<font id="1xtni"></font>
<font id="1xtni"><dl id="1xtni"><sub id="1xtni"></sub></dl></font><font id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></font>
      <font id="1xtni"><dl id="1xtni"><sub id="1xtni"></sub></dl></font>
      <mark id="1xtni"></mark>

          <font id="1xtni"></font>
          <kbd id="1xtni"><div id="1xtni"><label id="1xtni"></label></div></kbd>

          <s id="1xtni"><center id="1xtni"></center></s>

          <font id="1xtni"><dl id="1xtni"></dl></font>
                1. <ins id="1xtni"><noscript id="1xtni"></noscript></ins>

                  <mark id="1xtni"></mark>

                            <kbd id="1xtni"></kbd>
                          1. <font id="1xtni"></font>
                            <s id="1xtni"><center id="1xtni"></center></s>
                            <u id="1xtni"></u>
                          2. <s id="1xtni"><center id="1xtni"></center></s>
                          3. <font id="1xtni"><dl id="1xtni"></dl></font><u id="1xtni"></u>

                            <mark id="1xtni"><strike id="1xtni"><meter id="1xtni"></meter></strike></mark>

                              1. <kbd id="1xtni"><small id="1xtni"></small></kbd>

                              2. <font id="1xtni"></font>
                                  <font id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></font>
                                1. <kbd id="1xtni"></kbd>
                                2. <font id="1xtni"><strike id="1xtni"><sub id="1xtni"></sub></strike></font>
                                  <font id="1xtni"></font>
                                  <p id="1xtni"><div id="1xtni"><b id="1xtni"></b></div></p>
                                  <kbd id="1xtni"><center id="1xtni"><label id="1xtni"></label></center></kbd>

                                  <s id="1xtni"></s>
                                  <mark id="1xtni"><dl id="1xtni"></dl></mark>

                                    <font id="1xtni"></font>

                                        <font id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></font><font id="1xtni"></font>
                                        <s id="1xtni"><center id="1xtni"><input id="1xtni"></input></center></s>

                                        <mark id="1xtni"></mark><font id="1xtni"><dl id="1xtni"></dl></font>
                                          <font id="1xtni"><strike id="1xtni"><sub id="1xtni"></sub></strike></font>
                                            <s id="1xtni"></s>
                                              <font id="1xtni"><li id="1xtni"></li></font>

                                                <font id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></font><s id="1xtni"></s>
                                              1. <dfn id="1xtni"></dfn>

                                                <mark id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></mark>
                                                    <mark id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></mark>
                                                    1. <s id="1xtni"></s>

                                                    2. <font id="1xtni"></font><s id="1xtni"><div id="1xtni"><input id="1xtni"></input></div></s>

                                                      1. <mark id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></mark>
                                                      2. <kbd id="1xtni"><div id="1xtni"></div></kbd>
                                                        1. <mark id="1xtni"></mark>
                                                          <mark id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></mark>
                                                        2. <kbd id="1xtni"><center id="1xtni"><label id="1xtni"></label></center></kbd><font id="1xtni"></font>
                                                        3. <s id="1xtni"></s>
                                                          <kbd id="1xtni"><center id="1xtni"><label id="1xtni"></label></center></kbd>
                                                          1. <font id="1xtni"><source id="1xtni"></source></font>

                                                            <font id="1xtni"><dl id="1xtni"></dl></font><s id="1xtni"></s>
                                                            <font id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></font>

                                                            1. <dfn id="1xtni"></dfn>

                                                            2. <font id="1xtni"></font>
                                                            3. <kbd id="1xtni"></kbd>
                                                                  1. <font id="1xtni"><strike id="1xtni"><sub id="1xtni"></sub></strike></font>
                                                                  2. <mark id="1xtni"><strike id="1xtni"><meter id="1xtni"></meter></strike></mark>
                                                                    1. <s id="1xtni"><center id="1xtni"></center></s>
                                                                        <u id="1xtni"><center id="1xtni"></center></u>
                                                                        <font id="1xtni"><strike id="1xtni"><sub id="1xtni"></sub></strike></font>
                                                                        <s id="1xtni"><div id="1xtni"><label id="1xtni"></label></div></s>
                                                                          <mark id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></mark>

                                                                            <button id="1xtni"><center id="1xtni"></center></button>
                                                                            <mark id="1xtni"></mark>
                                                                            1. <kbd id="1xtni"></kbd>
                                                                            2. <font id="1xtni"></font>
                                                                              <kbd id="1xtni"><div id="1xtni"><label id="1xtni"></label></div></kbd><mark id="1xtni"></mark>
                                                                              <font id="1xtni"></font>

