引言
智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)是目前學(xué)界與業(yè)界的兩個(gè)研究熱點(diǎn),兩者在內涵、特征、實(shí)現手段等方面有著(zhù)非常緊密的聯(lián)系:第一,智能電網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)的重要應用領(lǐng)域,可實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不同程度的應用。第二,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是智能電網(wǎng)的重要支撐技術(shù),可以為智能電網(wǎng)帶來(lái)多方面價(jià)值,可全方位提高智能電網(wǎng)各個(gè)環(huán)節的信息感知深度和廣度,提升電力系統分析、預警、自愈及防范災害的能力,提升電網(wǎng)安全運行水平,實(shí)現智能電網(wǎng)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度融合,以及電力從生產(chǎn)到消費各環(huán)節的精細化管理,達到節能降耗、經(jīng)濟高效的目的。第三,智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的深度融合,可以帶動(dòng)智能終端、智能傳感器、信息通信設備、電力芯片、軟件以及運行維護產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
物聯(lián)網(wǎng)應用于智能電網(wǎng)是信息通信技術(shù)發(fā)展到一定階段的結果,其將有效整合通信基礎設施資源和電力系統基礎設施資源,提高電力系統信息化水平,改善電力系統現有基礎設施利用效率,為電網(wǎng)發(fā)、輸、變、配、用電等環(huán)節提供重要技術(shù)支撐。
電力物聯(lián)網(wǎng)融合了通信、信息、傳感、自動(dòng)化等技術(shù),在電力生產(chǎn)、輸送、消費、管理各環(huán)節,廣泛部署具有一定感知能力、計算能力和執行能力的各種智能感知設備,采用基于IP的標準協(xié)議,通過(guò)電力信息通信網(wǎng)絡(luò ),實(shí)現信息安全可靠傳輸、協(xié)同處理、統一服務(wù)及應用集成,從而實(shí)現電網(wǎng)運行及企業(yè)管理全過(guò)程的全景全息感知、互聯(lián)互通及無(wú)縫整合。根據物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)及智能電網(wǎng)發(fā)展要求,電力物聯(lián)網(wǎng)應具備如下5個(gè)基本特征:
全面感知:對電力生產(chǎn)、輸送、消費、管理各環(huán)節信息的全面智能識別,在信息采集、匯聚處理基礎上實(shí)現全過(guò)程、資產(chǎn)全壽命、客戶(hù)全方位感知。
IP互聯(lián):傳感器之間、傳感器與應用系統之間通過(guò)電力物聯(lián)網(wǎng)標準化通信協(xié)議與通信網(wǎng)絡(luò ),實(shí)現信息有效傳遞與交互。
可靠傳輸:利用電力光纖、載波、無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等,實(shí)現感知層和應用層之間的可靠信息傳遞。
智能處理:綜合運用高性能計算、人工智能、分布式數據庫等技術(shù),進(jìn)行數據存儲、數據挖掘、智能分析,支撐應用服務(wù)、信息呈現、客戶(hù)交互等業(yè)務(wù)功能。
IT融合:成為企業(yè)IT架構的延伸,完善補充企業(yè)IT架構,同時(shí)作為企業(yè)IT架構最重要的組成部分之一,與企業(yè)IT架構高度融合。
智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)
智能電網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)是目前學(xué)界與業(yè)界的兩個(gè)研究熱點(diǎn),兩者在內涵、特征、實(shí)現手段等方面有著(zhù)非常緊密的聯(lián)系:
第一,智能電網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)的重要應用領(lǐng)域,可實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不同程度的應用?,F有的調度自動(dòng)化、調控一體化、用電信息數據采集等系統,都是不同形態(tài)的物聯(lián)網(wǎng)應用。第二,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是智能電網(wǎng)的重要支撐技術(shù),可以為智能電網(wǎng)帶來(lái)多方面價(jià)值,可全方位提高智能電網(wǎng)各個(gè)環(huán)節的信息感知深度和廣度,提升電力系統分析、預警、自愈及防范災害的能力,提升電網(wǎng)安全運行水平,實(shí)現智能電網(wǎng)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度融合,以及電力從生產(chǎn)到消費各環(huán)節的精細化管理,達到節能降耗、經(jīng)濟高效的目的。第三,智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的深度融合,可以帶動(dòng)智能終端、智能傳感器、信息通信設備、電力芯片、軟件以及運行維護產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
雖然物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能電網(wǎng)中已有不同程度的應用,但電力物聯(lián)網(wǎng)還處在發(fā)展初期,存在諸多不足,主要體現在3個(gè)方面:
第一,部分場(chǎng)景監測數據較少,對裝置及系統狀態(tài)、環(huán)境沒(méi)有形成全面感知,傳感器標準化、實(shí)用化水平有待提升。第二,已有應用系統通信方式及規約不統一,難以實(shí)現數據的規范化匯集、傳輸,建設模式不經(jīng)濟,終端接入通信網(wǎng)絡(luò )未達到電力物聯(lián)網(wǎng)對通信能力及可靠性的要求。第三,已有應用系統按專(zhuān)業(yè)各自獨立建設,支撐數據分散,尚未形成統一數據服務(wù)和應用平臺。
電力物聯(lián)網(wǎng)建設進(jìn)展與前景
基于“統一規劃、統一標準、統一組織、統一實(shí)施”的原則以及SG-ERP總體架構,國家電網(wǎng)公司電力物聯(lián)網(wǎng)建設集中了公司系統內電力物聯(lián)網(wǎng)核心攻關(guān)團隊及優(yōu)勢資源,進(jìn)行規劃研究、標準制定、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品驗證,并通過(guò)建立應用示范,逐步推廣物聯(lián)網(wǎng)應用,實(shí)現與智能電網(wǎng)的同步建設。
國家電網(wǎng)公司電力物聯(lián)網(wǎng)建設旨在深入研究電力物聯(lián)網(wǎng)內涵及電網(wǎng)應用特點(diǎn)的基礎上,制定電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展規劃及研究框架,實(shí)現與智能電網(wǎng)同步建設、覆蓋國家電網(wǎng)公司供電范圍的全景全息電力物聯(lián)網(wǎng),為“三集五大”體系建設提供支撐。
電力物聯(lián)網(wǎng)可以提供對電網(wǎng)基礎運行業(yè)務(wù)和企業(yè)現代化運營(yíng)模式的全方位支撐,重點(diǎn)圍繞電力物聯(lián)網(wǎng)感知層、網(wǎng)絡(luò )層及應用層展開(kāi):感知層重點(diǎn)研究統一的信息模型,具體包括統一標識、統一語(yǔ)義、統一數據表達格式、安全防護等,形成相關(guān)標準規范,研發(fā)系列傳感器、傳感芯片、標準化通信模塊及信息格式轉換設備等。網(wǎng)絡(luò )層重點(diǎn)研究并制定統一通信規約,研發(fā)標準化通信芯片、無(wú)線(xiàn)通信裝置、骨干網(wǎng)通信裝置、標準化接入網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)管系統等,引入多種融合通信技術(shù),豐富通信手段,解決信息中遠距離可靠傳輸問(wèn)題。應用層重點(diǎn)研究基于SG-ERP架構的物聯(lián)網(wǎng)統一數據模型,實(shí)現數據存儲管理及統一服務(wù),開(kāi)發(fā)電力物聯(lián)網(wǎng)綜合應用平臺,為現有業(yè)務(wù)系統及應用服務(wù)提供支撐。
近期,國網(wǎng)電力科學(xué)研究院物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中心牽頭申報了2013年國家科技重大專(zhuān)項課題“多業(yè)務(wù)環(huán)境下物聯(lián)網(wǎng)海量信息能力平臺架構、關(guān)鍵技術(shù)研究與試驗驗證”,2012年國家發(fā)改委物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化專(zhuān)項課題“電力物聯(lián)網(wǎng)、傳感器通信裝置、芯片及處理系統研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”,以及發(fā)改委國家智能電網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)應用示范工程,為國家電網(wǎng)公司在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域奠定了基礎,有助于推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)同步建設、深度融合。
按照規劃,到2015年,電力物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化、關(guān)鍵標準研究與制定、產(chǎn)業(yè)鏈條建立與完善、重大應用示范與推廣等將取得顯著(zhù)成效,初步形成創(chuàng )新驅動(dòng)、應用牽引、協(xié)同發(fā)展、多方共贏(yíng)的電力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。具體包括:
技術(shù)創(chuàng )新能力顯著(zhù)增強。攻克一批電力物聯(lián)網(wǎng)核心關(guān)鍵技術(shù),在感知、傳輸、處理、應用等技術(shù)領(lǐng)域取得重要研究成果;研究制定國家、行業(yè)和企業(yè)標準;推動(dòng)公司電力物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)運維中心、產(chǎn)業(yè)基地等創(chuàng )新載體建設,為形成持續創(chuàng )新奠定基礎。
初步完成產(chǎn)業(yè)體系構建。形成較為完善的電力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈,培育和發(fā)展電力物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)、生產(chǎn)、工程服務(wù)及運維骨干企業(yè),初步形成門(mén)類(lèi)齊全、布局合理、結構優(yōu)化的電力物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系。
應用規模與水平顯著(zhù)提升。廣泛應用于智能電網(wǎng)各環(huán)節,形成較為成熟的、可持續發(fā)展的、統一的電力物聯(lián)網(wǎng)建設及運營(yíng)模式,實(shí)現電力物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)同步建設。全面開(kāi)展電力物聯(lián)網(wǎng)綜合應用及公共服務(wù)平臺建設,實(shí)現智能電網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的全面融合。