“物联网 +”智慧综合能源站运营模式与优化策略

快人一步,了解行业与企业信息

首页 » 新闻资讯 » “物联网 +”智慧综合能源站运营模式与优化策略
“物联网 +”智慧综合能源站运营模式与优化策略


本文概述了“物联网+”智慧综合能源站的建设意义,分析了“物联网+”智慧综合能源站技术,提出了“物联网+”智慧综合能源站的运营策略。

 

本文研究有助于能源行业从业人员更好地理解“物联网+”智慧综合能源站,掌握“物联网+”智慧综合能源站的建设,最终依托“物联网+”智慧综合能源站,早日实现我国的能源产业革命。

“物联网+”智慧综合能源站

的建设意义

▌打通能源体系环节壁垒

自第二次工业革命以来,能源系统经历了四个阶段;分散式系统、集中式系统、分布式系统以及最新的智能物联系统。

 

现阶段,军队、商业、医药和防护,都拥有重要的物联网系统。在能源领域,物联网通过提供有关电力管理的信息,在电力供应不可靠的地区和电力过剩的地区之间取得平衡;

 

物联网还可以提供数据作为发电厂的储备,通过管理高性能发电技术来管理需求和供应。能源领域依赖于移动应用程序、物联网(IoT)、大数据分析(BDA)和云计算等创新技术,构建可再生能源、分布式电站、储能技术、电动汽车等与互联网技术相结合的新能源利用系统。

该系统具备四个基本特征:以可再生能源为动力,支持接入大规模发电和储能系统,支持能源共享和支持交通系统电气化。

 

在传统的能源行业中,信息流与能源流之间存在很高的壁垒,造成很多项目不能融合发展。为此,国家电网公司于2019年3月,提出加快建设泛在电力物联网的重大部署,成为“物联网+”智慧综合能源站落地的里程碑。

 

基于“物联网+”的智慧综合能源站,通过物联网技术来实现电源状态的快速切换,并将服务器电源需求与可用电源预算相匹配。

基于物联网的同步机制,智慧综合能源站将负载能耗与可再生能源供电相匹配,为可再生能源电力调整方案,能够管理间歇性可再生能源,同时控制所需的性能水平,最大限度地提高能源利用率,同时最大限度地减少数据中心的负载匹配活动。

 

在智慧综合能源站,通过集成IT的使用来衡量需求变化,以利用电价、可再生能源发电率和冷却效率的时间变化,最大限度地提高智能电网数据中心的效率。

自动草稿 -1

▌发挥能源大数据的价值

信息技术的进步极大地推动了能源领域的发展。以智能电网为例,智能电网是将传统电网与先进的信息技术(IT)和通信网络相结合,以更高的效率和可靠性提供电力,同时降低成本和环境因素的影响。

 

而在智能电网落地的过程中,需要包括网络物理系统、配电管理系统、地理信息系统、停电管理系统、客户信息系统以及监督控制和数据采集系统的有效支持。

管理这些系统需要对监视器、传感器、仪器仪表、相机和计算机捕获的大量数据进行高效的实时数据处理和分析,以提高效率并避免延迟和系统停机。

 

因此,能源数据中心每天都会产生TB数量级的大数据,该数据可用于许多不同的应用:实时漏洞评估、需求管理、预测分析、盗窃检测、能源交易、经济调度等。这就使得传统的数据库管理工具,在管理这些庞大而多样的数据时,表现得相当困难。对于能源大数据需要先进的管理方法。

在这方面,通过“物联网+”智慧综合能源站,可以了解发电站现在可获得的容量和资源,将有助于电力能源供应商调整电力供应,以满足不同用户的用电要求。在物联网技术支持下,“物联网+”智慧综合能源站的目标是通过云计算、大数据技术和物联网技术,支持电力能源的投资和组合的战略决策,并构建面向企业的云系统和用户界面。

在实际中,智慧综合能源站可以帮助企业、建筑物和公寓等客户,控制和监控能源管理系统(EMS),用于调节和管理电力,使其以最佳状态运行;“物联网+”智慧综合能源站可以利用各种传感器获取EMS中的信息,增强电力基础设施的保护和安全性。

自动草稿 -2

“物联网+”

智慧综合能源站的技术分析

▌“物联网+”智慧综合能源站的重点层级

通常为消费者和其他最终用户提供的控制和监视功能,是“物联网+”智慧综合能源站整个技术的核心部分。

在实际中,“物联网+”智慧综合能源站使用从采集器设备收集的电气特性和能源使用信息,被作为决策机制进行本地能源自治;

 

“物联网+”智慧综合能源站还充当连接消费者和供应商的网关,从供应商处收集有关授权峰值负载限制的输入,这些输入随后会输入到“物联网+”智慧综合能源站组件中,并对其进行评估以更新每个家庭的峰值负载限制;

 

