泛在电力物联网体系架构及实施方案初探

为应对能源互联网发展对电力系统海量数据全面感知、广泛互联的要求,物联网技术与智能电网深度融合而来的泛在电力物联网概念被提出,成为能源互联网电力领域信息共享网络发展的新思路、新模式、新焦点。首先论述了泛在电力物联网的基本概念与主要特征,构建了由感知层、边缘层、网络层及平台层构成的泛在电力物联网体系架构;其次深入剖析了泛在电力物联网与坚强智能电网、能源互联网之间的协同发展关系;最后从功能模块与建设时序2方面,提出了适应多维业务场景需求的泛在电力物联网实施方案建议。     

智能电力物联网功能架构体系设计及创新模式探讨

电力物联网是实现电力系统和能源互联网的核心链接纽带,从而支撑能量流、信息流、业务流和价值流的有机融合。尤其在大数据、人工智能及能源革命发展大趋势下,为推动电力物联网科学合理智能化建设和技术发展,文章对智能电力物联网功能架构体系及创新模式进行了探讨。首先,从信息物理融合角度,提出了智能电力物联网的基本概念及建设目标,核心是智能一次物理系统与智能二次信息系统的深度融合。其次,详细阐述了智能电力物联网功能架构,主要包含物理层、感知层、网络层、平台层、应用层和交互层。进而,提出了智能电力物联网的技术体系,分别从一次物理设备智能化、二次信息系统智能化和业务应用智能化3个层面展开了关键技术阐述。最后,给出了智能电力物联网协同创新及生态圈建设模式。文章为智能电力物联网的标准化及规范化建设,提供了一定的参考和建议。     

面向能源互联网数字孪生的电力物联网关键技术及展望

随着“碳达峰、碳中和”目标与以新能源为主体的新型电力系统的提出,能源技术与数字技术进一步深度融合,电网加速向能源互联网演进。构建能源互联网及其数字孪生系统对电力物联网技术提出了更高要求,也极大拓展了电力物联网的内涵和外延。该文主要围绕如何构建面向能源互联网数字孪生系统的电力物联网,分析其面临的两大科学问题：物理数字融合建模与电网资源协同互动,提出电力物联网体系架构和安全防御机制,研究“端–边–管–云–智”等多层级的关键支撑技术,包括精准感知与高效通信、高并发接入与海量数据管理、融合建模与趋优进化等技术,最后从设备、电网与用户三方面展望电力物联网支撑下的电网业务智能化典型应用。     

大数据技术在能源互联网的应用

针对能源互联网的发展现状,指出了大数据在能源互联网中的重要性,从技术和管理手段两个方面提出了能源互联网中大数据应用的可实施性,通过大数据技术实现整个能源互联网多种能源系统的信息共享、交互。根据能源互联网的发展,提出了将大数据技术与能源互联网相融合,在可再生能源、储能系统、灾害预警、状态检修、能源服务等领域给出了应用的可能。     

能源互联网中的分布式建模、优化与控制技术专题特约主编寄语

正能源系统的互联网化,特别是与云计算、大数据、物联网技术等互联网新兴技术的结合,建立开放、互联、面向用户的能源系统新生态,是近年来能源系统变革重要的标志之一。能源系统新生态的重要特征之一在于:以电力系统为中枢,建立连接各类相关资源的物联网,通过对海量信息的有效提取、通信和利用,最终实现"状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活"的目的。能源互联网规模巨大、单元众多、联系复杂,因此分布式的建模、优化与控制技术在其中发挥着不可或缺的作用。     

电力物联网传感器信息模型研究与应用

由于电力物联网中感知设备点多、量大,各种采集数据的数据模型未能形成统一体系,将给电力物联网应用的互操作性带来困难,因此需要建立信息交互的标准化模型。为此,参照IEC 61850、IEEE 1451、SensorML等标准,详细阐述了感知层传感器信息模型的内涵、关键技术、定义、建模方法等,并结合实例进行说明。主要方法是建立一个能接入各类传感层设备的可扩展的信息接入规范,同时考虑到未来传感器原理和实现技术的发展变化,在接入规范层提高所接入状态信息的"浓缩性"和"直接可用性",最终建立信息交互的标准化模型和设备的唯一标识,使数据在网络层中以统一的信息模型进行交互。     

