物聯(lián)網(wǎng)將決定電力行業(yè)未來
原標(biāo)題：物聯(lián)網(wǎng)的力量將決定電力行業(yè)的未來 2008年，互聯(lián)網(wǎng)連接“物”的總數(shù)，第一次超過了全球人口數(shù)量。到2020年，互聯(lián)網(wǎng)預(yù)計(jì)將會(huì)連接500萬設(shè)備。在這個(gè)萬物互聯(lián)(物聯(lián)網(wǎng))的時(shí)代，電力行業(yè)將扮演怎樣的角色?智能電表和智能電網(wǎng)技術(shù)，已經(jīng)和眾多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備融為一體，為建設(shè)電力物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。 這些技術(shù)已經(jīng)為電力機(jī)構(gòu)和消費(fèi)者帶來了實(shí)實(shí)在在的好處。智能電網(wǎng)如今通過網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備來高效傳輸數(shù)據(jù)，但是未來的物聯(lián)網(wǎng)真的就是把設(shè)備連接到一起這么簡(jiǎn)單么? 除了智能以外，現(xiàn)代化的電網(wǎng)還需要主動(dòng)，就是說實(shí)時(shí)響應(yīng)必須成為電網(wǎng)的一種內(nèi)化的能力。如今，測(cè)量和電網(wǎng)系統(tǒng)收集大量的數(shù)據(jù)，并且在后端環(huán)節(jié)加以利用。主動(dòng)電網(wǎng)充分利用數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)調(diào)整，通過IoT的力量來提高工作效率，為電力機(jī)構(gòu)和社區(qū)創(chuàng)造更多的價(jià)值。 物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上是一系列的技術(shù)和相關(guān)的業(yè)務(wù)流程，這些技術(shù)和流程為電力設(shè)備帶來了互聯(lián)互通的能力，讓這些設(shè)備可以將自身的狀態(tài)信息傳遞給其他的系統(tǒng)，而用戶可以對(duì)這些狀態(tài)信息加以利用，發(fā)掘出更多的價(jià)值和機(jī)會(huì)點(diǎn)。在電力行業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用緊隨技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。電力公司很少嘗試最新的技術(shù)，但卻熱衷于使用成熟技術(shù)來優(yōu)化資產(chǎn)管控，提升安全型，控制電網(wǎng)，預(yù)防停電事故。SCADA和AMI是IoT在電力行業(yè)的兩個(gè)典型應(yīng)用。 SCADA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))：物聯(lián)網(wǎng)在行業(yè)內(nèi)的發(fā)展可以追溯到20世紀(jì)50年代，那時(shí)的電力公司使用SCADA系統(tǒng)來對(duì)遠(yuǎn)端發(fā)電和電力傳輸系統(tǒng)進(jìn)行集中化監(jiān)控。在SCADA系統(tǒng)中，傳感器和制動(dòng)器由中央主單元控制，通過人機(jī)接口提供用戶界面，采集帶有時(shí)間戳的數(shù)據(jù)，供后端系統(tǒng)分析使用。 AMI(高級(jí)計(jì)量體系)：AMI是一套雙向通信系統(tǒng)，連接電力公司和用戶端的智能設(shè)備。其主要模塊包括家庭網(wǎng)絡(luò)，家庭顯示終端，能源管理系統(tǒng)，智能電表，通信網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等，AMI系統(tǒng)如今在智能電網(wǎng)中扮演著重要的角色。 計(jì)算，數(shù)據(jù)庫和分析工具的不斷進(jìn)步為預(yù)測(cè)和指定分析應(yīng)用帶來了快速發(fā)展，使商業(yè)機(jī)構(gòu)和消費(fèi)者可以對(duì)SCADA，AMI，以及其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備生成的大量數(shù)據(jù)量加以利用。 ADMS(先進(jìn)分銷管理系統(tǒng))是一種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，解決方案供應(yīng)商正在大力發(fā)展這種技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)態(tài)勢(shì)感知。