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早已不是概念和口号 5G时代下泛在电力物联网前景原来如此广阔

北极星输配电网  来源:能见Eknower  作者:王炜  2019/6/25 9:28:21  我要投稿  
所属频道: 电网建设  关键词:5G 配电网 泛在电力物联网

北极星输配电网讯:提起电路巡检,无论行业从业者还是老百姓脑中大都会瞬间闪现出“电工爬电杆”的场景。

(来源:微信公众号 能见Eknower ID:Eknower 作者:王炜)

在“爬电杆”时代,巡检人员每天只能完成3~5基杆塔任务,整个线路巡视可能需要1个月,而运用5G技术的“无人机”时代,巡检一条60公里的线路只需3小时,不仅能够即时建立线路三维模型,还能根据预设的程序实现智能化处理、自动识别,设备状态校核,故障预警等过程。

5G无人机巡检只是电力行业实现泛在电力物联网的一个缩影,其中1秒时间可以运行20万组数据的5G技术就是建设泛在电力物联网的重要通讯载体。

可以说没有5G就没有泛在电力物联网,5G使得泛在电力物联网的建设成为可能。

为什么要建设泛在电力物联网?

“泛在电力物联网”是国家电网公司于2019年正式提出的战略目标,在电力改革的大趋势下,承载着电网转型任务,目的是适应传统产业与互联网加速融合的趋势,充分发挥电网企业的资源优势,培育新的增长动能,积极发展平台增值业务和客户侧新兴业务,开拓数字经济这一巨大蓝海市场。

在“泛在电力物联网”提出之前,在我国整个电力系统中,为了保证系统的安全稳定,在高压输电线路等设备上已经安装了包括数据采集和监视控制系统(SCADA)、同步相量测量装置(PMU)等在内的各种系统与设备运行状态量测系统,并配有光纤通信,实现了可靠的电力互联互通和信息互联互通。

但对于电压等级较低的配电网,考虑到成本等因素,并没有同步实现光纤覆盖。此外,较输电网络而言,配电网络连接的设备更多,深入到每一个用户、甚至到每个家庭的每一个用电设备,海量设备仅通过不同电压等级的电力线路连接。然而目前配用电侧海量设备还没有完全实现信息的互联互通,电力系统的“最后1公里”是成为电力万物互联的绊脚石,并且亟待解决。

而5G下的泛在电力物联网将实现上述电力系统的“最后一公里”互联互通和信息互联。

对于电网企业来说,通过泛在电力物联网将综合应用先进物联网、人工智能、大数据存储与分析等新兴技术,与坚强智能电网深度融合,实现从能源生产、输送、调配、消费各环节中人与人乃至人与物、物与物的信息互联共享,全面提升电力系统优化运行水平,促进电力系统由原先单一电能供应商向智慧综合能源服务提供商的角色转变。

为什么选择5G?

简单来说,物联网最终想要做到“万物互联”,泛在电力物联网想做到电力系统内的“无处不联接”。

泛在电力物联网可以通过不同类型的通信网络进行互联,例如通过光纤等有线网络连接万物,但是这对于泛在电力物联网而言成本较高、适用性较差,所以泛在电力物联网必须通过无线网络进行连接,而最新发展的 5G 通信又具有独特的优势。

关于5G下的泛在电力物联网在精准控制的应用前景,清华大学电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室和帝国理工学院电力电子工程系专家们,在联合发表的论文中这样描述:

『5G通信在未来一个重要的应用领域就是无人汽车:一方面通信速率高,为智能车载系统提供稳定可靠的数据支撑;另一方面通信时延低,对于高速行驶的汽车,做出及时的刹车、转弯等决策关乎人身安全。与高速行驶的无人汽车相比,电力系统中的电力以光速传播,需要及时响应电力系统的中各种变化,实现精准控制。

在需求响应方面,传统需求响应主要是为了减小需求侧峰谷差,但随着高比例可再生能源并网,面向调频等更短时间尺度的动态需求响应显得尤为重要。海量用电设备之间的协调控制对通信低时延提出了要求,而 10ms 的通信时延能够很好满足秒级的调频需求。

在储能控制方面,不管在网端还是用户侧的储能安装量不断增加,储能等并网需要考虑不同储能系统之间的协调控制。此外,在像“云储能”“共享储能”这样全新的商业模式下,储能的运营还需要考虑海量用户的差异化需求与互动,海量的控制信号交换需要在较短时间内完成。

在配电自动化方面,配电网可能会出现短路、断路等各种故障,这种情况下需要实现快速故障切除;此外,继电保护装置需要对信号进行综合分析,判断故障类型以做出正确动作。以差动保护为例,需要实时计算比较线路两端保护装置的量测值,如果两端量测存在较大时差,就有可能“差之毫厘谬以千里”。

在电力电子设备控制方面,未来配电网将接入越来越多的电力电子装置,以实现可再生能源接入、储能接入、无功补偿、电能质量改善等。电力电子装置对控制精度要求较高,特别是有时候需要2 个甚至多个电力电子装置的分布式协调控制。』

除了精准控制,泛在电力物联网还让海量用电数据采集和分析、宽带通信、高效计算成为可能。

例如在数据采集和分析方面,传统电力系统中,我国虽然具有较高的智能电表普及率,并且安装大量的传感器,但限于通信压力,很多智能电表并不上传半小时的用电数据,仅保留每天的用电量,为用户用电行为分析带来了挑战,细粒度信息的缺失,极大制约了大数据分析在电力系统中的实际应用。5G通信速率高,能够实现海量用电数据的及时采集,甚至包括某些更细粒度的家庭设备用电数据。

在宽带通信方面,今年5月,我国首次5G无人智能设备输电线路巡检已经在天津率先实现,首个泛在电力物联网5G通信技术应用实验室也已经在上海成立,越来越多的实例表明,5G通信将重塑泛在电力物联网“物理–信息–社会”深度耦合的电力与能源系统。

5G带来全新的商业模式

无论是对于电网还是社会企业来说,泛在电力物联网关键是带来了全新的商业模式。

比如基于泛在电力物联网的金融服务。今年3月26日,国家电网公司与中国建设银行签署合作协议,宣布国网电商公司(国网金融科技集团)与中国建设银行共同推出“双百亿”普惠金融工程,计划依托“电e贷(云电贷)”产品在2019年向中小微企业授信200亿元。

这个看起来非常不起眼的消息,可能将掀起金融领域的征信革命。长期以来,传统征信体系无法有效覆盖中小微企业,金融机构面对庞大的、信用缺失的中小微客户群体,只能望“客”兴叹。随着数据贷模式的兴起,中小微企业开始进入金融机构的视野,而这些企业的用电信息则是新型的征信信息。

要知道,2018年我国商业银行累计净利润高达1.83万亿元,盈利能力令实业企业垂涎欲滴,电网通过泛在电力物联网切入金融服务领域,将极具想象力。

再比如虚拟电厂应用。所谓虚拟电厂是聚合优化“网源荷”清洁发展的新一代智能控制技术和互动商业模式。该技术模式,能够在传统电网物理架构上,依托互联网和现代信息通讯技术,把分布式电源、储能、负荷等分散在电网的各类资源相聚合,进行协同优化运行控制和市场交易,实现电源侧的多能互补、负荷侧的灵活互动,对电网提供调峰、调频、备用等辅助服务。

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通信在这个全新技术和商业模式中至关重要,5G通信非常有助于海量对象的协调,并让通信成本极大降低,保障虚拟电厂的可行性。

可以说,5G时代下泛在电力物联网早已不是概念和口号,前景是非常广阔的,并且各方已经展开了行动和部署。

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