摘要：泛在電力物聯(lián)網(wǎng)是當前智能電網(wǎng)發(fā)展的一個重點方向。首先,，總結了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的主要作用和價值體現(xiàn),；其次,，從智能電網(wǎng)各個環(huán)節(jié)概述了物聯(lián)網(wǎng)技術在電力領域的已有研究和應用基礎,；進而,，構思并提出了泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展形態(tài),，包含現(xiàn)階段智能電網(wǎng),、透明電網(wǎng)和零邊際成本電網(wǎng) 3 個階段的技術發(fā)展趨勢,，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設的深化提供一些思路,；最后，提出泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的若干技術挑戰(zhàn),，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的未來研究提供參考,。
引言
互聯(lián)網(wǎng)技術與新能源技術將推動新一輪能源革命［1］,，智能電網(wǎng)［2］與“互聯(lián)網(wǎng)+”技術相結合成為當前電氣工程領域研究的熱點［3-5］，興起了能源互聯(lián)網(wǎng)［6-7］和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)（ubiquitous power Internetof Things,，UPIoT）［4,，8-9］的概念，為智能電網(wǎng)建設拓展了更開闊的發(fā)展空間,。其中,，物聯(lián)網(wǎng)技術作為當前科技領域的熱點技術，在電力領域中的應用展示了充滿想象力的前景［9-12］,。
根據(jù)國際電信聯(lián)盟（ITU）的定義,，物聯(lián)網(wǎng)是通過二維碼識讀設備、射頻識別（RFID）裝置,、紅外感應器,、全球定位系統(tǒng)和激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議,，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接,，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別,、定位,、跟蹤、監(jiān)控和 管 理 的 一 種 網(wǎng) 絡［13］,。 國 家 電 網(wǎng) 有 限 公 司 提 出UPIoT 理念,，圍繞電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，充分應用移動互聯(lián),、人工智能等現(xiàn)代信息技術,、先進通信技術，實現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)萬物互聯(lián),、人機交互,，形成具有狀態(tài)全面感知、信息高效處理,、應用便捷靈活特征的智慧服務系統(tǒng)［8］,。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，特別是智能 傳 感 器 ,、低 功 率 廣 域 通 信（low-power wide-areanetwork,，LPWAN）、5G 以及云/邊緣計算等技術的成熟,，如何建設 UPIoT 引起了廣泛的關注,。作為構建透明電網(wǎng)的關鍵支撐技術［14］，小微智能傳感器是傳統(tǒng)傳感器與微處理機相結合的產(chǎn)物,，具有采集,、處理,、交換信息的能力，因其特低功率,、便于安裝,、抗干擾、價格低等特點使智能電網(wǎng)透明化運行成為可能,。以寬帶載波,、5G、LPWAN 為代表的通信技術,，將引領 UPIoT 的數(shù)據(jù)傳輸向高傳輸速率,、低功耗、遠距離,、高可靠性等方向發(fā)展,。云/邊緣計算技術有望解決高效處理海量數(shù)據(jù)的難題［15］，適應電網(wǎng)數(shù)字化,、信息化,、智能化的數(shù)據(jù)處理需求。
