智能電網和能源網的各個環節及各種電力設備,物聯網都會在其發展中起到非常重要的作用。在以下幾個環節中,物聯網將會促進智能電網和能源網的智能化進程。
(1)發電與儲能
智能發電環節大致分爲常規能源、新能源和儲能技術這3個重要組成部分。物聯網技術的應用可以提高常規機組狀態監測的水平,實現快速調節和深度調峯,能夠有效地推進電源的信息化、自動化和互動化,促進機網協調發展。結合物聯網技術,研發集實時監視、趨勢預測、在線調度、風險分析爲一體的水庫智能調度系統,提高水能利用率;基於物聯網技術,研究風電、光伏發電等新能源發電及其併網技術,實現新能源和電網的和諧發展;基於物聯網技術,研究電動汽車充放電管理與調度系統。物聯網技術同樣有助於開展鈉疏電池液流電池、鋰離子電池的模塊成組、智能充放電、系統集成等關鍵技術研究。
(2)輸電
輸電環節是智能電網中一個極爲重要的環節, 目前已經開展了許多相關的工作,但仍然存在許多問題,主要有電網結構仍然薄弱,設備裝備和健康水平仍有待提升;設備檢修方式較爲落後;系統化的設備狀態評價工作剛剛起步。電網技術改造可以結合物聯網技術,提高一次設備的感知能力,並很好地結合二次設備,實現聯合處理、數據傳輸、綜合判斷等功能,提高電網的技術和智能化程度。輸電線路狀態檢測是輸電環節的重要應用,主要包括雷電定位和預警、輸電線路氣象環境監測與預警、輸電線路覆冰監測與預警、輸電線路風偏在線監測與預警、輸電線路圖像與視頻監控、輸電線路運行故障定位及t質判斷、絕緣子污穢監測與預警、杆塔傾斜在線監測與預警等方面。這些方面都需要物聯網技術的支持,包括這種傳感器技術、分析技術和通信技術等。
(3)變電
變電環節目前已經開展了設備狀態檢修、資產全壽命管理研究和變電站綜合管理的問題。但設備裝備和健康水平仍不能滿足建設堅強電網和自動化建設的要求;變電站自動化技術尚不成熟;智能化變電站技術、運行和管理系統尚不完善;設備檢修方式較爲落後;系統化的設備狀態評價工作剛剛起步。利用物聯網技術可將重要設備的狀態通過傳感器上傳到管理中心,實現對設備狀態的實時監測和預警,提前做好設備更換、檢修、故障預判等工作。近年來,隨着數字化技術的不斷進步和IEC-61850標準在國內的推廣應用,變電站綜合自動化的程度也越來越高。將物聯網技術應用於變電站的數字化建設,可以提高環境監控、設備資產管理、設備檢測、安全防護等應用水平。
(4)配電
物聯網在配電網的應用主要包括對配電網關鍵設備的環境狀態信息、機械狀態信息、運行狀態信息的感知與監測,配電網設備安全防護預警和對配電網設備故障的診斷評估和配電網設備定位檢修等方面。目前,我國配電網設備的檢修方式還普遍落後,有必要使用先進的物聯網技術實現突破。例如配電網現場作業管理,物聯網技術在配電網現場作業管理的應用主要有身份識別、電子標籤、電子工作票、環境信息監測、遠程監控等。基於物聯網的配電網現場作業管理系統能真正實現調度指揮中心與現場作業人員的實時互動。
(5)用電
智能用電環節是用戶感知和體驗智能電網的重要載體。隨着智能電網的發展,電網與用戶交互雙向互動化、供電可靠率與用電效率要求的逐步提高,分佈式電源、微網及電動汽車充放電系統接入電網。因此,迫切需要研究與之相適應的物聯網關鍵支撐技術,以適應不斷擴大的用電需求與不斷轉變的用電模式。物聯網技術在智能用電環節擁有廣泛的應用空間,主要有智能表計及高級量測、智能插座、智能用電交互與智能用電服務、電動汽車及其充電站的管理、
綠色數據中心、能效監測與電力需求側管理等。
(6)基於物聯網的電力資產管理
目前,電力企業對資產的管理仍然是以粗放式爲主,這種粗放式管理存在很多問題,如資產價值管理與實物管理脫節、設備壽命短、更新換代快、技改投入大、維護成本高。隨着智能電網的建設,發、輸、變、配、用電設備數量迅速增多且運行情況更加複雜,加大了集約化、精益化資產全壽命管理實施的難度。利用物聯網技術能夠實現自動識別目標對象並獲取數據,可爲實現電力資產全壽命週期管理、提高運轉效率、提升管理水平提供技術支撐。
(7)智能化電力設備
智能化電力設備能以數字方式全面提供系統的各種狀態信息,並具有自我診斷和自適應的控制能力。物聯網可在以下幾個方面實現電力設備智能化:
1)信息感知。
物聯網技術可有效實現電量和非電量監測信號的分佈式傳感、傳輸與處理,進而實現電流的非接觸測量。
2)智能診斷。
對電力設備狀態進行檢測與故障診斷,是提高設備可靠性、保障系統安全運行的重要途徑。物聯網技術可在信號採集、信號傳輸、信號處理等方面輔助智能診斷的實現。
3)智能操作。
研究不同工況下的開關最佳運動特性,及基於數字化的實現方法和技術,這就是電力設備的智能操作。物聯網技術可以實現智能操作中的實時狀態採集、操作模式決策等功能。
4)信息交互網絡。
信息交互網絡是智能電網的基本環節和紐帶。物聯網的無線組網技術可應用到電力設備較集中的環境中,利用無線通信技術簡化系統構成,使得根據需要靈活自動重構網絡,提高了供配電系統的安全性和可靠性。