然后,根据设备接收到的能量信号和客户的负载优先级偏好,选择是打开还是关闭一组最终用户设备,以避免在整个高峰流量期间产生大量无用的电能消耗。

此外,“物联网+”智慧综合能源站还负责收集所有使用单元的负载调节器的能源利用信息,为消费者提供UI访问真实的功耗信息,并允许设置设备的优先顺序。这使“物联网+”智慧综合能源站的控制系统,能够接收来自业务系统单元的指令,并将其收集的有关能源使用的信息传达给SEM门户。

每个负载控制器都通过使用软件透明模式来促进通信,进而与SEM组件联系。在从每个容量调节器收集信息后,SEM单元执行获胜方法并将控制指令传递给每个加载控制系统。因此,发展“物联网+”智慧综合能源站有六个目标:

1)使客户有效参与;2)适应生成和存储的所有选项;3)提供新的产品、服务和市场;4)提供较高的电能质量水平,以满足广泛的需求;5)优化资产利用率并提高效率;6)能够快速应对干扰和紧急情况。

自动草稿 -3

依据上述目标,将“物联网+”智慧综合能源站细分为如下6个层次:

第1层,能源设备层,是“物联网+”智慧综合能源站所连接的基础用电设备和用电系统,如照明、充电系统等。

第2层,感知层,又叫传感层,是通过安装智能电表完成的。通过以太网成功建立连接后,可以将生成的SPMSS能量信息上传到Web服务器。利用信息监控系统或信息监控设备,可以访问和跟踪更多提交的信息。

第3层,边缘层,是“物联网+”智慧综合能源站业务系统中的边缘计算,如能源路由器等,旨在通过计算,实现数据分析和故障研判等。

第4层,网络层,又叫传输层,使用WAMP服务器,以实现用户名在WAMP服务器内的本地和“网络域”之间的切换。为了建立可信赖的连接,“物联网+”智慧综合能源站还采用全新的、先进的自我诊断技术。通过考虑不同的工作负载,显示可定制优先级排序功能。

第5层,平台层,又叫数据层或者学习层,是“物联网+”智慧综合能源站打破传统系统的数据烟囱,是实现能源大数据分析的关键部分,用于“物联网+”智慧综合能源站的学习和新知识的产生。

第6层,应用层,是最直接产生价值的环节,用户在正确登录后可以访问智能终端,查看实时数据信息、用电需求统计、能源消耗历史图表。

自动草稿 -4

▌“物联网+”智慧综合能源站的控制系统

为了让不同的客户设备在“物联网+”智慧综合能源站下,利用XBee嵌入式模块单元与SEM网关进行交互,“物联网+”智慧综合能源站会接收来自每个已连接的智能电表的电力统计数据和公用事业信息,通过使用确定的能源管理方法有效地安排每个设备,以处理基于市场的资源利用,实现能源的有效使用。

 

因此,所提出的“物联网+”智慧综合能源站控制系统,必须考虑客户的偏好并能够继续运行最重要的设备,即使在公用事业提供的电量低于峰值负载时也是如此。具体流程如下:

1步,首先收集每个电器的用电量信息,这些信息会按照精确的顺序收集。

第2步,根据客户需求和期望整理电源要求信息后,分析是否存在违反相关要求限制的情况。

第3步,SEM网关发送请求,在不违反MDL准则的情况下打开尽可能多的高优先级设备,并发送关闭其余设备的指令。

第4步,关键程序还测试任何已打开的设备的后续峰值使用情况。

第5步,SEM网关在向每个设备发送适当的控制信号后,将等待30 s,然后再进行后续数据收集。此外,在等待期间,客户可以根据自己的舒适度调整设备优先级,然后继续步骤1~5。

具体的控制系统如图1所示。

自动草稿 -5

“物联网+”

智慧综合能源站的运营策略

▌“物联网+”智慧综合能源站电源侧运营

在电源侧,现代通信技术的进步使得提供实时数据和管理供需平衡成为可能。有时传统的系统无法检测到电力系统的振荡。在使用可再生能源时,此类应用非常重要,因为这些能源最有可能对连接电网与偏远地区的长距离输电线路造成不可预测的压力。

 

充分管理这些大数据可以促进智能电网和分布式能源的需求响应。在此背景下,“物联网+”智慧综合能源站可以在不同点之间提供更好、更安全的双向通信,以促进能源市场中的能源资源有效利用。

在电源侧,“物联网+”智慧综合能源站的运营特点是在电力系统的发电、输送和消费中使用物联网技术,以维持可靠和安全的电力基础设施,以满足未来需求增长。

 

它意味着智能集成来自连接的生产者、消费者和产消者的所有操作,以提供可持续、安全的电力能源。

在实际中,为了降低“物联网+”智慧综合能源站计算复杂性,并捕捉负载需求、WPP和WDG输出功率以及每个站EVT的充电模式的短期不确定性,建议“物联网+”智慧综合能源站使用精确的CTPC算法。

 

该算法可以保持时变参数的时序性(跨期特征),同时考虑电负荷与电需求、电功率的相关性。

 