基于此,，本文探討了 UPIoT 的主要作用和價值體現(xiàn),，分析了物聯(lián)網(wǎng)技術在發(fā)電、輸電,、變電,、配電和用電 5 個環(huán)節(jié)中的已有基礎，闡述了未來透明電網(wǎng)和零邊際成本電網(wǎng)的概念,、內(nèi)涵和發(fā)展趨勢,。最后，本文提出了 UPIoT 的若干技術挑戰(zhàn),。
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的主要作用和價值體現(xiàn)
電網(wǎng)聯(lián)系到千家萬戶的每一臺設備和電器,，非常具備物聯(lián)網(wǎng)萬物互聯(lián)的物質(zhì)基礎。現(xiàn)有電網(wǎng)上增加傳感測量技術,、集成通信技術和高級計算控制方法,，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)的高度融合。
UPIoT 以信息獲取為基礎,，注重用戶之間以及用戶與電網(wǎng)之間進行實時連接和互動,，并對海量數(shù)據(jù)信息進行收集分析和實時高速傳輸，從而加強電網(wǎng)智能處理和決策支持功能,。
UPIoT 的主要特征表現(xiàn)在：①無時不在,、無處不在：除了電力設備外,，成千上萬的電器,，甚至是用戶的穿戴設備,，都將通過傳感器連接到物聯(lián)網(wǎng)中，支持終端即插即用,，用戶本身也是物聯(lián)網(wǎng)連接的對象之一［4］,；②多種業(yè)務數(shù)據(jù)貫通：電網(wǎng)多種業(yè)務打破數(shù)據(jù)壁壘，各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)統(tǒng)一在大數(shù)據(jù)平臺進行管理,，為高級應用提供強大的數(shù)據(jù)平臺支撐［16］,；③高級應用功能完善：隨著人工智能算法、大數(shù)據(jù)分析方法的成熟,，應用層將會逐漸完善功能,，及時處理多種數(shù)據(jù)形成分析結果和優(yōu)化方案反饋回電網(wǎng)，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定可靠經(jīng)濟運行,；④數(shù)據(jù)呈現(xiàn)巨大效益：電網(wǎng)數(shù)據(jù)價值得到充分挖掘,，既能實現(xiàn)電網(wǎng)企業(yè)業(yè)務轉(zhuǎn)型升級和盈利模式創(chuàng)新，又能為各種創(chuàng)新型機構提供共享數(shù)據(jù),，促進社會經(jīng)濟發(fā)展,。
UPIoT 的 作 用 和 價 值 主 要 體 現(xiàn) 在 以 下 4 個方面。
1. 1 全面支撐電網(wǎng)運行性能提升
隨著智能電網(wǎng)不斷發(fā)展,，系統(tǒng)每天都在產(chǎn)生海量數(shù)據(jù),，對電網(wǎng)的監(jiān)控、調(diào)度和管理帶來了巨大的作用和挑戰(zhàn),。如何對電力系統(tǒng)中多種類型的數(shù)據(jù)進行有效分析和管理成了急需解決的問題［17］,。包含每一個用戶、每一個用電設備的細顆粒度數(shù)據(jù)將使得智能電網(wǎng)完全透明化,，通過大數(shù)據(jù)計算分析和可視化展示,，非常便于電網(wǎng)相關人員及時洞察異常和潛在的風險，實時準確掌握電網(wǎng)的運行狀態(tài),，快速精細預測電網(wǎng)的變化趨勢,；多環(huán)節(jié)業(yè)務數(shù)據(jù)貫通，可打通不同專業(yè)部門的數(shù)據(jù)壁壘,，提高對電網(wǎng)認知的全面性,，促進多環(huán)節(jié)業(yè)務協(xié)同進行?？傊?，UPIoT 可全方位提高電網(wǎng)運行的安全性、可靠性,、優(yōu)質(zhì)性和經(jīng)濟性,。