                                                                                <s id="1xtni"></s>
                                                                              1. <dfn id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></dfn>
                                                                              2. <kbd id="1xtni"></kbd>
                                                                                  1. <s id="1xtni"></s>
                                                                                    1. <kbd id="1xtni"><center id="1xtni"></center></kbd>
                                                                                    2. <s id="1xtni"><center id="1xtni"></center></s>
                                                                                    3. <s id="1xtni"></s>

                                                                                      <font id="1xtni"><dl id="1xtni"><sub id="1xtni"></sub></dl></font>

                                                                                    4. <font id="1xtni"><dl id="1xtni"></dl></font>
                                                                                      1. <mark id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></mark>

                                                                                        <mark id="1xtni"></mark>

                                                                                            <mark id="1xtni"><strike id="1xtni"><meter id="1xtni"></meter></strike></mark>
                                                                                            1. <kbd id="1xtni"></kbd>
                                                                                            2. <font id="1xtni"><dl id="1xtni"><sub id="1xtni"></sub></dl></font>

                                                                                                <mark id="1xtni"><strike id="1xtni"><meter id="1xtni"></meter></strike></mark>

                                                                                                    <button id="1xtni"></button>
                                                                                                        1. <mark id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></mark>
                                                                                                          <s id="1xtni"></s>

                                                                                                          <kbd id="1xtni"><center id="1xtni"></center></kbd><font id="1xtni"></font><samp id="1xtni"><source id="1xtni"></source></samp><mark id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></mark>
                                                                                                              <kbd id="1xtni"></kbd>

                                                                                                              <font id="1xtni"></font>
                                                                                                              <mark id="1xtni"><strike id="1xtni"><meter id="1xtni"></meter></strike></mark>

                                                                                                              <s id="1xtni"><div id="1xtni"></div></s>

                                                                                                                <mark id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></mark>
                                                                                                                  <mark id="1xtni"></mark>

                                                                                                              1. <mark id="1xtni"><strike id="1xtni"><meter id="1xtni"></meter></strike></mark>
                                                                                                              2. <s id="1xtni"><center id="1xtni"></center></s>
                                                                                                                1. <mark id="1xtni"></mark>
                                                                                                                2. <s id="1xtni"></s>
                                                                                                                3. <kbd id="1xtni"><center id="1xtni"><label id="1xtni"></label></center></kbd>
                                                                                                                  <font id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></font>

                                                                                                                          <font id="1xtni"></font>
                                                                                                                      1. <s id="1xtni"><center id="1xtni"></center></s>

                                                                                                                          1. <kbd id="1xtni"></kbd>

                                                                                                                            <mark id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></mark>
                                                                                                                            1. <kbd id="1xtni"></kbd>
                                                                                                                            2. <mark id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></mark>
                                                                                                                              1. <mark id="1xtni"><dl id="1xtni"><meter id="1xtni"></meter></dl></mark>
                                                                                                                                1. <s id="1xtni"><center id="1xtni"></center></s><samp id="1xtni"><dl id="1xtni"></dl></samp>
                                                                                                                                2. <mark id="1xtni"><dl id="1xtni"><meter id="1xtni"></meter></dl></mark><mark id="1xtni"><dl id="1xtni"></dl></mark>

                                                                                                                                  <samp id="1xtni"><dl id="1xtni"></dl></samp>

                                                                                                                                  1. <mark id="1xtni"><video id="1xtni"></video></mark>

                                                                                                                                  2. <font id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></font>

                                                                                                                                  3. <s id="1xtni"><div id="1xtni"></div></s>

                                                                                                                                      <mark id="1xtni"></mark>
                                                                                                                                      <font id="1xtni"></font>

                                                                                                                                            1. <s id="1xtni"><center id="1xtni"><input id="1xtni"></input></center></s><font id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></font>
                                                                                                                                            2. <kbd id="1xtni"></kbd>
                                                                                                                                              1. <s id="1xtni"><center id="1xtni"><input id="1xtni"></input></center></s>

                                                                                                                                              2. <font id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></font>
                                                                                                                                                <kbd id="1xtni"></kbd>
                                                                                                                                                <font id="1xtni"><dl id="1xtni"><nobr id="1xtni"></nobr></dl></font>

                                                                                                                                                  1. <mark id="1xtni"></mark>
                                                                                                                                                    1. <s id="1xtni"><center id="1xtni"></center></s>

                                                                                                                                                          <kbd id="1xtni"></kbd>

                                                                                                                                                          <s id="1xtni"></s>

                                                                                                                                                        1. <font id="1xtni"></font>

                                                                                                                                                        2. <mark id="1xtni"></mark>
                                                                                                                                                        3. <samp id="1xtni"><li id="1xtni"></li></samp>
                                                                                                                                                          1. <kbd id="1xtni"><small id="1xtni"><label id="1xtni"></label></small></kbd>
                                                                                                                                                            <mark id="1xtni"><dl id="1xtni"></dl></mark>
                                                                                                                                                            <kbd id="1xtni"><center id="1xtni"></center></kbd>

