(jiu)是當前所講的電力物聯(lian)(lian)網(wang)(wang)的概念(nian)和(he)功能(neng)。其泛在性來自于互聯(lian)(lian)網(wang)(wang)，而緩沖(chong)環(huan)節的數(shu)據安全清洗功能(neng)和(he)邊緣計算知(zhi)識(shi)提(ti)取功能(neng)則保(bao)證了對智能(neng)電網(wang)(wang)可靠性影(ying)響的最小化。這樣的深度(du)融合貫通了互聯(lian)(lian)網(wang)(wang)與內網(wang)(wang)，形成了能(neng)源(yuan)領域的信息物理社會系統。

智(zhi)能電(dian)網(wang)(wang)本身(shen)就(jiu)是一個(ge)能源領(ling)域(yu)的(de)(de)信息物(wu)理系統，電(dian)力物(wu)聯網(wang)(wang)則是針對能源領(ling)域(yu)社會元素的(de)(de)信息物(wu)理系統。兩者(zhe)都是信息物(wu)理系統，只是前(qian)者(zhe)以(yi)犧(xi)牲(sheng)(sheng)開放(fang)性(xing)(xing)的(de)(de)代價(jia)換(huan)取了(le)可(ke)靠性(xing)(xing)，而后者(zhe)則以(yi)犧(xi)牲(sheng)(sheng)可(ke)靠性(xing)(xing)的(de)(de)代價(jia)換(huan)取了(le)開放(fang)性(xing)(xing)。緩(huan)沖網(wang)(wang)則以(yi)引入(ru)時(shi)滯(zhi)的(de)(de)代價(jia)貫通了(le)互聯網(wang)(wang)與內網(wang)(wang)，而該時(shi)滯(zhi)對整體(ti)性(xing)(xing)能的(de)(de)影響則微乎其微。這個(ge)框架可(ke)以(yi)在相當(dang)長時(shi)間(jian)內支(zhi)撐能源領(ling)域(yu)發(fa)展的(de)(de)需要。

智(zhi)能(neng)電網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)和(he)互聯網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)的(de)深度融合(he)體(ti)現在各個層次，包括數(shu)據采集、知(zhi)識提(ti)(ti)取(qu)、決策(ce)支(zhi)持和(he)控制(zhi)實施。社會環境(jing)中的(de)互聯網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)連接了泛在的(de)人和(he)物，相關的(de)數(shu)據經過(guo)緩沖網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)的(de)安全清洗(xi)后(hou)，將提(ti)(ti)取(qu)的(de)知(zhi)識送(song)到內(nei)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)。電力(li)物聯網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)的(de)分析(xi)決策(ce)過(guo)程與(yu)智(zhi)能(neng)電網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)也(ye)有融合(he)。內(nei)網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)中的(de)控制(zhi)對(dui)象是固(gu)定的(de)設備；電力(li)物聯網(wang)(wang)(wang)(wang)(wang)的(de)控制(zhi)對(dui)象則是移(yi)動的(de)人與(yu)物。

兩網深度融合應用前景廣泛

記者：能源(yuan)物理信息系統在能源(yuan)轉(zhuan)型中扮演著怎樣的角色？

薛禹勝：研究能(neng)源轉型，必須(xu)將物(wu)(wu)理(li)(li)問題與(yu)政策(ce)及(ji)(ji)(ji)不同參(can)與(yu)者(zhe)的(de)行為緊(jin)密耦合，物(wu)(wu)聯網(wang)擴(kuo)大了智慧能(neng)源網(wang)的(de)信息感知(zhi)及(ji)(ji)(ji)終端(duan)調控(kong)的(de)范(fan)圍。在(zai)分布發(fa)電及(ji)(ji)(ji)儲能(neng)環節(jie)(jie)(jie)(jie)，可(ke)實現REG監(jian)控(kong)、電池監(jian)控(kong)、備用狀(zhuang)態和啟動(dong)能(neng)力；在(zai)配電/變電環節(jie)(jie)(jie)(jie)，可(ke)實現電能(neng)質量、作業管理(li)(li)、安全(quan)防護(hu)、故障診斷以(yi)及(ji)(ji)(ji)恢復控(kong)制(zhi)；在(zai)用電環節(jie)(jie)(jie)(jie)，涉及(ji)(ji)(ji)的(de)應用包括(kuo)電動(dong)汽車充放電、智能(neng)抄表(biao)、智能(neng)家居、需求響應以(yi)及(ji)(ji)(ji)運(yun)營互動(dong)；形成需求和情(qing)境(jing)的(de)感知(zhi)、理(li)(li)解、響應、反饋以(yi)及(ji)(ji)(ji)全(quan)壽命(ming)管理(li)(li)閉環，提供定制(zhi)化(hua)的(de)高效服務；用于氣象觀測、設(she)備環境(jing)監(jian)測等(deng)環境(jing)監(jian)測環節(jie)(jie)(jie)(jie)，身(shen)份識別、維護(hu)人員定位以(yi)及(ji)(ji)(ji)狀(zhuang)態相關(guan)的(de)人員管理(li)(li)環節(jie)(jie)(jie)(jie)，在(zai)搶險救(jiu)(jiu)災(zai)過程中(zhong)對搶修人員、裝(zhuang)備及(ji)(ji)(ji)急救(jiu)(jiu)物(wu)(wu)資的(de)調度與(yu)風險告知(zhi)。

