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物联网在电力行业的应用

木马童年 2019-2-14 07:20 142 0

在两化融合背景下,电力行业正面临发展与转型的巨大挑战。首先,电力作为国民经济的支柱产业须适度超前发展,然而经济危机的阴云未散,当下宏观经济形势和能源形势十分复杂,电力行业的发展面临选择性难题。其次,工 ...

在两化融合背景下,电力行业正面临发展与转型的巨大挑战。首先,电力作为国民经济的支柱产业须适度超前发展,然而经济危机的阴云未散,当下宏观经济形势和能源形势十分复杂,电力行业的发展面临选择性难题。其次,工业与居民用电需求持续增加,日用电峰谷差加大,最高用电负荷增长迅猛,用电与供电矛盾突出,电力行业急需调整能源布局和结构以满足社会的需求。再次,“十二五”期间电力发展将会受到环境保护的制约,电力行业节能减排空间减小、难度增大、成本越来越高,电力企业发展方式亟待转变。另外,电力生产所涉及的设备复杂、维护检修要求高,安全生产形势严峻。再者,受高煤价、低电价的影响,电力企业经营普遍较为困难,发展中又迫切需要注重经济性。

物联网概念与技术

物联网包括人与物、物与物之间的连接,即物联网可以随时随地实现人与人、人与物、物与物之间的交互互通。物联网技术的关键在于感、传、知、控,其核心技术如下:RFID技术。一种非接触式的自动识别技术,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。泛在传感技术。利用各种传感器,将现实世界中各种事物的变化进行量化,形成数据,并通过技术手段传送到指定的位置。

纳米嵌入技术。利用纳米技术制造超微型的传感器,构建看不见的传感网络。这些被称为智慧尘埃的超微型传感器,可以嵌入到任何物品之中,且不造成任何影响。智能运算技术。传感器得到信息后,需要对其进行语义的理解、推理和决策,这需要智能运算技术来完成。

通过分析我们可以发现,物联网拥有更深入的智能化、更全面的互联互通、更透彻的感知。首先,它能帮助我们随时随地感知、测量、捕获和传递设备的信息;其次,它能将各类不同介质中的信息交互、共享;最后,它能使用数据挖掘和分析工具等科学模型和功能强大的运算系统处理复杂的数据,整合分析海量的跨地域、跨行业的信息,支持决策和经营。因此,物联网不再单纯的是一种技术手段,更是一剂信息化促进工业化的良药。

物联网在电力行业的应用

与电力行业生产需求相匹配,物联网可以全面应用于电力生产、传输的整个系统,提升电力系统运行的安全性和经济性,帮助电力行业实现健康、高效的转型发展。(如图1所示)

物联网在电力行业的应用

图1 物联网技术在电力行业的“绿色”应用

在水力发电方面,开发集实时监测、趋势预测、在线调度、风险分析为一体的水库智能调度系统。根据水库来水和蓄水情况及水电厂的运行状态,对水库未来的运行进行趋势预测,对水库异常情况下水库调度决策进行实时调整,并提供决策风险指标,规避水库运行可能存在的风险,提高水能利用率。在水电站,物联网不但可以应用于机组内部的监控,还可以应用在坝体的状态监控,可以在坝体内设置传感器实时监测坝体变化情况,规避水库运行可能存在的风险。

在风能发电方面,可以实时监测风能状况,了解风电功率的变化,预测风电功率的波动趋势,并通过建立可靠性模型,开发相应的分析软件,建立风电厂接入电网的可靠性分析评估方法,避免风电机组波峰波谷差异过大对于电网稳定性的影响。

在光伏发电方面,由于光伏发电具有随机性、间歇性、发电量与气候条件有关、能量密度较低等特点,利用物联网技术,可以实现对光伏电厂的气象数据实时采集,提高太阳能输出功率预测的准确性,提高电网运行的可靠性和安全性。

物联网技术可以实现电力设备状态的实时监测。利用物联网技术可以在常规机组内部重要控制点布置相应的传感监测,实时了解机组运行的实际状况,包括各种技术指标与参数,提高常规机组的状态监测水平,及时处理异常指标和潜在问题。

物联网技术可以帮助企业提高生产安全管理水平。由于电力生产管理的复杂性,电力现场作业管理难度较大,常有误操作、误进入等安全隐患。利用物联网技术可以进行身份识别、电子工作票管理、环境信息监测、远程监控等,实现调度指挥中心与现场作业人员的实时互动。

物联网技术以提高对输电线路运行状况的监控能力,可监测的主要内容包括气象条件、覆冰、导地线微风振动、导线温度等。同时可以通过在塔基下、杆塔上及输电线路上安装地埋振动传感器、壁挂振动传感器、倾斜传感器、距离传感器等物联网设备,实现输电线路状态的实时监测,很好地完成对重要杆塔的实时监测和防护。

未来发展与展望

“物物互联”使得机器不再是一个独立的个体,而是能实时向人们汇报状态的主体,从而可以大大促进电力行业向“绿色、安全、智能”的电力行业转型。(如图2所示)

物联网在电力行业的应用

图2 物联网技术促进电力行业转型发展

首先,物联网技术可以从生产的全流程进行监控,从煤炭堆场的环境监测到机组内部燃烧状态监测,再到排放环节的脱硫脱硝有害化学成分检测,从而大大加强节能减排、环境保护的效果。其次,从发电企业发电设备的监控到电网企业输电设备的监控,物联网技术可以帮助发电企业和电网企业提升安全生产的管控能力,针对隐患及时响应。最后,物联网技术最核心的提升是智能化。电力企业海量数据收集之后,利用决策支持系统进行分析处理,帮助企业实现智能化思考,做出最合理的应对措施。

但物联网技术也是一把双刃剑,在电力行业充分应用时,也应考虑到其可能的危害性。首先,把感应器嵌入企业每个设备与设施中,使每个物品都切实互联起来,这直接带来了对企业的安全和隐私的保护问题。例如病毒,在互联网上即使是感染了病毒,受害的最多也就只是几万台计算机,切断网络后可以慢慢消灭病毒。但在物联网上传播病毒,受感染的就不只是计算机,还有众多现实物品,直接会影响到企业的生产运营。尤其是作为国家基础性行业的电力行业,其安全性的重要性不言而喻。

其次,物联网设备的核心技术并不在我国手中,关键电子元器件、基础软件、操作系统、骨干路由、数据库系统、大型存储设备等方面,美国都占据全球垄断地位。而在我国,半导体专利外国企业占85%,电子元器件、专用设备、仪器和器材专利外国企业占70%,无线电传输外国企业占93%,移动通信和传输设备外国企业占90%。如果某些外国设备留有“后门”,被外国企业或政府操纵,后果将不堪设想。

在“十二五”期间随着两化融合战略的深入推进,物联网技术必将会大大推动传统电力行业的转型发展,提高产业竞争力,实现产业的跨越式升级。但在发展的同时也要审慎推进,有选择性地逐步推进核心设备的物联网应用,实现电力企业与物联网产业的协同发展。

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