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訪華南理工大學(xué)電力學(xué)院電力經(jīng)濟(jì)與電力市場(chǎng)研究所所長(zhǎng)陳皓勇
核心提要
●新型能源體系將呈現(xiàn)出“能量—信息—價(jià)值”三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的形態(tài)
●隨著智能用電、智能家居、綜合能源等新興領(lǐng)域的發(fā)展,電力物聯(lián)網(wǎng)在用戶側(cè)市場(chǎng)前景非常廣闊
●應(yīng)加強(qiáng)安全和隱私保護(hù)措施,并制定相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范電力物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)安全
電力物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用,能夠有效整合通信基礎(chǔ)設(shè)施資源和電力基礎(chǔ)設(shè)施資源,提高電力系統(tǒng)信息化水平,改善電力系統(tǒng)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施利用效率。作為支撐能源電力行業(yè)數(shù)字化發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施,電力物聯(lián)網(wǎng)對(duì)我國(guó)加快建設(shè)新型能源體系有哪些重要作用,發(fā)展過(guò)程中有哪些值得關(guān)注的技術(shù),還面臨哪些挑戰(zhàn)?為此,本報(bào)記者采訪了華南理工大學(xué)電力學(xué)院電力經(jīng)濟(jì)與電力市場(chǎng)研究所所長(zhǎng)陳皓勇。
中能傳媒:黨的二十大報(bào)告指出,“加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系”。在構(gòu)建新型能源體系中,電力物聯(lián)網(wǎng)扮演著怎樣的角色?
陳皓勇:電力物聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)的一種具體形態(tài),從不同學(xué)科視角來(lái)看,具有三方面含義,因此在新型能源體系中也扮演著不同的角色,并發(fā)揮相應(yīng)作用。
一是從自動(dòng)化科學(xué)視角看,電力物聯(lián)網(wǎng)扮演著“物聯(lián)網(wǎng)+電力”的角色,即物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),如低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)、5G等在電力行業(yè)的應(yīng)用。作為傳統(tǒng)電力信息化、自動(dòng)化的延伸,其主要作用是獲取傳統(tǒng)信息化、自動(dòng)化系統(tǒng)未覆蓋的邊緣數(shù)據(jù),并應(yīng)用于電力系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)行與控制。
二是從數(shù)據(jù)科學(xué)視角看,電力物聯(lián)網(wǎng)扮演著“電力+物聯(lián)網(wǎng)”的角色,即以用電數(shù)據(jù)為中心,基于數(shù)據(jù)科學(xué)方法對(duì)各類(lèi)電力用戶的用電行為進(jìn)行分析。由于電力用戶幾乎涵蓋全社會(huì)的所有行業(yè),通過(guò)數(shù)據(jù)科學(xué)方法可以處理用電數(shù)據(jù)中所包含的大量有價(jià)值的社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息,并為各行各業(yè)提供決策支撐。
三是從通信科學(xué)視角看,電力物聯(lián)網(wǎng)扮演著“電網(wǎng)即物聯(lián)網(wǎng)”的角色,即基于電力線通信的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。利用電力線作為通信介質(zhì),如高速電力線載波通信(HPLC),網(wǎng)隨電通,可傳輸其他非電計(jì)量數(shù)據(jù)(如水、電、氣、熱四表合一的集中抄表管理系統(tǒng))。
中能傳媒:面向新型能源體系的電力物聯(lián)網(wǎng)將發(fā)揮什么樣的作用?
陳皓勇:隨著新型電力系統(tǒng)、綜合能源、電力電子和數(shù)字化等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,新型能源體系將呈現(xiàn)出“能量—信息—價(jià)值”三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的形態(tài)。
電力與其他各類(lèi)型能源的生產(chǎn)、傳輸與使用往往需要通過(guò)各種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行,如電網(wǎng)、熱網(wǎng)、燃?xì)饩W(wǎng)等。這些網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成新型能源體系的能量層網(wǎng)絡(luò)或綜合能源系統(tǒng)。目前,我國(guó)綜合能源系統(tǒng)技術(shù)和商業(yè)模式正在蓬勃發(fā)展。
除傳統(tǒng)有線、無(wú)線通信技術(shù)外,近年來(lái),新型電力系統(tǒng)又建立了可實(shí)現(xiàn)信息處理、運(yùn)行優(yōu)化和實(shí)時(shí)控制的信息網(wǎng)絡(luò),即電力物聯(lián)網(wǎng)。由于大規(guī)模可再生能源的接入,電源側(cè)的隨機(jī)性、間歇性與波動(dòng)性日益凸顯,儲(chǔ)能和需求側(cè)響應(yīng)的廣泛參與成為電力系統(tǒng)運(yùn)行的必要手段,也使得新型能源體系更趨復(fù)雜。新型能源體系所包含的種類(lèi)繁多的分布式資源協(xié)同控制離不開(kāi)高可靠性、高效率的電力物聯(lián)網(wǎng)支持。
在新型能源體系中,傳統(tǒng)集中化交易的電力市場(chǎng)將逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬蛹?jí)耦合、多交易品種協(xié)同的復(fù)雜開(kāi)放性市場(chǎng),還將與供熱市場(chǎng)、一次能源市場(chǎng)相耦合。新型能源體系的價(jià)值傳遞將從原來(lái)的簡(jiǎn)單流向變得復(fù)雜多樣,這需要電力物聯(lián)網(wǎng)的支撐。當(dāng)前,我國(guó)正穩(wěn)步推進(jìn)全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系建設(shè),而中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《擴(kuò)大內(nèi)需戰(zhàn)略規(guī)劃綱要(2022—2035年)》進(jìn)一步提出對(duì)于電力、油氣等行業(yè)中具有自然壟斷屬性的服務(wù)領(lǐng)域,根據(jù)不同行業(yè)特點(diǎn)實(shí)行網(wǎng)運(yùn)分開(kāi),放寬上下游競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)充分服務(wù)業(yè)準(zhǔn)入門(mén)檻。電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也為全國(guó)統(tǒng)一電力市場(chǎng)建設(shè)提供了技術(shù)支撐。
中能傳媒:適應(yīng)新型能源體系、新型電力系統(tǒng)運(yùn)行的電力物聯(lián)網(wǎng)前景如何?當(dāng)前有哪些值得關(guān)注的技術(shù)?