                                                                                                                                                            <mark id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></mark>

                                                                                                                                                            1. <s id="1xtni"></s>

                                                                                                                                                              <s id="1xtni"></s>
                                                                                                                                                              <mark id="1xtni"></mark>
                                                                                                                                                            2. <s id="1xtni"><div id="1xtni"><b id="1xtni"></b></div></s>
                                                                                                                                                              <samp id="1xtni"></samp> <cite id="1xtni"></cite>
                                                                                                                                                                <s id="1xtni"></s>

                                                                                                                                                                1. <s id="1xtni"></s>
                                                                                                                                                                  <mark id="1xtni"><video id="1xtni"></video></mark>

                                                                                                                                                                  <mark id="1xtni"><strike id="1xtni"><meter id="1xtni"></meter></strike></mark>

                                                                                                                                                                    <samp id="1xtni"><li id="1xtni"><code id="1xtni"></code></li></samp>

                                                                                                                                                                  1. <mark id="1xtni"><dl id="1xtni"><meter id="1xtni"></meter></dl></mark>

                                                                                                                                                                    <mark id="1xtni"></mark>
                                                                                                                                                                    <kbd id="1xtni"><div id="1xtni"></div></kbd>
                                                                                                                                                                      <mark id="1xtni"><strike id="1xtni"></strike></mark>
                                                                                                                                                                    1. <kbd id="1xtni"></kbd>

                                                                                                                                                                        <kbd id="1xtni"></kbd>
                                                                                                                                                                      1. <mark id="1xtni"></mark>
                                                                                                                                                                        1. <delect id="1xtni"></delect>
                                                                                                                                                                        <s id="1xtni"><center id="1xtni"></center></s>

                                                                                                                                                                          <s id="1xtni"><div id="1xtni"></div></s>

                                                                                                                                                                              <mark id="1xtni"><dl id="1xtni"><meter id="1xtni"></meter></dl></mark>
                                                                                                                                                                              瑞安市遠博汽車電子有限公司歡迎您!服務熱線:0577-58889922
                                                                                                                                                                              新聞資訊/ News Center
                                                                                                                                                                              公司新聞行業資訊

                                                                                                                                                                              行業資訊 / Industry News

                                                                                                                                                                              當前位置:首頁 ? 新聞資訊 ? 行業資訊

                                                                                                                                                                              泛在電力物聯網發展形態與挑戰
                                                                                                                                                                              2019/12/31 遠博汽車電子1463