值得一提的是，傳統(tǒng)的集中式控制模式難以滿足海量數(shù)據(jù)的傳輸處理的要求,，而利用邊緣計算可降低對主站系統(tǒng)的壓力,，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性,、準確性和安全性，在中低壓配電網(wǎng),、微電網(wǎng)等分布式控制中具有巨大的競爭力,，為電網(wǎng)企業(yè)面向內(nèi)部的管理決策提供了全新的技術手段。
1. 2 促進與用戶互動化的智能用電
隨著中國人民生活質(zhì)量的提高,，人民對供電質(zhì)量要求也越來越高,，用戶側(cè)的光伏、儲能,、充電樁等元素越來越多,，對智能家居和智能用電的體驗感受越來越重視［18-19］。在此背景下,，傳統(tǒng)的配網(wǎng)運行管理因缺乏必要和充分的用戶數(shù)據(jù)獲取及交互手段,，難以對用戶準確建模并將用戶資源納入電網(wǎng)的協(xié)同柔性控制，也無法為用戶提供更優(yōu)質(zhì)和個性化服務,。
通過物聯(lián)網(wǎng)可以對用戶及配電網(wǎng)運行狀態(tài)進行準確的測量和態(tài)勢感知［20］,，打通電網(wǎng)與用戶雙向通信的通道，引導用戶有序用電,，提高用戶參與電網(wǎng)運行的體驗和收益,，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的共贏。如何基于物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)與用戶數(shù)據(jù)交互,、資源共享,，促進智能用電服務是目前用電側(cè)需要解決的問題。
1. 3 提升分布式可再生能源消納能力
隨著分布式可再生能源在電網(wǎng)中滲透率的不斷提高,，其出力的隨機性,、間歇性和波動性經(jīng)過和傳統(tǒng)負荷特性的疊加，容易造成配電網(wǎng)功率和電壓的顯著波動,，形成階段性過載或者過電壓風險,，對配網(wǎng)運行控制和保護帶來了挑戰(zhàn)［21］。
基于物聯(lián)網(wǎng)技術,，利用智能化的小微傳感器對分布式電源（distributed generation,，DG）進行實時監(jiān)測和態(tài)勢預測，基于配調(diào)系統(tǒng)或者臺區(qū)邊緣端對區(qū)域配電網(wǎng)或臺區(qū)以及 DG 及時進行調(diào)整,，實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲協(xié)作運行,，從而降低系統(tǒng)運行風險，提高可再生能源分布式消納水平,，促進能源轉(zhuǎn)型升級,。
1. 4 挖掘用電大數(shù)據(jù)的增量價值
隨著近兩年國家對一般工商業(yè)電價的調(diào)控到位，電網(wǎng)公司從傳統(tǒng)的售電商業(yè)模式中獲得利潤的空間和增量已經(jīng)相當有限，挖掘用電大數(shù)據(jù)的價值成為電網(wǎng)公司業(yè)務和利潤的增長點,。另一方面,，用電大數(shù)據(jù)的商業(yè)價值一直為社會各界所關注［22］，有望為智慧城市,、智能交通、智能家居,、傳統(tǒng)商業(yè)和第三產(chǎn)業(yè),、新能源與節(jié)能行業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)行業(yè),、咨詢行業(yè),、制 造 業(yè) 等 各 行 各 業(yè) 帶 來 重 要 的 信 息 來 源 和 決 策依據(jù)。
從 商 業(yè) 模 式 來 看 ,，國 家 電 網(wǎng) 有 限 公 司 提 出 的UPIoT 的建設將搭建一個以電力供需為核心的泛在電力生態(tài)平臺,。電網(wǎng)企業(yè)將在服務過程中構建起多條服務價值鏈，實現(xiàn)電網(wǎng)企業(yè)與相關方的共創(chuàng)共享共贏［23］,。而用電大數(shù)據(jù)的基礎必然是配用電物聯(lián)網(wǎng),。
物聯(lián)網(wǎng)技術在電網(wǎng)中的已有基礎