陳皓勇:電力物聯(lián)網(wǎng)可以幫助提高電力系統(tǒng)的效率和安全性、可靠性,并且可以支持智能用電、分布式能源系統(tǒng)等。電力物聯(lián)網(wǎng)可以通過(guò)監(jiān)測(cè)、分析數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)、解決技術(shù)和管理問(wèn)題,幫助電力公司提高運(yùn)營(yíng)效率、改善用戶服務(wù)質(zhì)量。因此,隨著智能用電、智能家居、綜合能源等新興領(lǐng)域的發(fā)展,電力物聯(lián)網(wǎng)在用戶側(cè)市場(chǎng)前景非常廣闊。
另一方面,電力物聯(lián)網(wǎng)也將成為分布式發(fā)電的重要支撐技術(shù)。總的來(lái)說(shuō),電力物聯(lián)網(wǎng)具有非常廣闊的前景,將在新型能源體系建設(shè)中發(fā)揮重要作用,如虛擬電廠和基于電力線通信的新型物聯(lián)網(wǎng)等。
在新能源大規(guī)模接入的背景下,迫切需要另辟蹊徑喚醒需求側(cè)“沉睡的資源”。虛擬電廠是一種通過(guò)先進(jìn)信息通信技術(shù)和軟硬件系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)、可控負(fù)荷、電動(dòng)汽車(chē)等分布式能源資源的聚合和協(xié)同優(yōu)化,以作為一個(gè)特殊電廠參與電力市場(chǎng)交易和電網(wǎng)運(yùn)行的能源管理系統(tǒng)。海量異構(gòu)終端的通信連接是虛擬電廠協(xié)調(diào)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié),本質(zhì)上即為電力物聯(lián)網(wǎng),形成復(fù)雜異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)。有線網(wǎng)絡(luò)端到端時(shí)延較小,且技術(shù)成熟,但部署比較困難。4G、窄帶物聯(lián)網(wǎng)等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)延及確定性保障不足,難以承載虛擬電廠的快速控制類(lèi)業(yè)務(wù)。5G技術(shù)提供了高速、低延遲的通信網(wǎng)絡(luò),可以支持虛擬電廠中各種設(shè)備之間的實(shí)時(shí)通信和數(shù)據(jù)傳輸,是虛擬電廠物聯(lián)網(wǎng)通信的良好解決方案。
電力線通信(簡(jiǎn)稱(chēng)PLC)技術(shù)是指利用電力線傳輸數(shù)據(jù)和媒體信號(hào)的一種通信方式,其國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)可以根據(jù)工作頻段劃分為窄帶、中頻帶以及寬帶三類(lèi)。其中,窄帶PLC標(biāo)準(zhǔn)主要包括G3-PLC和PRIME,寬帶PLC標(biāo)準(zhǔn)主要包括IEEE1901和HomePlug,而中頻帶PLC標(biāo)準(zhǔn)IEEE1901.1則是基于國(guó)家電網(wǎng)有限公司的HPLC技術(shù)規(guī)范,并經(jīng)進(jìn)一步完善補(bǔ)充后于2018年正式發(fā)布。PLC-IoT是基于HPLC/IEEE1901.1標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范并擁有自身特點(diǎn)的通信技術(shù),主要面向物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景設(shè)計(jì)的中頻帶低壓電力線載波通信技術(shù)。PLC-IoT提供的高質(zhì)量通信能夠廣泛應(yīng)用在具有低時(shí)延高可靠性或低速率大連接場(chǎng)景特征的電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù),如智能電表、配電物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、新能源監(jiān)控和智能充電樁等。
中能傳媒:電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展建設(shè)面臨哪些挑戰(zhàn)?還需要如何推進(jìn)完善?
陳皓勇:未來(lái),電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展建設(shè)面臨以下挑戰(zhàn)。
一是安全和隱私問(wèn)題。隨著海量設(shè)備接入,保護(hù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全與隱私變得更加困難。對(duì)此,應(yīng)加強(qiáng)安全和隱私保護(hù)措施,并制定相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范電力物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)安全。二是系統(tǒng)互操作性需求。未來(lái)電力物聯(lián)網(wǎng)需要支持各種設(shè)備和系統(tǒng)的互操作性,這需要通過(guò)制定通用標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議來(lái)協(xié)調(diào)各方之間的合作。三是大規(guī)模部署需求。為實(shí)現(xiàn)電力物聯(lián)網(wǎng)規(guī)?;渴?,需要投入大量資金和資源,并且需要克服傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的固有限制和體制機(jī)制障礙。四是芯片制造問(wèn)題。電力物聯(lián)網(wǎng)離不開(kāi)芯片,由于西方國(guó)家對(duì)我國(guó)實(shí)施芯片技術(shù)禁運(yùn),這方面將遇到較大阻礙。我國(guó)需逐漸擺脫對(duì)西方國(guó)家芯片技術(shù)的依賴(lài)。五是人才培養(yǎng)問(wèn)題。在人才培養(yǎng)方面,應(yīng)培養(yǎng)既懂電力、又懂通信等信息技術(shù)的復(fù)合型人才。
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