一套ADMS系統(tǒng)就是一個(gè)集成的軟件應(yīng)用，這個(gè)應(yīng)用充分利用已有的和新出現(xiàn)的技術(shù)來建立一套集中化的監(jiān)控系統(tǒng)。這套監(jiān)控系統(tǒng)使用各種內(nèi)置的子系統(tǒng)和分布式資源來保證業(yè)務(wù)可靠性，識(shí)別現(xiàn)代電網(wǎng)中的不可控因素，保護(hù)資產(chǎn)及人身安全。ADMS幫助智能電網(wǎng)充分發(fā)掘三大價(jià)值循環(huán)驅(qū)動(dòng)中的潛力，在智能電網(wǎng)中扮演至關(guān)重要的角色。 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用幫助電力機(jī)構(gòu)提升效率和業(yè)績(jī)，為電力機(jī)構(gòu)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇。 1. 通過傳感器收集數(shù)據(jù)，提升電網(wǎng)彈性。 2. 通過數(shù)據(jù)分析，幫助電力機(jī)構(gòu)主動(dòng)管理資源。 3. 通過改善現(xiàn)有電網(wǎng)，使所有利益相關(guān)方都可以有針對(duì)性地進(jìn)行發(fā)電和用電決策。 通過這三個(gè)階段，IoT提供了一系列指標(biāo)，確保電力機(jī)構(gòu)不僅僅可以在這個(gè)新的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中生存下去，并且可以實(shí)現(xiàn)蓬勃發(fā)展。此外，能源價(jià)值鏈的核心環(huán)節(jié)是輸配電(T&D)網(wǎng)絡(luò)，T&D網(wǎng)絡(luò)在實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面至關(guān)重要。 現(xiàn)在，智能電表可以直觀且持續(xù)地感知到它們與電網(wǎng)中其他設(shè)備(例如饋線，電路，相位，變壓器，分布式發(fā)電，其他儀表)之間的關(guān)系。這種感知是通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各種電網(wǎng)設(shè)備電氣特性的連續(xù)監(jiān)控和算法解釋來實(shí)現(xiàn)的。這種持續(xù)的自我感知為智能電網(wǎng)應(yīng)用開辟了一條全新的道路。而如果沒有可靠，持續(xù)更新的連接模式，這些應(yīng)用就沒有實(shí)現(xiàn)的可能。 物聯(lián)網(wǎng)為電力機(jī)構(gòu)帶來一場(chǎng)革命： 通過全面采用智能電網(wǎng)，電力機(jī)構(gòu)已經(jīng)走到了物聯(lián)網(wǎng)革命的前沿。電力機(jī)構(gòu)的客戶們要求更多地了解和控制他們的能源使用，政府正在推動(dòng)更清潔的能源計(jì)劃。可靠性和安全性至關(guān)重要，這一點(diǎn)從來沒有變過。分布式發(fā)電的集成要求電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)更加透明可見，并且要求電力機(jī)構(gòu)對(duì)局部電網(wǎng)干擾提供更加快速的響應(yīng)。負(fù)荷模式正在轉(zhuǎn)變，(在一些國家)基礎(chǔ)設(shè)施日益老化。無數(shù)技術(shù)進(jìn)步為電網(wǎng)管理提供了激動(dòng)人心的新解決方案，同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的智能互聯(lián)為電網(wǎng)帶來了更多的增強(qiáng)功能。 ˙ 自愈網(wǎng)絡(luò)及自動(dòng)化 從設(shè)計(jì)上來講，傳統(tǒng)的身份管理平臺(tái)被僅支持URL授權(quán)策略，沒有能力解決物聯(lián)網(wǎng)獨(dú)特需求。今天，Identity Platform提供了新的通用授權(quán)功能，保護(hù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和資產(chǎn)。例如，酒店住戶打個(gè)電話就可以解鎖自己房間的房門。通過通用授權(quán)，用戶可以通過自定義操作來定義具體的資源類型或“事物”，構(gòu)建特定的解決方案策略。 電力公司正在對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行大手筆的投資，覆蓋從發(fā)電到電力銷售的各個(gè)環(huán)節(jié)。在能源部門，關(guān)鍵參與者正在選擇智能資產(chǎn)來加強(qiáng)智能電網(wǎng)內(nèi)外部的互動(dòng)。決策的主要依據(jù)是電力公司需要實(shí)現(xiàn)的一系列目標(biāo)，包括：提高設(shè)備的整體效能和可靠性，降低質(zhì)量和合規(guī)成本，改善客戶服務(wù)，以及提高創(chuàng)新回報(bào)。 