UPIoT 的概念，是基于目前電力系統(tǒng)信息化,、智能化的技術現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢提出來的,。本節(jié)從發(fā)電、輸電,、變電,、配電、用電 5 個方面,，闡述電網(wǎng)中物聯(lián)網(wǎng)技術的研究和應用基礎,。
2. 1 發(fā)電領域
“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源的重點任務之一就是推動能源生產(chǎn)智慧化，提升大規(guī)模新能源的消納能力,。作為實現(xiàn)這一目標的技術基礎,，物聯(lián)網(wǎng)技術在發(fā)電領域的應用主要體現(xiàn)在傳感器應用及對發(fā)電機實時狀態(tài)監(jiān)測。文獻［24-27］基于物聯(lián)網(wǎng)架構,，構建了發(fā)電機組遠程狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),，實現(xiàn)了機組狀態(tài)遠程在線專家診斷、故障預報,、科學維護,，保障機組安全運行；文獻［28］設計了基于視頻監(jiān)控,、RFID,、GPRS 等技術的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺，實現(xiàn)發(fā)電系統(tǒng)各類動態(tài)數(shù)據(jù)的可視化。文獻［29］利用 ZigBee 和嵌入式系統(tǒng)搭建微網(wǎng)分布式電源的控制系統(tǒng),，其中,，ZigBee 用于短距離通信，嵌入式系統(tǒng)用于數(shù)據(jù)格式處理和通信協(xié)議轉(zhuǎn)化,，控制命令由遠程服務器生成并下達,。
2. 2 輸電領域
物聯(lián)網(wǎng)技術在輸電領域的應用主要體現(xiàn)在對輸電線路狀態(tài)的監(jiān)測及線路安全檢修管控。目前,，基于物聯(lián)網(wǎng)技術的輸電線路監(jiān)測系統(tǒng),，根據(jù)應用場合的不同，數(shù)據(jù)采集的方式或傳輸層的通信方式也可能不一樣?，F(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)往往存在運行維護費用高,、數(shù)據(jù)傳輸率低等問題。文獻［30］組建了基于級聯(lián)拓撲無線 Mesh 與光纖復合架空地線光傳輸耦合網(wǎng)絡,，滿足輸電線路設備物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡帶寬,、時延、可靠性和安全性要求,。文獻［31］則采用接入網(wǎng)和匯聚網(wǎng)兩級通信網(wǎng)絡結構進行變電站和輸電線路的通信網(wǎng)絡設計,，從而實現(xiàn)遠距離傳輸。文獻［32］提出扁平式通信網(wǎng)絡結構和有線/無線雙通道異構組網(wǎng)技術,，比傳統(tǒng)方法更有效地保障了重負載網(wǎng)絡性能和網(wǎng)絡容錯能力,。文獻［33］借鑒產(chǎn)品電子代碼設計了輸變電設備標識碼，提高了設備之間的信息聯(lián)系交互能力和共享能力,；文獻［34］結合 ZigBee 和GPRS 組成混合網(wǎng)絡,，用來傳輸桿塔傾角、人員攀爬,、導線拉力,、桿塔振動等監(jiān)測數(shù)據(jù)，減少人工巡檢的工作量,。文獻［35］和文獻［36］基于物聯(lián)網(wǎng)技術,，分別針對輸電線路的弧垂、電參數(shù)與溫度構建監(jiān)測系統(tǒng),。
2. 3 變電領域
物聯(lián)網(wǎng)在變電領域的應用包括了變電站電氣信息,、設備溫度等狀態(tài)信息和運行操作信息的監(jiān)控預警與故障診斷等方面［37］，著力于解決變電設備狀態(tài)實時監(jiān)測,、監(jiān)測裝置孤島運行,、故障診斷功能不足等問題。
