基于LPWAN的泛在电力物联网

高比例的可再生能源接入、电力市场化改革和"互联网+"智慧能源的快速发展需要大量的数据支撑,并实现物理、商业、信息的广泛互联、智能互动。关键步骤之一是建立泛在电力物联网(Ubiquitous Power Internet of Things,UPIoT),实现电力系统中人与物、物与物、人与人之间随时随地通信。首先介绍了UPIoT的发展背景与基本概念、主要的低功耗广域网络(Low Power Wide Area Network, LPWAN)技术,然后以LoRa物联网解决方案为例介绍了基于LPWAN的UPIoT的体系架构及性能。最后探讨了UPIoT的应用前景,并指出了UPIoT需重点研究和解决的两个特殊问题,即:低压电力线载波通信(PLC)和强电磁干扰环境下的信号处理。     

利益驱动的泛在电力物联网

建设泛在电力物联网是实现我国能源生产和消费转型目标的关键步骤。从物联网在电力和能源系统中的利益问题出发,论述了利益驱动的泛在电力物联网的意义,提出了实施的关键技术和应用前景,其中,利益是泛在电力物联网发展的动力,经济价值回收是其可持续发展的关键。首先,分析了电力物联网演化到泛在电力物联网的过程,给出了电力物联网在不同文献中的定义,并提炼出泛在电力物联网的核心思想。在此基础上,阐述了泛在电力物联网在建设中所面临的挑战、需要的关键技术以及期望的目标。然后,结合国家电网公司的泛在电力物联网建设大纲,对泛在电力物联网的发展前景、开展形式和经济价值回收方式进行了探讨。最后,对泛在电力物联网在可再生能源高效利用和提高企业收益方面进行了分析和展望。     

泛在电力物联网传输网优化关键技术研究

泛在电力物联网作为能源互联网建设的重要基石,对于提升电网综合效能和社会效能,促进满足用户需求的新兴业务的发展具有重要意义。面对新形势、新要求,通过优化泛在电力物联网内部通信网络架构,加快建设泛在电力物联网步伐,实现“能源数据”广泛互联,成了亟待解决的关键问题。本文以泛在电力物联网架构下的传输网为例,分别从网络拓扑结构和路由层面2个角度出发,制定优化策略。从网络拓扑角度出发,提出了基于节点权重的加边优化策略;从路由层面出发,考虑业务均衡性问题,提出了基于边介数的优化路由策略;通过构建网络性能评价指标,将本文提出的优化策略与传统策略进行对比,验证了优化策略能够提升网络的健壮性,扩充网络容量。     

深度学习在泛在电力物联网中的应用与挑战

泛在电力物联网是智能电网发展的高级应用形态,对电网的数据处理能力和计算能力提出了更高的要求。近年来,深度学习技术取得了突破性的进展,为泛在电力物联网的实现与发展提供了强大的支撑。基于此,总结了现有深度学习模型的主要组成及技术特点;从泛在电力物联网应用的技术需求出发,综述了深度学习在数据处理、边缘计算以及态势感知方面的技术特点与应用场合;基于泛在电力物联网应用的典型场景,深入分析了深度学习在泛在电力物联网中的具体应用,为泛在电力物联网的建设与研究提供参考。     

泛在电力物联网的发展分析

泛在电力物联网对于我国电网未来绿色健康发展意义重大。为阐明泛在电力物联网的意义,首先详细分析了泛在电力物联网的概念、建设目标和目前存在的问题。继而研究了其所运用的大数据、云计算、区块链和人工智能等技术及其在电力系统中的应用。最后,总结分析了泛在电力物联网的应用场景,并针对泛在电力物联网的未来发展提出了相关的建议。     

泛在电力物联网发展形态与挑战

泛在电力物联网是当前智能电网发展的一个重点方向。首先,总结了泛在电力物联网的主要作用和价值体现;其次,从智能电网各个环节概述了物联网技术在电力领域的已有研究和应用基础;进而,构思并提出了泛在电力物联网的发展形态,包含现阶段智能电网、透明电网和零边际成本电网3个阶段的技术发展趋势,为泛在电力物联网建设的深化提供一些思路;最后,提出泛在电力物联网的若干技术挑战,为泛在电力物联网的未来研究提供参考。     