                                                                                                                                                                              摘要:泛在電力物聯網是當前智能電網發展的一個重點方向。首先,總結了泛在電力物聯網的主要作用和價值體現;其次,從智能電網各個環節概述了物聯網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網的發展形態,包含現階段智能電網、透明電網和零邊際成本電網 3 個階段的技術發展趨勢,為泛在電力物聯網建設的深化提供一些思路;最后,提出泛在電力物聯網的若干技術挑戰,為泛在電力物聯網的未來研究提供參考。
                                                                                                                                                                              引言
                                                                                                                                                                              互聯網技術與新能源技術將推動新一輪能源革命[1],智能電網[2]與“互聯網+”技術相結合成為當前電氣工程領域研究的熱點[3-5],興起了能源互聯網[6-7]和泛在電力物聯網(ubiquitous power Internetof Things,UPIoT)[4,8-9]的概念,為智能電網建設拓展了更開闊的發展空間。其中,物聯網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]。
                                                                                                                                                                              根據國際電信聯盟(ITU)的定義,物聯網是通過二維碼識讀設備、射頻識別(RFID)裝置、紅外感應器、全球定位系統和激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與互聯網相連接,進行信息交換和通信,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和 管 理 的 一 種 網 絡[13]。 國 家 電 網 有 限 公 司 提 出UPIoT 理念,圍繞電力系統各環節,充分應用移動互聯、人工智能等現代信息技術、先進通信技術,實現電力系統各環節萬物互聯、人機交互,形成具有狀態全面感知、信息高效處理、應用便捷靈活特征的智慧服務系統[8]。隨著物聯網技術的發展,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。作為構建透明電網的關鍵支撐技術[14],小微智能傳感器是傳統傳感器與微處理機相結合的產物,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 的數據傳輸向高傳輸速率、低功耗、遠距離、高可靠性等方向發展。云/邊緣計算技術有望解決高效處理海量數據的難題[15],適應電網數字化、信息化、智能化的數據處理需求。
                                                                                                                                                                              基于此,本文探討了 UPIoT 的主要作用和價值體現,分析了物聯網技術在發電、輸電、變電、配電和用電 5 個環節中的已有基礎,闡述了未來透明電網和零邊際成本電網的概念、內涵和發展趨勢。最后,本文提出了 UPIoT 的若干技術挑戰。
                                                                                                                                                                              泛在電力物聯網的主要作用和價值體現
                                                                                                                                                                              電網聯系到千家萬戶的每一臺設備和電器,非常具備物聯網萬物互聯的物質基礎?,F有電網上增加傳感測量技術、集成通信技術和高級計算控制方法,實現物聯網和智能電網的高度融合。
                                                                                                                                                                              UPIoT 以信息獲取為基礎,注重用戶之間以及用戶與電網之間進行實時連接和互動,并對海量數據信息進行收集分析和實時高速傳輸,從而加強電網智能處理和決策支持功能。
                                                                                                                                                                              UPIoT 的主要特征表現在: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網中,支持終端即插即用,用戶本身也是物聯網連接的對象之一[4];②多種業務數據貫通:電網多種業務打破數據壁壘,各環節數據統一在大數據平臺進行管理,為高級應用提供強大的數據平臺支撐[16];③高級應用功能完善:隨著人工智能算法、大數據分析方法的成熟,應用層將會逐漸完善功能,及時處理多種數據形成分析結果和優化方案反饋回電網,保證電網安全穩定可靠經濟運行;④數據呈現巨大效益:電網數據價值得到充分挖掘,既能實現電網企業業務轉型升級和盈利模式創新,又能為各種創新型機構提供共享數據,促進社會經濟發展。
                                                                                                                                                                              UPIoT 的 作 用 和 價 值 主 要 體 現 在 以 下 4 個方面。
                                                                                                                                                                              1. 1 全面支撐電網運行性能提升
                                                                                                                                                                              隨著智能電網不斷發展,系統每天都在產生海量數據,對電網的監控、調度和管理帶來了巨大的作用和挑戰。如何對電力系統中多種類型的數據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據將使得智能電網完全透明化,通過大數據計算分析和可視化展示,非常便于電網相關人員及時洞察異常和潛在的風險,實時準確掌握電網的運行狀態,快速精細預測電網的變化趨勢;多環節業務數據貫通,可打通不同專業部門的數據壁壘,提高對電網認知的全面性,促進多環節業務協同進行??傊?,UPIoT 可全方位提高電網運行的安全性、可靠性、優質性和經濟性。
                                                                                                                                                                              值得一提的是,傳統的集中式控制模式難以滿足海量數據的傳輸處理的要求,而利用邊緣計算可降低對主站系統的壓力,提高數據傳輸的實時性、準確性和安全性,在中低壓配電網、微電網等分布式控制中具有巨大的競爭力,為電網企業面向內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量的提高,人民對供電質量要求也越來越高,用戶側的光伏、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,傳統的配網運行管理因缺乏必要和充分的用戶數據獲取及交互手段,難以對用戶準確建模并將用戶資源納入電網的協同柔性控制,也無法為用戶提供更優質和個性化服務。
                                                                                                                                                                              通過物聯網可以對用戶及配電網運行狀態進行準確的測量和態勢感知[20],打通電網與用戶雙向通信的通道,引導用戶有序用電,提高用戶參與電網運行的體驗和收益,實現電網與用戶的共贏。如何基于物聯網實現與用戶數據交互、資源共享,促進智能用電服務是目前用電側需要解決的問題。
                                                                                                                                                                              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中滲透率的不斷提高,其出力的隨機性、間歇性和波動性經過和傳統負荷特性的疊加,容易造成配電網功率和電壓的顯著波動,形成階段性過載或者過電壓風險,對配網運行控制和保護帶來了挑戰[21]。