居民侧智能用电泛在感知技术与多元精准服务研究

文章以泛在电力物联网技术为基础,探索面向低压居民客户的智慧能源服务新模式,以提升客户体验和用能服务水平为目标,实现居民客户与电网的友好互动。综合运用物联网、大数据、云计算、移动互联网和人工智能等新一代信息通信技术,构建集泛在感知终端、智慧服务云平台和多样化用能服务于一体的智能用电生态体系,利用家庭能源路由器技术提升居民侧边缘智能水平,对居民用能大数据进行深度挖掘,开展基于用户画像的智慧家居、用能优化、新能源接入、能源交易、电力积分、需求响应互动等精准服务,形成电网公司、政府、家电厂商、互联网公司多方共建共赢的生态模式。     

面向能源互联网的大数据关键技术研究

随着能源互联网的不断发展,越来越多的业务数据被采集和存储,如何从这些数据中挖掘出对能源互联网运行有用的知识至关重要。文章从数据源层、数据管理层、数据计算层以及数据应用层等4个层面构建面向能源互联网的电力大数据体系架构,在此基础上,详细描述面向能源互联网的大数据智能化高效分析挖掘技术和面向能源互联网的信息物理融合安全技术。通过对能源互联网大数据分析和安全技术的总结,为能源互联网安全、可靠、高效运行提供重要的依据。     

电网信息物理系统分析与控制的研究进展与展望

作为未来电网发展的新形态,电网信息物理系统将深刻影响智能电网研究的视角和方向,在能源互联系统构建中不可或缺。该文总结了电网信息物理系统相关领域的研究进展,从4个关键方向进行评述:电网信息物理系统融合建模、结合形式化方法的模型验证、信息-物理交互机理分析及基于融合模型的电网控制。进一步指出电网信息物理系统可为发展更先进的智能电网形态提供理论基础,支持能源互联网、电力物联网等方向的应用研究,改进电网的运行与控制模式。     

物联网环境信息系统智能交互上下文模型研究

上下文模型是构建基于上下文感知的物联网环境下信息系统智能交互的基础课题之一。在以物物交互普遍存在的物联网环境中,节点及其周围环境的信息是主要的上下文。文章研究了物联网环境下智能交互系统的上下文模型,主要分析了物联网环境下信息系统智能交互中上下文含义、分类和形式化描述,并以智能电网中智能储能设备的即插即用场景对模型进行了验证。     

能源互联网电力信息深度融合风险传递:挑战与展望

电力与信息的深度融合是能源互联网发展研究趋势,文中主要针对电力信息融合趋势下的风险传递现象进行综述与展望。首先,对电力与信息融合的发展趋势分阶段进行了分析,研究了能源互联网阶段的电力与信息交互模式。在此基础上,从信息风险传递和电力与信息风险交互两个方面分析了电力与信息风险传递研究现状。最后,对能源互联网下的电力信息融合网络结构从拓扑和运行层面进行分析,提出了能源互联网下电力信息风险传递前瞻性课题研究思路,借鉴风险元理论建立了研究该问题的三维框架。     

能源互联网多时间尺度的信息物理融合模型

能源互联网呈现出信息与物理系统交互影响的特点,研究基于信息物理融合的网络模型有助于实现网络内分布式设备的即插即用和分布式分层的优化控制。文中提出一种基于信息物理融合的能源互联网模型,考虑了网络中信息系统与物理系统时空异构性和网络中量测数据不同步的问题,表征了能源互联网优化控制中信息物理的交互过程,最后结合多智能体优化方法验证了模型的可行性。     

泛在电力物联网的技术架构与关键技术研究

介绍了泛在电力物联网的概念与技术架构,泛在电力物联网的核心是利用智能芯片、人工智能、大数据、云计算及无线通信等先进技术对电力信息等进行可靠、高效、实时地传输与利用。并从信息采集、信息识别、信息传输与信息处理4个方面阐述了泛在电力物联网的关键技术,分析了泛在电力物联网建设中存在的信息采集的准确性、信息传输的安全性、可再生能源消纳等难点,并提出未来展望。     

