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天津大学 杨挺等:泛在电力物联网释义与研究展望

北极星输配电网  来源:电力系统自动化  作者:杨挺 等  2019/6/20 9:28:55  我要投稿  

北极星输配电网讯:“泛在电力物联网”的春风给电力与能源领域注入了新的活力,其建设对提升用户体验、提升电网运营水平、促进新能源消纳和培育新兴业务有明显的积极意义。在此与您分享天津大学杨挺教授的“泛在电力物联网释义与研究展望”文章,该文从多个层面对“泛在电力物联网”进行释义,最后对其发展进行了分析和展望。

(来源:微信公众号 电力系统自动化 ID:AEPS-1977 作者:杨挺)

01 研究背景

能源革命与数字革命的融合是第四次工业革命的发展趋势和特征。应用现代信息技术突破电力发展瓶颈,实现电力100%可再生化,适应新负荷的多元需求,提升电网柔性和弹性,开拓数字经济的蓝海是电力系统未来发展趋势。因此亟需研究并建设泛在电力物联网,实现对电力系统的全面感知、信息高效处理和系统协同调控优化运行。

本文据此出发,从物联网和泛在网定义、泛在电力物联网特征、支撑泛在电力物联网的关键技术以及典型应用场景多个方面进行泛在电力物联网的释义,并对泛在电力物联网的未来发展进行分析和展望,以希望为电力、能源研究领域研究学者提供参考,为我国能源产业改革发展提供理论和技术支撑。

02 物联网与泛在网络技术

物联网(Internet of Things, IoTs)具有数据强关联性、强通信能力、集成和互操作性强和信息安全要求高的特点。不同国际组织提供了多种IoTs参考架构,包括IoTs三层架构、介导网关边缘架构、“边-云”架构、多层数据存储架构等。但这些架构都包含着基本组件--装置、边缘和平台。

泛在网络是现有多种形式网络的融合,实现人与人、物与物、人或物的信息交互。其网络架构可分为:感知延伸层、网络层和应用层。目前,支撑泛在网络的技术包括RFID、语义感知计算、人机交互和主动安全防护技术等。

03 泛在电力物联网特征

与现有电力通信网络和信息系统不同,泛在电力物联网具备能源全过程管理和电力物理子系统与信息子系统的深入融合的特征,将实现从“采集+集中控制”向“采集+控制+区域自治”的转变,实现业务从“垂直封闭”转向“水平开放”的根本变革。表现在其具备能源系统全周期各环节设备和用户的全状态感知和全业务穿透能力以及支持各种智能终端即插即用,支撑能源互联网的全景全息监测,充分挖掘数据内在价值,实现信息与物理系统深度融合。

04 泛在电力物联网的关键技术

泛在电力物联网以电力科学为基础,融合了传感、通信、计算、安全等多种关键技术,在泛在感知方面应用了高精度传感技术和微型传感器和终端智能化技术;在网络传输方面需要构建“空-天-地”一体化通信网络,并有效利用5G通信和低功耗无线接入及自组网技术;在可信接入和安全防护方面基于密码技术建立全场景安全防护体系;在数据挖掘与高级应用方面则需要数据情景化、增强现实以及虚拟现实技术的支持。

此外,新一代人工智能、边缘计算、大数据和区块链等多种技术,将从不同角度全面支撑泛在电力物联网。

05 泛在电力物联网的典型应用

泛在电力物联网通过“大-云-物-移-智”和边缘计算、区块链等先进技术实现电力设备的万物互联、电力运营业务的互联互通、以及复杂电力系统与人的智能交互。具体表现在对内实现“数据一个源、电网一张图、业务一条线”,推动数据共享融通和业务全面贯通,提升电网运行的稳定性、经济性和可持续性;对外延伸业务范围,拓展服务对象,创新业态模式,支撑又智能电网向能源互联网的深度变革。

06 结语

作为智能电网的延拓,泛在电力物联网的目标是建设高度开放的电力信息物理社会系统。在本文结束部分对其发展方向进行展望, 以期为后续研究提供参考。

1)泛在电力物联网规划和建设应首先考虑统一性,这包括:数据标准与模型的统一,消除数据的共享壁垒,实现数据贯通、共享与融合,提高数据利用率;系统技术架构的统一,各子系统间可互联互通、级联组合;平台入口统一,实现资源聚集,发挥资源规模优势。

2)泛在互联和共享是泛在电力物联网的本质特征。因此借鉴互联网思维,主动适应社会新形态、经济新模式和管理新方法,促进跨域融合发展,才能建立起真正有效的泛在电力物联网。

主要作者及团队介绍

杨挺,教授,博士生导师,天津大学电工理论与新技术学科带头人,主要研究方向:泛在电力物联网、人工智能与大数据、电力信息物理系统。

天津大学智能电网及综合能源系统研究团队,隶属天津大学电气自动化与信息工程学院,拥有“分布式能源与微电网”国家国际科技合作基地、“微网与智能配电系统开发与应用”国家地方联合工程研究中心、“智能电网”教育部重点实验室,长期科研实践,形成电力系统安全性与稳定性、配电系统仿真评估与优化规划、分布式电源与微电网及综合能源系统等主要研究方向。团队拥有中国工程院院士、国家千人、杰青、长江学者等高层级人才在内的30余名成员。近年来,团队总共承担了包括国家973计划、863计划、科技支撑、重点研发计划等在内的数十项国家级科研项目,形成了丰富的理论研究成果和广泛的工程实践经验,在相关领域总共获得1项国家技术发明二等奖、3项国家科技进步二等奖和数十项省部级科技奖励。

引文信息

杨挺, 翟峰, 赵英杰, 等. 泛在电力物联网释义与研究展望 [J]. 电力系统自动化, 2019, 43(13): 9-20. DOI: 10.7500/ AEPS20190418015.

YANG Ting, ZHAI Feng, ZHAO Yingjie, et al. Review and Prospect of Ubiquitous Electric Power Internet of Things [J]. Automation of Electric Power Systems, 2019, 43(13): 9-20. DOI: 10.7500/ AEPS20190418015.

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