基于生物免疫学方法的泛在电力物联网安全技术

由于泛在电力物联网融入了社会的不可预知因素,导致互联环境复杂多样,终端设备接入类型与数量激增,时刻面临网络攻击和非安全数据入侵等安全隐患。因此,已有的安全检测与防护技术不再完全适用于如今的泛在电力物联网,文中从生物免疫学新视角探讨了泛在电力物联网安全技术。首先,类比病原体入侵生物体时免疫系统的免疫过程,阐述了生物免疫学与泛在电力物联安全防护的关联;其次,分析了感知层、网络层、平台层和应用层面临的安全挑战,并基于免疫学归纳了抗原识别、免疫响应和免疫记忆3方面的关键技术;最后,构想了泛在电力物联网全方位智能联动的安全免疫体系,并对研究方向进行了展望。     

基于mMTC技术在智慧电网分布式能源调控的应用

智慧电网在智慧城市占据核心地位,分布式能源更是智慧电网发展的主要构成.为了保证分布式能源发电与用户用电的安全性以及可靠性,构建一套完整的分布式能源监控网络已成为必然,而传统无线通信技术无法满足海量通信以及远距离传输的需求,此时迫切需要采用另一种安全可信、接入灵活、可实现双向实时交互的通信方式来承载大规模监控设备的接入.由于5G应用场景之一的mMTC拥有更高的频谱效率和海量连通性,因此文章探讨mMTC技术在智慧电网分布式能源调控中的应用,利用该技术支持大规模连接、低功耗及远距离传输的特点,弥补传统技术在连接数量上的不足,破除传统技术在传输距离上的局限,保证了数据传输过程的稳定性,同时为智慧电网中设备检测、信息采集和计量自动化等重要环节,提供了全新智慧电网与物联网技术融合的解决方案.     

电力物联网：数据科学视角及商业模式

当前电力(能源)系统正在向数字化转型,电力物联网的建设进入新阶段。大量感知设备和智能终端接入电力物联网,在电力系统内部和外部产生并积累了大量的数据。特别是电力系统的用电数据蕴藏巨大的价值,内含丰富的社会经济信息。针对用电数据,电力物联网有着多种可能的商业模式。介绍了电力物联网的3重涵义,结合电力物联网中不同类型用电数据的来源阐述其背后的信息,探讨信息/数据融合的理论与技术,并指出数据驱动下电力物联网商业模式的关键问题和具体业务,最后分析了电力物联网数据服务所面临的挑战。     

考虑可调控负荷和储能的区域互联备用优化模型

跨区互联能有效促进清洁能源消纳,但跨区互联会对区域内部机组备用及线路传输裕度产生影响,进而给电网安全稳定运行带来挑战。随着泛在电力物联网建设进程的推进,用户侧负荷需求响应不断深入,且分布式发电、储能技术也迅速发展,为解决区域互联备用问题提供了更多有效方式。同时,随着泛在电力物联网下电网结构的复杂化,传统集中式算法面临信息存储、数据交换、信息保护方面的问题。基于分布式算法,针对储能和可调控负荷参与下的跨区互联协同调度问题进行了研究。首先,建立了考虑风光火储和可调控负荷的多区域调度场景。然后,以多区域系统总运行成本最小为目标函数,考虑不确定性下的鲁棒等价约束,由此建立多区域优化调度模型,并采用分布式算法进行求解。最后,通过算例分析验证了鲁棒等价约束的有效性及储能系统和可调控负荷对缓解机组备用压力的有效性。     

跨国调度与交易系统互联的信息通信支撑研究

跨国调度与交易系统互联的信息通信支撑对于全球能源互联网建设具有重要的理论和实践意义。基于信息物理系统（CPS）理论和SWOT分析方法，利用现有的各类技术，围绕核心架构对此问题进行了研究和设计。提出了包含概念模型、技术架构、部署架构、功能接口的互联总体架构，对其中通信支撑、交互协议、模型和数据交互、信息应用等关键技术进行了分析，设计了相关安全和可靠性保障体系，并进一步就东北亚跨国调度和交易系统互联进行了示范性设计。     

基于物联网技术的自动需求响应系统架构与应用方案研究

文中通过部署双向互动设备和负荷控制设备等,结合物联网技术,设计基于物联网技术的自动需求响应方案,该方案针对不同的电力消费行为模式,实现用电设备的监控;制定需求响应控制策略指导用户参与电网削峰填谷,并根据收集到的用户用电量变化数据,分析用户用电行为的变化,及其对电网负荷的影响。从而优化终端用户的用能结构,提高电能利用效率,节约用户电能消费,实现自动需求响应,降低电网负荷峰谷差,提高电网运行效率。     