工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)變電站監(jiān)控數(shù)據(jù)實時采集,、通信和處理的有效手段［38-39］,。文獻［40］設計了變電設備智能監(jiān)測傳感網(wǎng)絡，并基于一體化智能監(jiān)測裝置實現(xiàn)收發(fā)數(shù)據(jù)、分布式計算以及設備故障診斷和預警功能,。文獻［41］基于視覺傳感器,、信息傳輸和智能視覺分析組成智能視覺物聯(lián)網(wǎng)，將紅外圖像與可見光圖像智能識別相結合,，準確,、實時地檢測和定位變電站設備溫度異常區(qū)域。文獻［42］采用物聯(lián)網(wǎng)技術研發(fā)了一套可移動,、免安裝,、無線化的變電設備局部放電檢測系統(tǒng)，使現(xiàn)場設備可以在不停電下進行帶電檢測與在線監(jiān)測,。此外,，針對變電站避雷器 故 障 診 斷［43］和 安 全 操 作［44］的 監(jiān) 控 也 取 得 不 少成果,。
2. 4 配電領域
物聯(lián)網(wǎng)技術在配電領域的應用包括對配電設備及其運行狀態(tài)的監(jiān)測,、故障定位、資產(chǎn)管理,。文獻［45］采用無線傳感器反應網(wǎng)絡（WSANs）構建了智能電網(wǎng)的信息系統(tǒng),，實現(xiàn)智能電網(wǎng)的可視可控。文獻［46］采用無線傳感網(wǎng)絡建立了配網(wǎng)故障定位系統(tǒng),，相比于傳統(tǒng)故障定位系統(tǒng),，故障定位更準確，性價比更高,。文獻［47-48］將 RFID 應用到資產(chǎn)管理工作中,，提高資產(chǎn)管理水平和效率。主動地對并網(wǎng)分布式發(fā)電（DG）,、儲能,、充電樁、有載調(diào)壓變壓器,、無功補償?shù)扰潆娋W(wǎng)設備的運行進行優(yōu)化與控制是主動配電網(wǎng)的主要功能［49］,，而這些功能的實現(xiàn)往往依賴于物聯(lián)網(wǎng)技術［50］。兩者的深度融合將形成配電物聯(lián)網(wǎng)［51-53］,，成為能源轉(zhuǎn)型“再電氣化”發(fā)展的新思路,、新模式、新焦點,。文獻［51］論述了配電物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵構想和應用特征,，提出由“云、管,、邊,、端”構成的配電物聯(lián)網(wǎng)體系架構；文獻［52］針對配電臺區(qū)管理存在設備多、通信基礎薄弱等困難,，提出一種新型配電臺區(qū)應用實踐方式,、設計理念、關鍵技術節(jié)點和協(xié)同機制,；文獻［53］總結了配電物聯(lián)網(wǎng)建設背景下的智能終端的內(nèi)涵及基本特征,，給出了智能終端硬件的基本結構和軟件的重要組成，分析了智能終端在計算,、存儲,、通信等方面為配電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型發(fā)展所帶來的變化。
2. 5 用電領域
物 聯(lián) 網(wǎng) 在 用 電 領 域 的 應 用 主 要 涉 及 低 壓 抄表［54］,、用電安全［55］,、工廠智能用電［56］、智能家居［57］,、智能充電［58］,、智能樓宇［59］等。智能用電服務系統(tǒng)是智能電網(wǎng)建設在用戶側(cè)的重要組成部分,，文獻［60］分別從組成架構和信息架構兩方面介紹了用電設備智聯(lián)網(wǎng)的體系架構,，并分析了用電設備智聯(lián)網(wǎng)這個“電力物聯(lián)網(wǎng)”的功能，異構了電力光纖,、雙絞線,、現(xiàn)場總線和無線網(wǎng)絡等大容量傳輸技術，可以全方位支撐 DG,、電動汽車和智能家居的應用,。中國已經(jīng)全面推廣應用了智能電表，結合 UPIoT 的建設推進,，智能電表的超計量功能價值凸顯,，智能用電的各種場景都將變得清晰?？傮w上看,，UPIoT 是電力網(wǎng)-信息網(wǎng)-社會網(wǎng)的融合。在此階段,，需要加強 4 個方面的研究：大范圍多設備感知能力強化,；多業(yè)務異構數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理平臺建設［61］，包括數(shù)據(jù)標準與模型統(tǒng)一,、系統(tǒng)技術架構統(tǒng)一,、平臺入口統(tǒng)一等；電力大數(shù)據(jù)快速分析與應用,；用電大數(shù)據(jù)安全與隱私保護及分級授權方法,。