具體到日(ri)常生活中(zhong)，能(neng)源物理信(xin)息系統能(neng)為用(yong)戶提供(gong)合(he)理的(de)用(yong)電(dian)用(yong)能(neng)建議(yi)。比(bi)如通過對用(yong)電(dian)量和(he)電(dian)價、用(yong)戶特性進行(xing)分析，幫助用(yong)戶安(an)排(pai)(pai)用(yong)電(dian)，或者幫助工(gong)商業用(yong)戶合(he)理安(an)排(pai)(pai)生產計劃、運行(xing)計劃等。在(zai)用(yong)電(dian)以(yi)外(wai)，還為用(yong)戶提供(gong)天然氣等多種能(neng)源使用(yong)建議(yi)，使多種終端能(neng)源協(xie)調合(he)理使用(yong)，達到最大經(jing)濟(ji)性，為用(yong)戶提供(gong)較好的(de)服務。

記者：能(neng)否舉例(li)說(shuo)明(ming)用(yong)戶參與下的具體應用(yong)場景？

薛禹勝：在開放(fang)的(de)市(shi)場環境(jing)中，如果技術問題不能充分考慮到參與者的(de)利益，那就很難(nan)得到推廣應用。

例如(ru)V2G（電(dian)(dian)(dian)(dian)動(dong)汽車(che)(che)與電(dian)(dian)(dian)(dian)網互(hu)動(dong)），利用較長時間內停在充電(dian)(dian)(dian)(dian)站的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)動(dong)汽車(che)(che)智能的(de)(de)充放電(dian)(dian)(dian)(dian)，集電(dian)(dian)(dian)(dian)商可以在車(che)(che)主(zhu)與電(dian)(dian)(dian)(dian)力市場之間成為(wei)中(zhong)介，承擔調(diao)頻、調(diao)峰(feng)及備用等(deng)輔助(zhu)服務(wu)。但(dan)目前的(de)(de)研(yan)究論(lun)文都沒有(you)考慮到(dao)車(che)(che)主(zhu)的(de)(de)利益和(he)行(xing)(xing)為(wei)，大都得(de)到(dao)過于樂觀的(de)(de)結論(lun)。如(ru)果考慮到(dao)充放電(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)量損失、電(dian)(dian)(dian)(dian)池壽命(ming)縮短(duan)及車(che)(che)主(zhu)出行(xing)(xing)計劃(hua)改變(bian)的(de)(de)不方便等(deng)因素影響(xiang)，車(che)(che)主(zhu)只(zhi)有(you)在得(de)到(dao)令自己滿(man)意的(de)(de)交易補償時，才會積(ji)極響(xiang)應V2G。

因(yin)此，在推演過(guo)程中必須充分(fen)計(ji)入車(che)主在電(dian)(dian)動汽車(che)的(de)購買、出行(xing)、充電(dian)(dian)和參(can)(can)(can)與(yu)輔助服(fu)務市(shi)場(chang)的(de)行(xing)為(wei)，這(zhe)部分(fen)就(jiu)是電(dian)(dian)力物聯(lian)網(wang)要(yao)(yao)做的(de)；而集電(dian)(dian)商除(chu)了與(yu)眾(zhong)多車(che)主之間的(de)博弈以外，還要(yao)(yao)在電(dian)(dian)網(wang)輔助市(shi)場(chang)中與(yu)其他(ta)發電(dian)(dian)側(ce)、輸電(dian)(dian)側(ce)的(de)參(can)(can)(can)與(yu)者(zhe)博弈，這(zhe)部分(fen)就(jiu)是智能電(dian)(dian)網(wang)要(yao)(yao)做的(de)。要(yao)(yao)解決V2G參(can)(can)(can)與(yu)備用(yong)的(de)問題，就(jiu)一定(ding)要(yao)(yao)把這(zhe)兩個(ge)網(wang)一起(qi)考慮，尋(xun)找(zhao)并優(you)化各方都(dou)能接受的(de)平衡點。

再舉一個停(ting)電(dian)(dian)后恢復控(kong)制(zhi)的(de)(de)例子。我國輸電(dian)(dian)系統是世界上最安全可靠的(de)(de)輸電(dian)(dian)系統之(zhi)一，重要(yao)原(yuan)因之(zhi)一是我國科(ke)研工(gong)作者和工(gong)程技術人員(yuan)(yuan)建立(li)起了(le)一整(zheng)套防(fang)御體(ti)系理論和算法，積累(lei)了(le)豐(feng)富的(de)(de)實踐經(jing)驗。其(qi)中(zhong)，智(zhi)能(neng)電(dian)(dian)網(wang)(wang)(wang)考慮了(le)預防(fang)控(kong)制(zhi)、緊急(ji)控(kong)制(zhi)和校正控(kong)制(zhi)的(de)(de)自(zi)動(dong)化及其(qi)優化協調。而一旦發生(sheng)停(ting)電(dian)(dian)，由于配網(wang)(wang)(wang)的(de)(de)基礎(chu)自(zi)動(dong)化不完善，且恢復控(kong)制(zhi)中(zhong)需要(yao)與大量分散的(de)(de)物(wu)體(ti)與人員(yuan)(yuan)交互(hu)，恢復控(kong)制(zhi)仍然主要(yao)依靠人員(yuan)(yuan)經(jing)驗，電(dian)(dian)力物(wu)聯網(wang)(wang)(wang)的(de)(de)缺(que)席也(ye)就成為恢復控(kong)制(zhi)尚未充(chong)分自(zi)適應的(de)(de)主要(yao)原(yuan)因之(zhi)一。

在恢復(fu)過(guo)程中，需(xu)要考慮(lv)到不(bu)同停電(dian)用戶的耐(nai)受度及風險，比較不(bu)同恢復(fu)方案的機會成本(ben)及期望收(shou)益，綜合(he)決(jue)策，這就需(xu)要從電(dian)力物(wu)聯網中獲取大量人和(he)物(wu)信(xin)息，并與從智能電(dian)網中獲得(de)的調度與控(kong)制信(xin)息協調優化。