Probabilistic solar power forecasting in smart grids using distributed information

The deployment of Smart Grid technologies opens new opportunities to develop new forecasting and optimization techniques. The growth of solar power penetration in distribution grids imposes the use of solar power forecasts as inputs in advanced grid management functions. This paper proposes a new forecasting algorithm for 6 h ahead based on the vector autoregression framework, which combines distributed time series information collected by the Smart Grid infrastructure. Probabilistic forecasts are generated for the residential solar photovoltaic (PV) and secondary substation levels. The test case consists of 44 micro-generation units and 10 secondary substations from the Smart Grid pilot in Évora, Portugal. The benchmark model is the well-known autoregressive forecasting method (univariate approach). The average improvement in terms of root mean square error (point forecast evaluation) and continuous ranking probability score (probabilistic forecast evaluation) for the first 3 lead-times was between 8% and 12%, and between 1.4% and 5.9%, respectively.     

客户侧泛在电力物联网的信息通信技术及安全管理

针对泛在电力物联网客户侧设备类型多,采用的通信协议不统一导致系统互联难度大,在短时间内无法通过技术手段进行统一的问题,以电力需求响应业务为例,分析了目前客户侧泛在电力物联网的业务应用场景和信息通信技术(ICT)在该领域的深度融合方式,需要从信息互操作模式、客户侧信息模型、控制方式等方面进行有效统一,以解决客户侧能源设备之间的交互问题,并提出未来泛在电力物联网安全方面的建议。     

泛在电力物联网通信需求及技术适用性分析

针对泛在电力物联网的业务需求,分析了带宽、传输时延及可靠性等方面对现有通信技术的适用性;从本地业务和远端业务两方面,探讨了泛在电力物联网网络层通信组网模式、骨干层和接入层代表性通信技术的特点及未来泛在电力物联网的接入组网方式;并给出加强感知层的覆盖建设,推广智能终端、高速载波技术的应用,以及促进电力网与信息网的深度融合等建议。     

泛在电力物联网安全风险分析及分层防护措施

针对泛在电力物联网的安全建设问题,提出泛在电力物联网的分层架构,分别针对感知层、网络层、平台层、应用层的安全风险进行了分析,梳理各层存在的潜在安全性攻击行为,结合各层的特点提出了分层防护措施,旨在推动泛在电力物联网安全健康发展。     

泛在电力物联网背景下变电站整体架构设计

提出了具备感知终端海量接入、网络计算集成协作和业务应用按需定制等特点的泛在电力物联网概念,设计了泛在电力物联网背景下包含感知设备层、网络传输层和平台应用层的变电站基本架构,并结合变电站常规业务与发电企业、电网等新业态的实际发展需求,从感知设备层、网络传输层、平台应用层提出了泛在电力物联网涉及的关键技术。     

基于4G移动通信的电源视频监控系统

电源是整个电力系统的中枢,电源正常运转是电力系统可靠性和稳定性的关键保障。随着物联网和移动通信技术的不断进步,大流量的图片和视频信息也能够在电源监控系统中实现快速传输。在物联网的基础上,将电源视频监控系统划分为数据采集层、数据传输层和系统管理层三个组成部分,系统通过底层传感器进行数据采集,通过4G网络进行数据传输,在系统终端进行分析和命令操作,从而实现系统的高效运行。     

基于区块链与数据湖的电力数据存储与共享方法

针对电力物联网边设备之间、云主站平台营配调各系统之间的数据存储和共享的需求,提出了一种基于区块链与数据湖的电力数据存储与共享方法。首先,设计边缘层分布式电力数据存储架构,通过环签名和CryptoNote协议对边设备存储节点间的数据交互进行加密,实现双方身份认证,并基于区块链智能合约实现电力数据安全存储系统中节点间的数据共享。然后,基于数据湖与智能合约构建营配调平台间的数据共享和访问控制模型,只在链中存储数据的哈希值,而将数据存储在数据湖中,以实现数据跨平台跨域安全共享和访问。最后,搭建实验平台对所提方法进行论证,结果表明,所提方法的最高存储延迟时间短,并且吞吐量和安全性也较高,具有良好的应用前景。     

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。