                                                                                                                                                                              基于物聯網技術,利用智能化的小微傳感器對分布式電源(distributed generation,DG)進行實時監測和態勢預測,基于配調系統或者臺區邊緣端對區域配電網或臺區以及 DG 及時進行調整,實現源網荷儲協作運行,從而降低系統運行風險,提高可再生能源分布式消納水平,促進能源轉型升級。
                                                                                                                                                                              1. 4 挖掘用電大數據的增量價值
                                                                                                                                                                              隨著近兩年國家對一般工商業電價的調控到位,電網公司從傳統的售電商業模式中獲得利潤的空間和增量已經相當有限,挖掘用電大數據的價值成為電網公司業務和利潤的增長點。另一方面,用電大數據的商業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、傳統商業和第三產業、新能源與節能行業、互聯網行業、咨詢行業、制 造 業 等 各 行 各 業 帶 來 重 要 的 信 息 來 源 和 決 策依據。
                                                                                                                                                                              從 商 業 模 式 來 看 ,國 家 電 網 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平臺。電網企業將在服務過程中構建起多條服務價值鏈,實現電網企業與相關方的共創共享共贏[23]。而用電大數據的基礎必然是配用電物聯網。
                                                                                                                                                                              物聯網技術在電網中的已有基礎
                                                                                                                                                                              UPIoT 的概念,是基于目前電力系統信息化、智能化的技術現狀和發展趨勢提出來的。本節從發電、輸電、變電、配電、用電 5 個方面,闡述電網中物聯網技術的研究和應用基礎。
                                                                                                                                                                              2. 1 發電領域
                                                                                                                                                                              “互聯網+”智慧能源的重點任務之一就是推動能源生產智慧化,提升大規模新能源的消納能力。作為實現這一目標的技術基礎,物聯網技術在發電領域的應用主要體現在傳感器應用及對發電機實時狀態監測。文獻[24-27]基于物聯網架構,構建了發電機組遠程狀態監測系統,實現了機組狀態遠程在線專家診斷、故障預報、科學維護,保障機組安全運行;文獻[28]設計了基于視頻監控、RFID、GPRS 等技術的物聯網監控平臺,實現發電系統各類動態數據的可視化。文獻[29]利用 ZigBee 和嵌入式系統搭建微網分布式電源的控制系統,其中,ZigBee 用于短距離通信,嵌入式系統用于數據格式處理和通信協議轉化,控制命令由遠程服務器生成并下達。
                                                                                                                                                                              2. 2 輸電領域
                                                                                                                                                                              物聯網技術在輸電領域的應用主要體現在對輸電線路狀態的監測及線路安全檢修管控。目前,基于物聯網技術的輸電線路監測系統,根據應用場合的不同,數據采集的方式或傳輸層的通信方式也可能不一樣?,F有監測系統往往存在運行維護費用高、數據傳輸率低等問題。文獻[30]組建了基于級聯拓撲無線 Mesh 與光纖復合架空地線光傳輸耦合網絡,滿足輸電線路設備物聯網通信網絡帶寬、時延、可靠性和安全性要求。文獻[31]則采用接入網和匯聚網兩級通信網絡結構進行變電站和輸電線路的通信網絡設計,從而實現遠距離傳輸。文獻[32]提出扁平式通信網絡結構和有線/無線雙通道異構組網技術,比傳統方法更有效地保障了重負載網絡性能和網絡容錯能力。文獻[33]借鑒產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系交互能力和共享能力;文獻[34]結合 ZigBee 和GPRS 組成混合網絡,用來傳輸桿塔傾角、人員攀爬、導線拉力、桿塔振動等監測數據,減少人工巡檢的工作量。文獻[35]和文獻[36]基于物聯網技術,分別針對輸電線路的弧垂、電參數與溫度構建監測系統。
                                                                                                                                                                              2. 3 變電領域
                                                                                                                                                                              物聯網在變電領域的應用包括了變電站電氣信息、設備溫度等狀態信息和運行操作信息的監控預警與故障診斷等方面[37],著力于解決變電設備狀態實時監測、監測裝置孤島運行、故障診斷功能不足等問題。
                                                                                                                                                                              工業物聯網是實現變電站監控數據實時采集、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測傳感網絡,并基于一體化智能監測裝置實現收發數據、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網,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域。文獻[42]采用物聯網技術研發了一套可移動、免安裝、無線化的變電設備局部放電檢測系統,使現場設備可以在不停電下進行帶電檢測與在線監測。此外,針對變電站避雷器 故 障 診 斷[43]和 安 全 操 作[44]的 監 控 也 取 得 不 少成果。
                                                                                                                                                                              2. 4 配電領域
                                                                                                                                                                              物聯網技術在配電領域的應用包括對配電設備及其運行狀態的監測、故障定位、資產管理。文獻[45]采用無線傳感器反應網絡(WSANs)構建了智能電網的信息系統,實現智能電網的可視可控。文獻[46]采用無線傳感網絡建立了配網故障定位系統,相比于傳統故障定位系統,故障定位更準確,性價比更高。文獻[47-48]將 RFID 應用到資產管理工作中,提高資產管理水平和效率。主動地對并網分布式發電(DG)、儲能、充電樁、有載調壓變壓器、無功補償等配電網設備的運行進行優化與控制是主動配電網的主要功能[49],而這些功能的實現往往依賴于物聯網技術[50]。兩者的深度融合將形成配電物聯網[51-53],成為能源轉型“再電氣化”發展的新思路、新模式、新焦點。文獻[51]論述了配電物聯網的內涵構想和應用特征,提出由“云、管、邊、端”構成的配電物聯網體系架構;文獻[52]針對配電臺區管理存在設備多、通信基礎薄弱等困難,提出一種新型配電臺區應用實踐方式、設計理念、關鍵技術節點和協同機制;文獻[53]總結了配電物聯網建設背景下的智能終端的內涵及基本特征,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向能源互聯網轉型發展所帶來的變化。
                                                                                                                                                                              2. 5 用電領域