電力機(jī)構(gòu)要管理的網(wǎng)絡(luò)將更加復(fù)雜，而且這些網(wǎng)絡(luò)很有可能會(huì)混合使用多種不通的技術(shù)技術(shù)。為了應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶來的挑戰(zhàn)，他們需要更加高級(jí)的人工智能，來快速，經(jīng)濟(jì)地為非移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商以及云供應(yīng)商量身定制服務(wù)，并且不會(huì)產(chǎn)生巨大的開銷。等業(yè)務(wù)逐漸成熟以后，電力機(jī)構(gòu)還可以在本區(qū)域內(nèi)為其他行業(yè)和企業(yè)公司提供服務(wù)。 與任何行業(yè)革命一樣，物聯(lián)網(wǎng)將在能源行業(yè)迅速掀起一場(chǎng)變革。這場(chǎng)變革的形式將會(huì)十分多樣，以至于我們現(xiàn)在根本無法對(duì)這場(chǎng)變革進(jìn)行全面的討論。能源物聯(lián)網(wǎng)無疑將會(huì)給電力行業(yè)帶來前所未有的沖擊，從智能建筑和城市基礎(chǔ)設(shè)施，再到能源民主化和可再生能源，世界能源供應(yīng)和分配體系將實(shí)現(xiàn)高度敏感和精細(xì)的控制，而這種變化在幾年前看，幾乎是難以想象的事情。社區(qū)將以前所未有的方式進(jìn)行互聯(lián)，能源系統(tǒng)會(huì)被進(jìn)一步優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)大范圍的節(jié)能減排。總之，物聯(lián)網(wǎng)是能源革命的未來。 另外，物聯(lián)網(wǎng)支持電網(wǎng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)⒍喾N新的物理設(shè)備連接到電網(wǎng)，包括屋頂太陽能，電動(dòng)汽車，家庭能源電池，智能電表，智能溫控器和智能電器等。本地配電網(wǎng)將變成動(dòng)態(tài)，雙向和多方的能源市場(chǎng)，而不是之前的單向能源供應(yīng)系統(tǒng)。 但是配電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)并沒有考慮到這些新設(shè)備，將如此多的設(shè)備連接到電網(wǎng)可能導(dǎo)致配電業(yè)務(wù)混亂。而客戶還是希望得到安全，可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且越來越可持續(xù)的能源服務(wù)。 由于軟件定義網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的進(jìn)步，以及計(jì)算能力及計(jì)算資源性價(jià)比的進(jìn)一步提升，電力機(jī)構(gòu)現(xiàn)在可以部署更加強(qiáng)大的智能電網(wǎng)技術(shù)平臺(tái)，并且利用這一平臺(tái)協(xié)調(diào)各種并網(wǎng)設(shè)備之間的分析和操作，解決關(guān)鍵業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)。對(duì)于傳統(tǒng)電網(wǎng)來說，這是不現(xiàn)實(shí)，或者不劃算的。 擁有了強(qiáng)大的處理能力和存儲(chǔ)器，智能電表和電網(wǎng)傳感器可以組成統(tǒng)一的軟件和計(jì)算平臺(tái)，支持多種通信和應(yīng)用協(xié)議。此外，端點(diǎn)中的強(qiáng)大的處理能力，以及先進(jìn)的軟件定義通信技術(shù)也為電力機(jī)構(gòu)解決關(guān)鍵連接和通信性能挑戰(zhàn)鋪平了道路，對(duì)于部署單一通信網(wǎng)絡(luò)的電力機(jī)構(gòu)來說，這些挑戰(zhàn)已經(jīng)造成了太多的困擾和損失。通信模塊現(xiàn)在將RF網(wǎng)絡(luò)，電力線載波(PLC)和Wi-Fi通信組合在同一芯片組上。這使得能夠基于網(wǎng)絡(luò)操作條件，數(shù)據(jù)屬性和應(yīng)用需求動(dòng)態(tài)和連續(xù)地選擇最佳通信路徑和最適當(dāng)?shù)念l率調(diào)制。該新平臺(tái)還提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和本地廣播通信功能，使得邊緣設(shè)備可以單獨(dú)交談或與選定的設(shè)備組通信，以支持新的分布式分析用例。 然而，到目前為止，分裂和不確定性尚未得到滿足。雖然設(shè)備，連接，平臺(tái)和架構(gòu)的選項(xiàng)令人不安的一系列變得可用。安全性，可靠性和隱私問題尚未解決，商業(yè)模式和監(jiān)管制度也是如此。