物联网与智能电网同飞跃

发布日期: 2012-08-29 信息来源: 刘福荣

    物联网与坚强智能电网

  物联网,近几年来的科技热词之一,以其被誉为引领第三次信息产业浪潮的身份受到社会各界广泛而持续的关注。

  一般认为,物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与通信信息网(互联网、电信网甚至通信专网)连接起来,进行信息交互,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理服务的一种通信网络。其实质是实现各种信息传感设备与通信信息网(互联网、电信网甚至通信专网)结合,从而形成具有自我标识、感知和智能处理的物理实体。实体之间协同和互动,使得有关物体相互感知和反馈控制,形成一个更加智能的生产、生活体系。

  2009年11月4日,温家宝总理发表题为《让科技引领中国可持续发展》的报告,明确指出:要着力突破传感网、物联网关键技术,及早部署后IP时代相关技术研发,使信息网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的“发动机”。

  坚强智能电网是物联网的重要应用领域。坚强智能电网可以充分利用物联网技术处理多元、海量信息,服务于电力生产流程的精细化管理和标准化建设,提升电力系统运行的安全性和经济性,实现“高效低碳”“节能减排”的愿景目标。坚强智能电网建设,将成为拉动物联网产业甚至整个信息通信产业发展的强大推动力,并有力影响和促进其他行业物联网应用和部署进度,进而提高我国工业生产、行业运作等方面的信息化水平,发挥央企技术创新引领和社会责任担当作用。

  物联网与坚强智能电网的提出是应用需求驱动和技术发展驱动共同作用的结果,本质内涵和特征具有很多相似之处,在实现手段上具有高度一致性和相互借鉴性。 

   物联网渗透智能电力各环节 

  物联网作为智能电网末梢信息感知不可或缺的基础环节,在电力系统中具有广阔的应用空间,物联网将渗透到电力输送的各个环节,从发电环节的接入到检测,变电的生产管理、安全评估与监督,以及配电的自动化、用电的采集以及营销方面都要采用物联网,在电网建设、生产管理、运行维护、信息采集、安全监控、计量应用和用户交互等方面将发挥巨大作用,可以说80%的业务跟物联网相关。

  目前,智能电网的发展为物联网技术相关领域的产业带来前所未有的市场机遇。同样,物联网相关技术发展与应用,也为智能电网发展赋予新的含义,极大地刺激和促进了全球范围内智能电网方面的技术和建设性投资。根据研究预测,到2030年,仅美国在智能电网智能化基础设施建设方面的投资将达到600亿美元,2017年亚太地区的投资也将达到1713亿美元,到2020年欧洲对智能电网技术的投资预计可达803亿美元,在此之间中国必将成为最大的消费市场。

  我国很早就开展了智能电网的基础研究工作。在智能电网相关的清洁能源及接入、储能、特高压输电、大电网运行控制、灵活交流输电、数字化变电站与数字化电网、配电网自动化、状态检修与资产全寿命周期管理、自动抄表和自动测量、定制电力、通信、信息化等技术领域积极开展试点、示范工程建设以及智能电网标准化的研究和制定。据相关调研显示,目前,电网光纤通信网络、管理信息系统已全面展开建设,在调度自动化、电网实时动态监控等方面均取得了大量突破,为促进清洁能源开发利用、提高能源利用效率、实现电网与用户双向互动奠定了坚实的基础。

  物联网与智能电网结合将大大提升智能电网信息通信支持能力,将物联网关键技术应用于智能电网,构建电网运行及管理信息感知服务中心,将为占领世界智能电网的制高点提供支撑。

   物联网技术应用于智能电网,可实现先进可靠、灵活接入、统一标准的通信信息感知和接入,实现分布式智能信息传输、计算和控制。通过智能传感器把各种设备、设施连接到一起,形成一个统一的信息服务总线,可对信息进行整合分析,以此来降低成本,使电网运行和管理达到最优。

  发电环节。在坚强智能电网发电及储能环节,物联网技术主要应用于抽水蓄能电站的机组运行状态检测、电气参数监测、坝体监测、站区污染物及气体监测、脱硫监测、储能监控等方面。在风电场及光伏发电站等新能源接入方面,物联网应用体现在对分布式场站区域内风力、风能、风速、风向的监测,光照强度、光源可利用时间数的监测,微气象地理区域环境中温度、湿度、气压、降雨、辐射、覆冰等要素的实时采集,实现对新能源发电厂的自动监测、功率预测和智能控制,提升机网协调水平和资源优化配置,保障能源基地安全稳定经济运行。

  输电环节。在坚强智能电网输电环节,物联网应用于输电线路覆冰、微风振动、舞动、风偏、弧垂及杆塔应力监测;利用光纤传感技术实现对导线温度等参数的在线监测及载流量动态增容、预警;利用无源光波导传感器实现对绝缘子串风偏、污秽、盐密等的监测;利用图像/视频传感技术实现对线路防盗、杆塔倾斜、基础滑移、接地腐蚀的实时监控,为输电线路故障定位和自动诊断提供技术支撑,为线路生产管理及运行维护提供信息化、数字化的共享数据,最终实现输电线路的安全、高效、智能化巡视,提高输电可靠性和安全性。