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展形態(tài)
隨著傳感器技術,、通信技術與云/邊緣計算技術等 物 聯(lián) 網(wǎng) 關 鍵 技 術 在 智 能 電 網(wǎng) 中 的 應 用 深 化 ，UPIoT 的形態(tài)也會逐漸演化,。第 1 階段,，UPIoT 基本實現(xiàn)電網(wǎng)的信息化和自動化，建成一系列通信信息平臺和自動化系統(tǒng),，對應當前智能電網(wǎng)的發(fā)展水平,；第 2 階段：UPIoT 連接對象更加豐富，數(shù)據(jù)的應用水平明顯提高,，數(shù)據(jù)采集,、通信與計算處理分析的效率與質(zhì)量提升，提高電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的可觀可測性,，通過貫通不同業(yè)務數(shù)據(jù),，逐漸實現(xiàn)電網(wǎng)透明化運行；第 3 階段：UPIoT 加強用戶與電網(wǎng)交互,，萬千主體在開放式平臺上參與電力生產(chǎn)與消費,，促進電力供應的邊際成本趨近于零，從而可能形成零邊際成本電網(wǎng)形態(tài),。
3. 1 初級形態(tài)：現(xiàn)階段智能電網(wǎng)
自 2000 年美國提出智能電網(wǎng)概念以來,，多個國家興起了智能電網(wǎng)的研究和建設工作,，并取得了突出的成果,。中國的智能電網(wǎng)建設涵蓋了電網(wǎng)的各個環(huán)節(jié)，推廣應用了一系列通信信息平臺和自動化系統(tǒng)［62］,，電網(wǎng)的信息化和自動化水平得到了顯著的提升,。盡管中國大力推進智能電網(wǎng)建設，但仍存在著數(shù)據(jù)不貫通,、終端覆蓋不足,、通信不暢通、資源利用率不高等問題［63-64］,。
電力和信息的雙向流動性是智能電網(wǎng)的本質(zhì)特征之一［64］,，這與 UPIoT 的理念是一致的。UPIoT 的概念是基于現(xiàn)階段智能電網(wǎng)的技術背景和需求提出的,。UPIoT 的工作任務是銜接智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀,，進一步促進電力網(wǎng)-信息網(wǎng)-社會網(wǎng)的融合貫通。因此,，可以將現(xiàn)階段智能電網(wǎng)視為 UPIoT 的初級階段,。
3. 2 高級形態(tài)：透明電網(wǎng)
李立浧院士在“2018 鹽城綠色智慧能源大會”上提出的“透明電網(wǎng)”方向，通過信息技術,、計算機技術,、數(shù)據(jù)通信技術,、傳感器技術、電子控制技術,、自動控制理論,、運籌學、人工智能,、互聯(lián)網(wǎng)等技術的綜合運用,，使電網(wǎng)運行透明、可觀可測［65］,。區(qū)別于運行數(shù)據(jù)不全和狀態(tài)難以準確評估預測的傳統(tǒng)電網(wǎng),，透明電網(wǎng)是基于 UPIoT 的一種新的電網(wǎng)形態(tài)：通過對并網(wǎng)的設備及關鍵節(jié)點的運行數(shù)據(jù)進行實時采集、上傳,、識別和監(jiān)控,，并在配電網(wǎng)可視化平臺上集中反映，從而實現(xiàn)全數(shù)據(jù)采集,、全狀態(tài)可見,、全態(tài)勢預測以及全網(wǎng)絡可控的一種透明化電網(wǎng)模式。透明電網(wǎng)與 UPIoT 的概念不謀而合,，其區(qū)別在于 UPIoT 強調(diào)的是技術路線（即泛在物聯(lián)）,，而透明電網(wǎng)則是強調(diào)最終效果（即透明）。透明電網(wǎng)實現(xiàn)了對電網(wǎng)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)蘊含意義,、規(guī)律,、價值的高度掌控，是 UPIoT充分發(fā)展后的結果,。在透明電網(wǎng)中,，每個點每條線的數(shù)據(jù)都可以采集，所有的電網(wǎng)狀態(tài)和設備狀態(tài)都可以獲取,，整個電網(wǎng)的趨勢和任意操作的結果都可以預見,。因此，本文將透明電網(wǎng)視為 UPIoT 的高級形態(tài),。