因此,在WPPs和WDGs的高渗透率下,可以在长期范围内更准确地捕捉短期不确定性。利用CTPC算法,通过“物联网+”智慧综合能源站,用户可以进行实时交互,可以提高生成和分配函数的效率和鲁棒性。

自动草稿 -6

▌“物联网+”智慧综合能源站控制侧运营

信息时代,通过“物联网+”智慧综合能源站从多种多样的数据源中提取信息变得至关重要。其中,数据将通过物联网的广泛使用和智能城市的智能EMS获得。智能EMS通过提高使用率、预测操作和维护、降低能源支出以及增强平台在不同环境条件下的可靠性和一致性来消耗更少的能源。

 

在控制侧,“物联网+”智慧综合能源站的运营,为能源大数据的供给和传输,实现了更好的感知、控制、信息沟通和共享,以及更理性的决策。

通过“物联网+”智慧综合能源站,可以更好地实现电力消耗的自动化、监控和控制,以最大限度地减少能源消耗对环境的影响、扩大能源市场、提高能源行业的可靠性和服务水平、降低能源成本和提高能源利用的效率。

在实际中,“物联网+”智慧综合能源站的控制系统由六层组成。上层和不太复杂的层专门用于存储数据、访问数据和进行计算;

 

中间层和数据层负责管理和共享数据,整合不同应用和领域之间的数据,其中数据隐私是这一层的关键问题;

 

在底层和最深层,数据挖掘平台通过数据融合技术进行数据预处理。由于数据量的增加,数据存储和管理被分成许多子任务,在多个计算节点上执行。这种分层结构用于执行故障事件分析、风险分析、能耗预测、维护管理和状况监测。

该架构的关键部分是物联网、大数据工具、数据库和云环境。在该系统中,使用适当的物联网技术将数据从状态监测传感器传输到由多个数据中心或控制中心组成的云平台,以执行数据分析。

 

在云层面,根据对捕获的大量数据的分析,触发决策过程以进行状态监测和诊断。

▌“物联网+”智慧综合能源站用户侧运营

在传统的无源配电系统中,重点是将预定量的电力从输变电站分配到中压和低压负荷中心。因此,输配电系统的运行和规划定期单独进行。随着分布式发电(DG)的高普及率和需求响应计划(DRP)的高份额的配电系统改革,负载需求的本地供应正在成为主动配电的现实网络。

这种基本转变使能源站能够作为可调度资源运行,并显著影响净负荷需求曲线。在物联网技术的加持下,基于“物联网+”的智慧综合能源站,能够充分发挥调度、监控功能,对于提高电力能源的利用率至关重要。

 

在用户侧,“物联网+”智慧综合能源站的运营涵盖配电、存储和最终消耗,以实现效率管理、需求管理、所需可再生能源的测量和二氧化碳排放管理。因此,“物联网+”智慧综合能源站有助于准确估计所需能源并减少能源浪费。

在实际中,“物联网+”智慧综合能源站是桥接消费者和能源供应商之间的沟通渠道。也就是说,使用“物联网+”智慧综合能源站可以在消费者和公用事业公司之间建立双向通信,以管理需求响应服务,并通过在线监控消费者的能源消耗来减少能源使用。

 

通过“物联网+”智慧综合能源站,实时将用电量和动态定价的信息分别在消费者和公用事业中心之间交换。然而,这给双向数字通信方面带来了新的挑战。

因此,用户侧的“物联网+”智慧综合能源站运营,需要更多地考虑双向连接,通过利用物联网设备监控和跟踪智能电网、标准通信协议以及数据分析方法,形成双向数字通信的应用程序,简化消费者/产消者数据与公用事业公司的传输,反之亦然。

自动草稿 -7

☼☼☼   ☼☼☼

“物联网+”智慧综合能源站是一种范式,它通过物联网技术在能源体系各环节之间引入连接,以创建新的服务和应用程序。

 

使用“物联网+”智慧综合能源站,可以随时随地连接虚拟和物理事物,解决了智能电网实现中的一些问题,如大量智能电网设备的跟踪和连接,以及智能电网设备之间通过泛在、分布式和自主通信网络的协作。

因此,“物联网+”智慧综合能源站能够加速促进智能电网的广泛进步。考虑到电力系统的运行与规划,本文提出了一种“物联网+”智慧综合能源站的重点层级和控制系统,在最简单的情况下利用物联网技术实现能源管理的数字化和控制。

 

在此基础上,本文还论述了“物联网+”智慧综合能源站的运营策略,推动实现能源领域的深远变革。当然,借助“物联网+”技术更加高效地利用能源的前提是能源站的科学设计。

为了适应时代的发展,目前在设计智慧综合能源站时,更多的是采用三维数字化设计技术。三维数字化设计技术融合了变电站工程模型和信息工程模型,能够有效实现能源站生命周期中的各类数据管理。

 

采用模块化设计和装配式结构,取代现成“湿法”作业,大大提高了施工效率,并提高了工程的建设质量。