   变电环节。智能变电站是坚强智能电网的重要组成部分,自动协同控制是变电站智能化的关键,设备信息数字化、检修状态化是发展方向,而运维高效化是最终目标。物联网技术可用于变电站设备的电气、机械、运行信息的实时监测、诊断和辅助决策,尤其可利用传感设备对变压器进行油气检测,判断其健康状态和运行情况;利用无线传感、遥测及三维虚拟技术实现对变电站的防护入侵检测;还可将电子标识技术与工作票制度相结合,实现变电站智能巡检、作业安全管理和调度指挥互动化,促进无人值守数字化变电站的发展。

  配电环节。配电网是电力系统中的重要组成部分,具有设备量多面广、分布广泛、系统复杂等特点,目前我国仍存在配电网网架薄弱、通信难于覆盖等问题。在坚强智能电网配电环节,物联网技术可应用于配电网自动化、配电网线路及设备状态监测、预警与检修、配电网现场作业管理、配电网智能巡检、应急通信、关口计量与负荷监控管理、分布式能源与充电站等设施监控等方面,以加强对配电网的集中监测,优化运行控制与管理,达到高可靠性、高质量供电,降低损耗的目的。 

    用电环节。在坚强智能电网用电环节,物联网技术主要以智能用电与互动化技术为导向,以双向、高速、安全的数据通信网络为支撑,应用于智能用电服务、用电信息采集、智能大客户服务、电动汽车充换电、智能营业厅、需求侧管理与能效评估、绿色机房环境管理及动力环境监控等方面,以实现电网的灵活接入、即插即用及其与客户的双向互动,提高供电可靠性与用电效率,提升供电企业服务水平,为国家节能减排战略提供技术保障。 

  通过构建电网信息感知服务中心,将物联网技术应用于智能电网各个环节,将为新能源接入、电网防灾减灾、提高输电能力、激励用户参与电网调峰、提高资产管理效益等方面产生重要影响。利用光纤到户技术,电网将提供全程宽带互联网基础服务,支持与电信、交通、警务、市政、金融、物流等应用系统信息互联互通,能够真正实现电网在资源配置中的基础性作用,通过广泛的、全社会的物联网,实现纵横交错,物联天下的目标。

  物联网与智能电网发展相辅相成

  智能用电小区作为智能电网用电环节的重要组成部分,是实现电网与用户之间实时交互,增强电网综合服务能力,指导用户科学用电、节约用电的重要手段。

  智能用电小区的电力用户能够实时了解家庭及家电的用电信息、电价信息及政策、用电建议等,从而主动参与到用电管理中来,主动少用高峰电力,多用低谷电力。通过居民用电负荷的转移,进行削峰填谷,降低对输配电设施容量的需求,相当于建设了“能效电厂”,从而减少了电网企业对输配电设施的投入。

  智能用电小区供电系统允许各种不同类型的发电和储能系统安全无缝接入,实现客户侧分布式电源的“即插即用”,形成小区微电网,提高供电可靠性、电能质量和可再生能源利用的比重。

   通过智能用电小区建设的高速通信通道以及电力线载波和其他通信手段的融合研究,提供电信网、有线电视网、互联网的“三网融合”服务,有助于加速推动网络融合。

  智能用电小区改变了传统单一供电的方式,实现了电网公司和用户之间“电力流、信息流、业务流”的双向互动。电网公司实时了解用户用电信息并掌握用电行为规律,针对用户用电特点开展灵活精细的需求侧响应工作,引导用户改变用电习惯,实现用户参与电力负荷平衡和电网运行;支持太阳能光伏发电、风能发电、电动汽车、储能等多种客户侧分布式电源接入电网;通过双向互动服务,为用户提供停电告知、电网运行信息、用电安全常识等多种用电服务信息和社区信息、商业信息等增值服务,提供95598、电费查询、自助交费、业扩报装等用电营销业务服务。通过电网与用户的互动,实现小区用电服务和物业管理水平智能化和互动化。

  随着智能用电小区试点建设的推进以及智能家电的逐步应用,智能电表的功能将不断得到拓展和完善,为用户提供更多的增值服务,比如家庭安全防范、家电控制等。用户将来可以根据自己的实际需求,定制合理的用电方案和其他增值服务,并通过智能电表很方便地实现对智能用电管理系统的访问,获取相关服务信息。

  将物联网技术应用于智能电网,能够为普通居民创造更加多姿多彩的美好生活。在居家生活中,能够通过互联网实时了解用电情况;可以根据不同时段的分时电价,自动调节热水器、空调等智能用电设备;将电力物联网与移动网络互联,可以通过手机交纳电费等。

    物联网与智能电网的发展是相辅相成的,一方面将物联网技术服务于智能电网,可以为智能电网的发展提供重要技术支撑。另一方面,电网智能化将成为拉动物联网产业,推进信息通信产业发展的强大驱动力,并有力影响和推动其他行业的物联网应用和部署进度,进而提高我国工业生产、行业运作和公众生活等各个方面的信息化水平。

    来源:ofweek智能电网