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物联网的力量将决定电力行业的未来

2018-02-01 14:50:36
分类: 行业动态
导读

在这个万物互联(物联网)的时代,电力行业将扮演怎样的角色?智能电表和智能电网技术,已经和众多的物联网设备融为一体,为建设电力物联网服务。

2008 年,互联网连接“物”的总数,第一次超过了全球人口数量。到 2020 年,互联网预计将会连接 500 万设备。

在这个万物互联(物联网)的时代,电力行业将扮演怎样的角色?智能电表和智能电网技术,已经和众多的物联网设备融为一体,为建设电力物联网服务。

这些技术已经为电力机构和消费者带来了实实在在的好处。智能电网如今通过网络和设备来高效传输数据,但是未来的物联网真的就是把设备连接到一起这么简单么?

除了智能以外,现代化的电网还需要主动,就是说实时响应必须成为电网的一种内化的能力。

如今,测量和电网系统收集大量的数据,并且在后端环节加以利用。主动电网充分利用数据进行现场实时调整,通过 IoT 的力量来提高工作效率,为电力机构和社区创造更多的价值。

IoT:通向智能电网之路

物联网本质上是一系列的技术和相关的业务流程,这些技术和流程为电力设备带来了互联互通的能力,让这些设备可以将自身的状态信息传递给其他的系统,而用户可以对这些状态信息加以利用,发掘出更多的价值和机会点。

在电力行业,物联网技术的应用紧随技术发展的趋势。电力公司很少尝试最新的技术,但却热衷于使用成熟技术来优化资产管控,提升安全型,控制电网,预防停电事故。SCADA 和 AMI 是 IoT 在电力行业的两个典型应用。

SCADA(数据采集与监视控制系统):物联网在行业内的发展可以追溯到 20 世纪 50 年代,那时的电力公司使用 SCADA 系统来对远端发电和电力传输系统进行集中化监控。

在 SCADA 系统中,传感器和制动器由中央主单元控制,通过人机接口提供用户界面,采集带有时间戳的数据,供后端系统分析使用。

AMI(高级计量体系):AMI 是一套双向通信系统,连接电力公司和用户端的智能设备。其主要模块包括家庭网络,家庭显示终端,能源管理系统,智能电表,通信网络,数据管理系统等,AMI 系统如今在智能电网中扮演着重要的角色。

计算,数据库和分析工具的不断进步为预测和指定分析应用带来了快速发展,使商业机构和消费者可以对 SCADA,AMI,以及其他物联网设备生成的大量数据量加以利用。

ADMS(先进分销管理系统)是一种物联网技术,解决方案供应商正在大力发展这种技术,以实现态势感知。一套 ADMS 系统就是一个集成的软件应用,这个应用充分利用已有的和新出现的技术来建立一套集中化的监控系统。

这套监控系统使用各种内置的子系统和分布式资源来保证业务可靠性,识别现代电网中的不可控因素,保护资产及人身安全。ADMS 帮助智能电网充分发掘三大价值循环驱动中的潜力,在智能电网中扮演至关重要的角色。

物联网应用帮助电力机构提升效率和业绩,为电力机构带来了新的发展机遇。

通过传感器收集数据,提升电网弹性。

通过数据分析,帮助电力机构主动管理资源。

通过改善现有电网,使所有利益相关方都可以有针对性地进行发电和用电决策。

通过这三个阶段,IoT 提供了一系列指标,确保电力机构不仅仅可以在这个新的竞争环境中生存下去,并且可以实现蓬勃发展。此外,能源价值链的核心环节是输配电(T&D)网络,T&D 网络在实现物联网应用方面至关重要。

现在,智能电表可以直观且持续地感知到它们与电网中其他设备(例如馈线,电路,相位,变压器,分布式发电,其他仪表)之间的关系。

这种感知是通过对网络中各种电网设备电气特性的连续监控和算法解释来实现的。这种持续的自我感知为智能电网应用开辟了一条全新的道路。而如果没有可靠,持续更新的连接模式,这些应用就没有实现的可能。

物联网为电力机构带来一场革命

通过全面采用智能电网,电力机构已经走到了物联网革命的前沿。电力机构的客户们要求更多地了解和控制他们的能源使用,政府正在推动更清洁的能源计划。可靠性和安全性至关重要,这一点从来没有变过。