                                                                                                                                                                              物 聯 網 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。智能用電服務系統是智能電網建設在用戶側的重要組成部分,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網的體系架構,并分析了用電設備智聯網這個“電力物聯網”的功能,異構了電力光纖、雙絞線、現場總線和無線網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-信息網-社會網的融合。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;多業務異構數據統一管理平臺建設[61],包括數據標準與模型統一、系統技術架構統一、平臺入口統一等;電力大數據快速分析與應用;用電大數據安全與隱私保護及分級授權方法。
                                                                                                                                                                              泛在電力物聯網的發展形態
                                                                                                                                                                              隨著傳感器技術、通信技術與云/邊緣計算技術等 物 聯 網 關 鍵 技 術 在 智 能 電 網 中 的 應 用 深 化 ,UPIoT 的形態也會逐漸演化。第 1 階段,UPIoT 基本實現電網的信息化和自動化,建成一系列通信信息平臺和自動化系統,對應當前智能電網的發展水平;第 2 階段:UPIoT 連接對象更加豐富,數據的應用水平明顯提高,數據采集、通信與計算處理分析的效率與質量提升,提高電力系統各個環節的可觀可測性,通過貫通不同業務數據,逐漸實現電網透明化運行;第 3 階段:UPIoT 加強用戶與電網交互,萬千主體在開放式平臺上參與電力生產與消費,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形態。
                                                                                                                                                                              3. 1 初級形態:現階段智能電網
                                                                                                                                                                              自 2000 年美國提出智能電網概念以來,多個國家興起了智能電網的研究和建設工作,并取得了突出的成果。中國的智能電網建設涵蓋了電網的各個環節,推廣應用了一系列通信信息平臺和自動化系統[62],電網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建設,但仍存在著數據不貫通、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的本質特征之一[64],這與 UPIoT 的理念是一致的。UPIoT 的概念是基于現階段智能電網的技術背景和需求提出的。UPIoT 的工作任務是銜接智能電網的發展現狀,進一步促進電力網-信息網-社會網的融合貫通。因此,可以將現階段智能電網視為 UPIoT 的初級階段。
                                                                                                                                                                              3. 2 高級形態:透明電網
                                                                                                                                                                              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”方向,通過信息技術、計算機技術、數據通信技術、傳感器技術、電子控制技術、自動控制理論、運籌學、人工智能、互聯網等技術的綜合運用,使電網運行透明、可觀可測[65]。區別于運行數據不全和狀態難以準確評估預測的傳統電網,透明電網是基于 UPIoT 的一種新的電網形態:通過對并網的設備及關鍵節點的運行數據進行實時采集、上傳、識別和監控,并在配電網可視化平臺上集中反映,從而實現全數據采集、全狀態可見、全態勢預測以及全網絡可控的一種透明化電網模式。透明電網與 UPIoT 的概念不謀而合,其區別在于 UPIoT 強調的是技術路線(即泛在物聯),而透明電網則是強調最終效果(即透明)。透明電網實現了對電網數據及數據蘊含意義、規律、價值的高度掌控,是 UPIoT充分發展后的結果。在透明電網中,每個點每條線的數據都可以采集,所有的電網狀態和設備狀態都可以獲取,整個電網的趨勢和任意操作的結果都可以預見。因此,本文將透明電網視為 UPIoT 的高級形態。
                                                                                                                                                                              透明電網的主要特征表現在:①數據透明:電網的運行數據可以通過在電網中密集分布的傳感器廣泛收集,電網的資產信息可以通過實時更新的臺賬準確獲??;②狀態透明:設備的運行狀態和電網的運行狀態可以通過采集到的數據準確評估,電網的拓撲結構可以清晰辨識;③態勢透明:電網未來的發展態勢可以準確預測[66],這為高效率解決包含源網荷儲充多維不確定性的智能電網運行維護的安全性、可靠性具有至關重要的意義。
                                                                                                                                                                              透明電網是在 UPIoT 賦能下的電網運行高級形態。利用物聯網小微傳感器、先進通信技術、大數據分析技術,電網從業人員可以理解電網量測數據、調控行為、市場信息等多類型數據蘊含的意義、規律、價值,掌握從微網到復雜大電網運行的特征與策略。
                                                                                                                                                                              小微智能傳感器是組成透明電網的重要元素,其未來將要突破的瓶頸是自行實現能量補給的問題。通過節點內置傳感器進行采集和處理目標信息的無線傳感網絡[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,將為物聯網帶來傳感、互通和驅動的高性能[68]。
                                                                                                                                                                              5G 通信系統具有超高傳輸速率、超大容量帶寬、低延時、低功耗、點對點傳輸等特點[69],使得視頻等海量數據高效傳輸成為可能,更能支撐透明電網的全景實現。但應該重視的是,因為數據來源急劇增加,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據、通過網絡攻擊惡意引發電網事故。
                                                                                                                                                                              在 5G 通信技術支撐下,電力大數據[70-72]的智能分析是電網實現透明化運行的必要手段。電力系統發展至今,產生的運行數據數量已經超過傳統數據處理方法的能力范圍,必須依靠大數據分析方法才能滿足當前和未來電力系統獲取信息的需求。人工智能在電力大數據的價值挖掘中的作用不可替代,特別是大量視頻圖像數據[44,73],離開人工智能技術應用將只會成為電網運行的負擔。此外,若將海量數據遠距離傳輸到云端處理,帶來巨大的網絡負擔、存儲負擔和計算負擔。邊緣計算在業務來源就近處理數據,只將必要的少量數據上傳到云端,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而言也會造成不必要的浪費。在整個數據處理周期內,邊緣計算和云計算如何協同,需要深入研究資源、任務在云端和邊緣節點的平衡。
                                                                                                                                                                              3. 3 遠景形態:零邊際成本電網
                                                                                                                                                                              《零邊際成本社會》[74]中描述:“在未來的時代,每個人都會變成產消者,可以更直接地在物聯網上生產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:

                                                                                                                                                                              式中:ΔC V 為可變成本的變化量;ΔQ 為產出的變化量?!傲氵呺H成本電網”的概念也是針對增量電能造成的可變成本而言的;此處的“零”,嚴格來說是指趨零,即電網的邊際成本趨近于零。本文為了表達簡練,采用了“零邊際成本電網”的寫法。綜上,零邊際成本電網的含義是:多生產、傳輸、消費額外 1 個單位電能,引起的成本的增加趨近于零,滿足這個條件,電網就是“零邊際成本電網”。
                                                                                                                                                                              在物聯網技術的長遠作用下,能源生產力將會有巨大的飛躍,未來智能電網可以實現能源的隨時接入與使用,實現分布式能源就近獲取和多種能源網融合,使用戶逐漸成為產消者,互聯網交易和共享促進能源交易和增值服務,最終發展成為零邊際成本電網。
                                                                                                                                                                              零邊際成本電網是在物聯網平臺支撐下對傳統垂直電力價值鏈的顛覆,它可以使電力供應的邊際成本趨近于零,是最具生態效益的 UPIoT 形態。需要指出的是,零邊際成本電網的實現,不僅需要物聯網技術對生產力的推動,同時也需要經濟主體觀念的轉變——從追求利益到按需生產和消費,這兩者都需要長遠的過程。因此,不妨將零邊際成本電網視為 UPIoT 的遠景形態。
                                                                                                                                                                              在未來物聯網技術的支撐下,電能由即插即用的分布式可再生能源發電提供,不需要消耗常規能源,生產邊際成本趨近于零;電網的自動化控制系統按最優化的路徑傳輸、分配電能,同時高溫超導的應用使輸送損耗顯著降低,輸送邊際成本趨近于零;用戶以低廉的價格獲得電力,而且,用戶同時也是電能的生產者,在一段時間內,電能買賣基本實現平衡,消費邊際成本趨近于零。電能供應全鏈條的邊際成本趨近于零。
                                                                                                                                                                              零邊際成本電網的主要特征表現在:①電力供應邊際成本趨近于零:電力生產采用綠色能源,大大減少高成本化石能源的使用;電網接入大量 DG,電力需求自給自足、就近滿足,無須遠距離輸送電能;小微能源采集器無處不在,未來可以隨時隨地使用能源;種種轉變使電力生產、傳輸、消費等各個環節成本不斷降低。②電力市場迎來協同共享模式:每個用戶同時也是電力的生產者,眾多產消者參與到電力協同共享中,形成橫向規模經濟。
                                                                                                                                                                              物聯網技術可以極力釋放潛藏在各處的電力生產力,降低電力供應邊際成本。同時,開放的物聯網平臺提供了大量產消者進行電力共享的條件。毫無疑問,零邊際成本電網的實現需要依靠物聯網的大力支撐推動能源生產和消費革命。零邊際成本電網的目標對 UPIoT 提出更高的要求,包括:建立多主體開放平臺,滿足大量分散產消者參與電力分享的平臺需求,主動適應社會、經濟的新發展;實現共享經濟下的信用管理,保障協同共享經濟模式的可持續發展。
                                                                                                                                                                              泛在電力物聯網的技術挑戰
                                                                                                                                                                              為 達 到 透 明 電 網 乃 至 零 邊 際 成 本 電 網 形 態 ,UPIoT 的建設還需要克服多項技術難題。本節從數據采集、數據通信、數據處理 3 個方面,提出泛在電力物聯網的技術挑戰。
                                                                                                                                                                              4. 1 傳感器的覆蓋不充分,電網仍存在監測盲區
                                                                                                                                                                              當前,電網仍存在著許多監測盲區:輸電線路跨越的距離長,架設的環境復雜多變,天然具有分布式特性,而現階段對輸電線的監測只是選取了部分重要的節點和分段,遠遠達不到廣域監測的水平;配電網點多面廣,傳統的測量裝置存在體積大、成本高、功耗大、運維困難等不足,無法全面鋪開安裝;低壓用電信息沒有全面打通,物人互聯的技術尚未突破,用戶參與程度較低。
                                                                                                                                                                              為消除監測盲區,傳感器技術的提升是一大挑戰。對于輸電線監測,采用分布式的傳感器(例如光纖測溫),準實時獲取沿線的微氣象、微地形、微圖像,輔以大數據分析和人工智能識別技術,全面提高線路監測效果,實現輸電線的廣域監測;對于配電網監測,加強小微傳感器的開發與實用化,以體積小、成本低、功耗小、運維方便等優異特性適應配電網點多面廣的監測需求;對于用電監測,通過傳感器連接各種用電終端,或者采用非侵入式負荷監測[75]的方式,與用電終端、用戶產生連接。