物聯(lián)網(wǎng)中的所有參與者和利益相關(guān)者都面臨著未來發(fā)展的關(guān)鍵決定。現(xiàn)在是時(shí)候重新思考技術(shù)戰(zhàn)略，商業(yè)模式和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也讓監(jiān)管者等參與辯論。 使用許可的運(yùn)營(yíng)商頻譜，帶內(nèi)，保護(hù)頻段和獨(dú)立部署的所謂窄帶物聯(lián)網(wǎng)或低功率寬帶(LPWA)網(wǎng)絡(luò)預(yù)計(jì)將在連接一系列需要設(shè)備的設(shè)備方面發(fā)揮重要作用低移動(dòng)性，低功耗和低成本。新技術(shù)旨在為難以到達(dá)的場(chǎng)所提供深度覆蓋，支持大量低吞吐量，超低成本設(shè)備，低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。 NB-IoT是使用許可運(yùn)營(yíng)商頻譜，帶內(nèi)，保護(hù)頻段和獨(dú)立部署部署低功耗寬帶(LPWA)網(wǎng)絡(luò)的新興行業(yè)解決方案，預(yù)計(jì)將具有全球規(guī)模。新技術(shù)旨在為難以到達(dá)的場(chǎng)所提供深度覆蓋，支持大量低吞吐量，超低成本設(shè)備，低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。將會(huì)有高數(shù)據(jù)價(jià)值的應(yīng)用，具有商業(yè)上可行的連接到主電源，幾乎肯定會(huì)有利于NB-IoT技術(shù)，并且將有大量的功率敏感，低數(shù)據(jù)價(jià)值的應(yīng)用，其中LPWAN技術(shù)提供了令人信服的理由。今天，存在的相對(duì)較少的LPWAN網(wǎng)絡(luò)通常不會(huì)受到容量限制。目前，連接到這些設(shè)備的設(shè)備通常處于試用模式，正在測(cè)試范圍和功能等方面。但是，如果數(shù)以億計(jì)的設(shè)備的預(yù)測(cè)甚至遠(yuǎn)程正確，那么隨著設(shè)備數(shù)量的迅速增長(zhǎng)，未來幾年將會(huì)有所改變。基站可以在任何時(shí)候連接成千上萬個(gè)設(shè)備，就像iPhone刺激數(shù)據(jù)緊縮一樣，我們可以看到新興網(wǎng)絡(luò)上的“機(jī)器緊張”。 第一市場(chǎng)預(yù)測(cè)說，2025年11%的連接將使用低功率寬帶(LPWA)連接。 物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的快速發(fā)展已經(jīng)導(dǎo)致了物聯(lián)網(wǎng)解決方案的數(shù)量和種類的爆炸式增長(zhǎng)。因?yàn)樗荚谕ㄟ^基于來自不同來源的數(shù)據(jù)的分析來促進(jìn)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的更好的了解，以協(xié)助決策，改進(jìn)產(chǎn)品并實(shí)現(xiàn)全新的服務(wù)。有各種各樣的軟件平臺(tái)，旨在通過提供標(biāo)準(zhǔn)化組件來降低IoT解決方案的成本和開發(fā)時(shí)間，這些組件可以跨越許多行業(yè)垂直架構(gòu)來集成設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序。目前市場(chǎng)上可用的大多數(shù)IoT平臺(tái)都可以分類為連接管理平臺(tái)，設(shè)備管理平臺(tái)或應(yīng)用啟用平臺(tái)，盡管有許多產(chǎn)品提供重疊功能或其他獨(dú)特功能。 然而，更多連接的設(shè)備意味著每秒都會(huì)創(chuàng)建存儲(chǔ)，處理，上傳和共享的更多數(shù)據(jù)。包括溫度，壓力，方向，速度，重量，步態(tài)，心跳，光強(qiáng)等的傳感器的豐富度將產(chǎn)生大量信息傳輸。而連續(xù)的無線數(shù)據(jù)傳輸是一種耗電量大的操作，需要太多的電能供電。更強(qiáng)大，更低功耗的微控制器使預(yù)處理成為減少要傳輸?shù)膫鞲衅鲾?shù)據(jù)量的可行方法。然而，有效的處理需要更多的本地存儲(chǔ)器容量來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和執(zhí)行程序。 為了降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率，設(shè)計(jì)人員將更多地利用本地?cái)?shù)據(jù)緩沖，因?yàn)橛糜趥鬏數(shù)呐繑?shù)據(jù)允許傳輸頻率顯著降低。讀取和寫入時(shí)間更快，可以更快地發(fā)送數(shù)據(jù)，減少每次傳輸?shù)某掷m(xù)時(shí)間，并優(yōu)化開/關(guān)占空比。 