分布式发电的集成要求电网运营更加透明可见,并且要求电力机构对局部电网干扰提供更加快速的响应。负荷模式正在转变,(在一些国家)基础设施日益老化。

无数技术进步为电网管理提供了激动人心的新解决方案,同时物联网设备的智能互联为电网带来了更多的增强功能:

自愈网络及自动化

智能资产管理和应用

停电及故障管理

物联网安全

从设计上来讲,传统的身份管理平台被仅支持 URL 授权策略,没有能力解决物联网独特需求。

今天,Identity Platform 提供了新的通用授权功能,保护物联网设备和资产。例如,酒店住户打个电话就可以解锁自己房间的房门。通过通用授权,用户可以通过自定义操作来定义具体的资源类型或“事物”,构建特定的解决方案策略。

电力公司正在对物联网技术进行大手笔的投资,覆盖从发电到电力销售的各个环节。在能源部门,关键参与者正在选择智能资产来加强智能电网内外部的互动。

决策的主要依据是电力公司需要实现的一系列目标,包括:提高设备的整体效能和可靠性,降低质量和合规成本,改善客户服务,以及提高创新回报。

电力机构要管理的网络将更加复杂,而且这些网络很有可能会混合使用多种不通的技术技术。

为了应对网络带来的挑战,他们需要更加高级的人工智能,来快速,经济地为非移动运营商以及云供应商量身定制服务,并且不会产生巨大的开销。等业务逐渐成熟以后,电力机构还可以在本区域内为其他行业和企业公司提供服务。

与任何行业革命一样,物联网将在能源行业迅速掀起一场变革。这场变革的形式将会十分多样,以至于我们现在根本无法对这场变革进行全面的讨论。

能源物联网无疑将会给电力行业带来前所未有的冲击,从智能建筑和城市基础设施,再到能源民主化和可再生能源,世界能源供应和分配体系将实现高度敏感和精细的控制,而这种变化在几年前看,几乎是难以想象的事情。

社区将以前所未有的方式进行互联,能源系统会被进一步优化以实现大范围的节能减排。总之,物联网是能源革命的未来。

另外,物联网支持电网的数据网络,能够将多种新的物理设备连接到电网,包括屋顶太阳能,电动汽车,家庭能源电池,智能电表,智能温控器和智能电器等。本地配电网将变成动态,双向和多方的能源市场,而不是之前的单向能源供应系统。

但是配电网络设计时并没有考虑到这些新设备,将如此多的设备连接到电网可能导致配电业务混乱。而客户还是希望得到安全,可靠,经济实惠且越来越可持续的能源服务。

由于软件定义网络和通信技术的进步,以及计算能力及计算资源性价比的进一步提升,电力机构现在可以部署更加强大的智能电网技术平台,并且利用这一平台协调各种并网设备之间的分析和操作,解决关键业务挑战。对于传统电网来说,这是不现实,或者不划算的。

拥有了强大的处理能力和存储器,智能电表和电网传感器可以组成统一的软件和计算平台,支持多种通信和应用协议。

此外,端点中的强大的处理能力,以及先进的软件定义通信技术也为电力机构解决关键连接和通信性能挑战铺平了道路,对于部署单一通信网络的电力机构来说,这些挑战已经造成了太多的困扰和损失。

通信模块现在将 RF 网络,电力线载波(PLC)和 Wi-Fi 通信组合在同一芯片组上。这使得能够基于网络操作条件,数据属性和应用需求动态和连续地选择最佳通信路径和最适当的频率调制。

该新平台还提供点对点和本地广播通信功能,使得边缘设备可以单独交谈或与选定的设备组通信,以支持新的分布式分析用例。

然而,到目前为止,分裂和不确定性尚未得到满足。虽然设备,连接,平台和架构的选项令人不安的一系列变得可用。安全性,可靠性和隐私问题尚未解决,商业模式和监管制度也是如此。

物联网中的所有参与者和利益相关者都面临着未来发展的关键决定。现在是时候重新思考技术战略,商业模式和产品设计的基础,也让监管者等参与辩论。

使用许可的运营商频谱,带内,保护频段和独立部署的所谓窄带物联网或低功率宽带(LPWA)网络预计将在连接一系列需要设备的设备方面发挥重要作用低移动性,低功耗和低成本。