透明電網(wǎng)的主要特征表現(xiàn)在：①數(shù)據(jù)透明：電網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)可以通過在電網(wǎng)中密集分布的傳感器廣泛收集,，電網(wǎng)的資產(chǎn)信息可以通過實時更新的臺賬準確獲取,；②狀態(tài)透明：設備的運行狀態(tài)和電網(wǎng)的運行狀態(tài)可以通過采集到的數(shù)據(jù)準確評估,，電網(wǎng)的拓撲結構可以清晰辨識；③態(tài)勢透明：電網(wǎng)未來的發(fā)展態(tài)勢可以準確預測［66］,，這為高效率解決包含源網(wǎng)荷儲充多維不確定性的智能電網(wǎng)運行維護的安全性,、可靠性具有至關重要的意義。
透明電網(wǎng)是在 UPIoT 賦能下的電網(wǎng)運行高級形態(tài),。利用物聯(lián)網(wǎng)小微傳感器,、先進通信技術,、大數(shù)據(jù)分析技術，電網(wǎng)從業(yè)人員可以理解電網(wǎng)量測數(shù)據(jù),、調(diào)控行為,、市場信息等多類型數(shù)據(jù)蘊含的意義、規(guī)律,、價值,，掌握從微網(wǎng)到復雜大電網(wǎng)運行的特征與策略。
小微智能傳感器是組成透明電網(wǎng)的重要元素,，其未來將要突破的瓶頸是自行實現(xiàn)能量補給的問題,。通過節(jié)點內(nèi)置傳感器進行采集和處理目標信息的無線傳感網(wǎng)絡［67］因其具有自組織性、抗干擾能力強等特點,，與小微智能傳感器相結合,，將為物聯(lián)網(wǎng)帶來傳感、互通和驅(qū)動的高性能［68］,。
5G 通信系統(tǒng)具有超高傳輸速率,、超大容量帶寬、低延時,、低功耗,、點對點傳輸?shù)忍攸c［69］，使得視頻等海量數(shù)據(jù)高效傳輸成為可能,，更能支撐透明電網(wǎng)的全景實現(xiàn),。但應該重視的是，因為數(shù)據(jù)來源急劇增加,，需要特別關注信息的加密和安全防控,，防范不法分子竊取重要數(shù)據(jù),、通過網(wǎng)絡攻擊惡意引發(fā)電網(wǎng)事故,。
在 5G 通信技術支撐下，電力大數(shù)據(jù)［70-72］的智能分析是電網(wǎng)實現(xiàn)透明化運行的必要手段,。電力系統(tǒng)發(fā)展至今,，產(chǎn)生的運行數(shù)據(jù)數(shù)量已經(jīng)超過傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法的能力范圍，必須依靠大數(shù)據(jù)分析方法才能滿足當前和未來電力系統(tǒng)獲取信息的需求,。人工智能在電力大數(shù)據(jù)的價值挖掘中的作用不可替代,，特別是大量視頻圖像數(shù)據(jù)［44，73］,，離開人工智能技術應用將只會成為電網(wǎng)運行的負擔,。此外，若將海量數(shù)據(jù)遠距離傳輸?shù)皆贫颂幚?，帶來巨大的網(wǎng)絡負擔,、存儲負擔和計算負擔,。邊緣計算在業(yè)務來源就近處理數(shù)據(jù)，只將必要的少量數(shù)據(jù)上傳到云端,，是一種更具有效率的計算方式,。當然，過度配置邊緣計算資源對整個系統(tǒng)而言也會造成不必要的浪費,。在整個數(shù)據(jù)處理周期內(nèi),，邊緣計算和云計算如何協(xié)同，需要深入研究資源,、任務在云端和邊緣節(jié)點的平衡,。
3. 3 遠景形態(tài)：零邊際成本電網(wǎng)
《零邊際成本社會》［74］中描述：“在未來的時代，每個人都會變成產(chǎn)消者,，可以更直接地在物聯(lián)網(wǎng)上生產(chǎn)并相互分享能源和實物,，這種方式的邊際成本接近于零，近乎免費”,。
邊際成本可表達為：