提供了廣泛的軟件平臺(tái)，旨在通過提供可跨許多行業(yè)垂直架構(gòu)集成設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序的標(biāo)準(zhǔn)化組件來降低IoT解決方案的成本和開發(fā)時(shí)間。目前市場(chǎng)上可用的大多數(shù)IoT平臺(tái)都可以分類為連接管理平臺(tái)，設(shè)備管理平臺(tái)或應(yīng)用啟用平臺(tái)，盡管有許多產(chǎn)品提供重疊功能或其他獨(dú)特功能。 存儲(chǔ)存儲(chǔ)器的整體集成消除了對(duì)各種機(jī)械連接組件和不同復(fù)雜性的方法的需求，這些組件和方法可以降低產(chǎn)量并提高整體制造成本。此外，在Crossbar解決方案的情況下，RRAM技術(shù)可以輕松地與CMOS邏輯電路集成，并使用現(xiàn)有的CMOS晶圓廠制造。與頻繁的無線數(shù)據(jù)上傳相比，更多的片上存儲(chǔ)功能使數(shù)據(jù)記錄應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)50X的節(jié)能。 RRAM解決方案可以在連接的IoT設(shè)備世界中實(shí)現(xiàn)激進(jìn)創(chuàng)新。低能量，快速，非易失性存儲(chǔ)器，可以在單個(gè)SoC上輕松集成在非常大的容量?jī)?nèi)，同時(shí)可以運(yùn)行多年的邏輯，模擬和射頻組件，無需電池充電或更改，從而提供所需的功率節(jié)省，從而實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的未來消費(fèi)者和工業(yè)應(yīng)用的設(shè)備。主要因素仍然是提供解決方案的低成本平臺(tái)，只需要外部軟件接口來適應(yīng)需求。 這是打破傳統(tǒng)行業(yè)邊界，為公用事業(yè)提供新的有意義的解決方案的關(guān)鍵基礎(chǔ)。因此，IT行業(yè)投入大量資金為未來的平臺(tái)提供了電力公司。 在全球范圍內(nèi)，許多公用事業(yè)機(jī)構(gòu)能夠利用這些能力以及分布式智能和分析方面的重大進(jìn)步，因?yàn)樗鼈儗?shí)施電網(wǎng)現(xiàn)代化戰(zhàn)略，并將連接到更多的機(jī)會(huì)，超越運(yùn)營(yíng)效率到智能城市和物聯(lián)網(wǎng)。在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，我們必須跟上最新的技術(shù)趨勢(shì)，并使得能夠超越連接的新的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序得以實(shí)現(xiàn)，并將行動(dòng)和智能的力量帶入現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備。 全球物資市場(chǎng)將增長(zhǎng)到270億臺(tái)，2025年產(chǎn)生3萬億美元的收入將以設(shè)備，連接和應(yīng)用收入的形式直接來自最終用戶的收入來計(jì)算，其中大約300億將來自公用事業(yè)。剩余部分來自上游和下游的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)來源，如應(yīng)用開發(fā)，系統(tǒng)集成，托管和數(shù)據(jù)營(yíng)銷預(yù)測(cè)，全球領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略市場(chǎng)情報(bào)提供商Machina Research。 博斯克˙愛德華多˙費(fèi)爾南德斯是一位獨(dú)立的資深戰(zhàn)略顧問，他在創(chuàng)新通信網(wǎng)絡(luò)概念，領(lǐng)先安全技術(shù)，以及公共事業(yè)解決方案領(lǐng)域擁有超過27年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)。目前他在行業(yè)內(nèi)擔(dān)任多種管理崗位，同時(shí)擔(dān)任是德國COMCON咨詢公司的CEO。他專注于IoT領(lǐng)域，對(duì)公共事業(yè)及智慧城市行業(yè)的未來技術(shù)創(chuàng)新有深刻認(rèn)識(shí)。目前行業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)可他為研究，標(biāo)準(zhǔn)組織，多家出版機(jī)構(gòu)，以及行業(yè)論壇所做出的貢獻(xiàn)。博斯克在慕尼黑大學(xué)獲得電氣工程碩士學(xué)位。他還是行政工商管理碩士，IEEE資深成員，以及互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)和俄羅斯電信學(xué)院成員。 |