新技术旨在为难以到达的场所提供深度覆盖,支持大量低吞吐量,超低成本设备,低设备功耗和优化的网络架构。

NB-IoT 是使用许可运营商频谱,带内,保护频段和独立部署部署低功耗宽带(LPWA)网络的新兴行业解决方案,预计将具有全球规模。

新技术旨在为难以到达的场所提供深度覆盖,支持大量低吞吐量,超低成本设备,低设备功耗和优化的网络架构。将会有高数据价值的应用,具有商业上可行的连接到主电源,几乎肯定会有利于 NB-IoT 技术,并且将有大量的功率敏感,低数据价值的应用,其中 LPWAN 技术提供了令人信服的理由。

今天,存在的相对较少的 LPWAN 网络通常不会受到容量限制。目前,连接到这些设备的设备通常处于试用模式,正在测试范围和功能等方面。但是,如果数以亿计的设备的预测甚至远程正确,那么随着设备数量的迅速增长,未来几年将会有所改变。

基站可以在任何时候连接成千上万个设备,就像 iPhone 刺激数据紧缩一样,我们可以看到新兴网络上的“机器紧张”。

第一市场预测说,2025 年 11% 的连接将使用低功率宽带(LPWA)连接。

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Source: © 2016 Mobile Experts LLC. All Rights Reserved.

物联网市场的快速发展已经导致了物联网解决方案的数量和种类的爆炸式增长。因为它旨在通过基于来自不同来源的数据的分析来促进对复杂系统的更好的了解,以协助决策,改进产品并实现全新的服务。

有各种各样的软件平台,旨在通过提供标准化组件来降低 IoT 解决方案的成本和开发时间,这些组件可以跨越许多行业垂直架构来集成设备,网络和应用程序。

目前市场上可用的大多数 IoT 平台都可以分类为连接管理平台,设备管理平台或应用启用平台,尽管有许多产品提供重叠功能或其他独特功能。

IoT 平台未来

然而,更多连接的设备意味着每秒都会创建存储,处理,上传和共享的更多数据。包括温度,压力,方向,速度,重量,步态,心跳,光强等的传感器的丰富度将产生大量信息传输。而连续的无线数据传输是一种耗电量大的操作,需要太多的电能供电。

更强大,更低功耗的微控制器使预处理成为减少要传输的传感器数据量的可行方法。然而,有效的处理需要更多的本地存储器容量来存储数据进行处理和执行程序。

为了降低数据传输的频率,设计人员将更多地利用本地数据缓冲,因为用于传输的批量数据允许传输频率显着降低。读取和写入时间更快,可以更快地发送数据,减少每次传输的持续时间,并优化开/关占空比。

提供了广泛的软件平台,旨在通过提供可跨许多行业垂直架构集成设备,网络和应用程序的标准化组件来降低 IoT 解决方案的成本和开发时间。

目前市场上可用的大多数 IoT 平台都可以分类为连接管理平台,设备管理平台或应用启用平台,尽管有许多产品提供重叠功能或其他独特功能。

存储存储器的整体集成消除了对各种机械连接组件和不同复杂性的方法的需求,这些组件和方法可以降低产量并提高整体制造成本。

此外,在 Crossbar 解决方案的情况下,RRAM 技术可以轻松地与 CMOS 逻辑电路集成,并使用现有的 CMOS 晶圆厂制造。与频繁的无线数据上传相比,更多的片上存储功能使数据记录应用能够实现高达 50X 的节能。

RRAM 解决方案可以在连接的 IoT 设备世界中实现激进创新。低能量,快速,非易失性存储器,可以在单个 SoC 上轻松集成在非常大的容量内,同时可以运行多年的逻辑,模拟和射频组件,无需电池充电或更改,从而提供所需的功率节省,实现物联网的未来消费者和工业应用的设备。主要因素仍然是提供解决方案的低成本平台,只需要外部软件接口来适应需求。

这是打破传统行业边界,为公用事业提供新的有意义的解决方案的关键基础。因此,IT 行业投入大量资金为未来的平台提供了电力公司。

在全球范围内,许多公用事业机构能够利用这些能力以及分布式智能和分析方面的重大进步,因为它们实施电网现代化战略,并将连接到更多的机会,超越运营效率到智能城市和物联网。

在物联网时代,我们必须跟上最新的技术趋势,并使得能够超越连接的新的物联网应用程序得以实现,并将行动和智能的力量带入现场级设备。

全球物资市场将增长到 270 亿台,2025 年产生 3 万亿美元的收入将以设备,连接和应用收入的形式直接来自最终用户的收入来计算,其中大约 300 亿将来自公用事业。

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来源:EPTC

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