能源互联网的认识和展望

能源互联网目前已经成为研究热点,但有关其理念、架构、技术、发展路径等诸多方面尚无定论。文中从互联网的发展经验出发,剖析能源互联网的实质和特征,辨析其与智能电网的区别与联系,梳理其关键支撑技术,提出了能源互联网的可能发展路径。指出能源互联网有广义和狭义2种含义,其发展依赖信息通信技术(ICT)、商业模式等8项关键技术和机制,未来的发展可以分为同时并存的自顶向下的广域全球能源互联网和自底向上的局域能源共享网络2种发展模式和路径。     

考虑IEC标准的用户侧电力物联网体系架构研究

用户侧的负荷设备及负荷管理系统如何接入到泛在电力物联网（ Internet of Things， IoT)平台是当前电力物联网建设亟需解决的问题之一。文章在分析用户侧负荷设备物联网系统、抄表系统的组成架构基础上，参照国际电工委员会等标准组织发布的智能电网标准及物联网标准，提出了用户侧电力物联网的体系架构，该架构支持用户侧负荷聚合系统、用户能源管理系统及用户负荷自动控制系统与泛在电力物联网的融合，并以需求响应业务为例介绍了电网互动业务在用户侧电力物联网环境中的执行过程。文章同时提出了用户侧物联网信息交换接口的标准化需求，以满足电网运行及需求侧管理过程中信息交换的需要。     

RISC32-E: Field programmable gate array based sensor node with queue system to support fast encryption in Industrial Internet of Things applications

Industrial Internet of Things (IIoT) is an emerging technology that relies on the use of massively connected sensor nodes to gather industrial-related data. The collected data are used for postanalysis to generate insights for reducing production down time, cost optimization, and predictive maintenance. One of the key requirements for sensor node in such application is the data confidentiality; as such sensor data may potentially leak the manufacturing and industrial secret to their competitors. In this paper, a field programmable gate array (FPGA)-based sensor node with Advanced Encryption Standard (AES) crypto-processor is proposed to safeguard the sensor data. A novel queue system is proposed to further reduce the data processing time and energy consumption. The proposed queue system is able to achieve 1.48× speed up and ∼16% energy reduction, which makes it a competitive candidate for Industrial IoT applications. The technique developed in this paper can also be extended to implement FPGA-based gateway with encryption feature, which is very useful for edge computing in IoT applications.     

适合多元用户互动的信息—物理融合能源USB系统

能源互联网接入设备是用能设施接入能源互联网的媒介。文中阐述了适用于多元用户互动的能源互联网接入设备的基本概念和特征,并基于计算机领域"通用串行总线(USB)"的理念,研发了信息—物理融合的能源互联网接入设备,即能源USB系统(EUSBS)。首先,阐述了EUSBS的信息—物理融合内涵和功能,并设计了总体架构和应用拓扑结构。基于此,对其软硬件系统进行研发,重点介绍了其中的硬件架构搭建、五类主要能源USB装置研发和实验测试。软件研发则简要介绍了其总体架构和主要功能模块。此外,以某商业楼宇为对象,通过安装EUSBS和配置分布式设备,对其进行了能量管理分析,初步验证了EUSBS可对接入设备进行实时监测和协调控制,实现了能量流和信息流的双重流通。最后,对EUSBS未来应用进行了展望。     

能源互联网物理基础层规划案例分析

以深入融合可再生能源与互联网信息技术为特征的能源互联网,是未来能源行业发展的方向。归纳并提出了能源互联网规划理念和方法,结合广东省某高新产业开发区的能源互联网规划案例,对能源互联网物理基础层规划作简要分析。将能源互联网规划理念和方法应用在物理基础层规划中,可提高能源系统在经济、社会、环境等方面的效益,对能源系统顶层规划、设计、优化、运行等具有重要意义。     

互联网视角下的能源互联网发展研究

在可持续发展理念下,能源互联网作为能源转型的重要抓手,被视为可期的未来能源系统形态,因此受到政府、企业、学者多方的高度重视。以互联网视角梳理能源互联网的发展历程,总结各个流派的特征,提出综合性定义。进而基于能源互联网的七大特征,对比表明能源互联网与互联网高度相似,有望一起成为社会进步的基本动力。最后结合对电是能源互联网的核心、电网是能源互联网的基础平台的论证,提出建设能源互联网的基本路径。     

Applications of IoT in Smart Grid

In this paper,the basic requirements of the smart grid in China are studied.By applying Internet of Things (IoT) technologies,various intelligent services can be created.The development of the smart gr...