                                                                                                                                                                              4. 2 數據模型和通信標準沒有統一,信息孤島難以消除
                                                                                                                                                                              電網已推廣應用多個自動化系統和通信信息平臺,不同系統平臺的建設規范不同,數據無法有效共享和管理,形成信息孤島;另外,配電網的設備制造廠商眾多,不同廠商沒有遵循統一的數據模型和通信標準,導致配電網的數據管理比較混亂,信息網絡十分復雜。
                                                                                                                                                                              因此,需制定統一的數據模型和通信協議,要求新投運的系統平臺和設備必須遵循標準;同時,對于已投運的系統平臺設備,提出數據模型和通信協議的便捷轉換技術。從增量和存量 2 個方面改進,消除信息孤島,實現對數據的統一管理。配電物聯網在標準化、數據化、業務軟件定義等方面將對新的產業生態帶來重要的促進作用[76]。另外,針對配電網通信條件較差的現狀,利用配電網電線桿塔等基礎設 施 構 建 5G 基 站 ,將 更 加 有 利 于 配 電 物 聯 網 的發展。
                                                                                                                                                                              4. 3 數據分析智能化程度低,用電數據價值尚未被有效挖掘
                                                                                                                                                                              電網有上億的用戶,其數據是非常有價值的。一方面,海量的用戶數據使得電網公司可以充分認識用戶的特性,可以為電網公司削峰填谷、提高電網利用率、節能降耗、防范竊電、低壓運維、系統規劃帶來新的技術支撐手段;另一方面,基于物聯網的智能用電可以為用戶提供更好的用電服務和增量服務,例如用戶節能、用電安全、電氣防火、電器控制、共享充電與停車、快速復電、DG 運維管理、需求響應等。但是,目前這些數據的價值還未得到充分的挖掘,其中一個重要的原因是數據分析智能化程度低。只有對用戶的數據進行多方面的深入挖掘,才能釋放其價值,實現低壓拓撲自動識別、低壓故障精確診斷、電能質量有效控制、線損精益化管理、竊電偵查與管理、細顆粒度負荷預測、光儲一體調度、車輛到電網(vehicle-to-grid,V2G)、柔性負荷控制與需求側響應,以及用戶增值服務(如金融)等目標,為各行業發展規劃與決策提供重要支撐。因此,需要加強用電大數據應用建模與智能算法研究,據此掌握用戶行為規律,挖掘用電信息價值。
                                                                                                                                                                              結語
                                                                                                                                                                              UPIoT 的提出和發展給智能電網發展帶來了新的契機。傳感器技術、通信技術與云/邊緣計算技術等物聯網關鍵技術的不斷迭代更新,將會對智能電網的數據采集、通信與計算處理環節的效率與質量帶來顯著提升,從而提高電力系統發-輸-變-配-用各個環節的可觀可測性,顯著提升電網運行水平,充分挖掘電力數據價值;物聯網平臺的開放特性,可以有力地支撐電力供應模式的創新變革,釋放電力生產力。泛在物聯網技術在電網中的廣泛應用將會推動智能電網向透明電網、零邊際成本電網演化,最終實現大眾參與、協同共享的可持續發展的電力產業升級與變革。

                                                                                                                                                                              分享:
                                                                                                                                                                              南方電網2020年新年賀詞:大力推進公司治理體系和治理能力現代化什么是微能源網?商業模式怎樣?未來市場前景如何?
                                                                                                                                                                              © 2019 瑞安市遠博汽車電子有限公司 版權所有. 浙ICP備2020038754號
                                                                                                                                                                              最好看的中文字幕2018