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    LoRa®技術賦能電力物聯網,共建清潔低碳、安全高效能源體系
    時間:2022-3-31 中國電力電工網

    從明確電網體制的改革方向,到大力發展以風能、光伏為代表的清潔可再生能源電力系統,我國電力行業正朝著構建清潔低碳、安全高效的能源體系發展。中央財經委員會第九次會議提出的“要構建清潔低碳安全高效的能源體系,控制化石能源總量,著力提高利用效能,實施可再生能源替代行動,深化電力體制改革,構建以新能源為主體的新型電力系統”等目標,也進一步為行業轉型指明方向。

    然而,由于我國電力產業轉型相對較晚,社會生產需求龐大,在建設清潔低碳、安全高效的能源體系的過程中仍面臨著較大的挑戰。例如,在發電環節,傳統煤電仍然占據能源結構的主體位置,需要提升能效,并大幅度提高可再生能源的比重;在電網側,需要構建穩定高效的輸配電系統和儲能系統;在用電方面,則需加強微電網、智能充電樁等設施的建設,實現智慧用電管理。

    數字化和物聯網技術正在加速傳統電廠的智能化轉型,改善電源側和用電側的雙向電力平衡調節,實現更高效的用能。LoRa® 技術擁有強穿透力、低功耗、遠距離、易部署等特點,以及“自組、安全、可控”的應用優勢,2021年在國內電網市場的應用取得了倍速增長。隨著電力物聯網的發展,LoRa也將為我國電力行業的數字化轉型帶來更多創新思路,將助力實現“碳達峰”和“碳中和”目標。

    電力物聯網:技術轉型,電網整合

    電力物聯網涉及能源技術與物聯網技術,通過把分布式安裝的太陽能、水電、火力等發電設施結合起來,并同時納入儲能設備和用電設備,進行整合調控,從而減少棄風棄光等現象,提高電網的穩定性和可靠性。LoRa技術可廣泛地適用于電力物聯網,支持“發、輸、變、配、用”五大電力環節,目前已有落地案例。

    發電端:支持智慧電廠建設和可再生能清潔替代

    發電端的升級轉型主要體現在傳統電廠的數字化改造,以及發展可再生能源來替代煤電兩大方面。其中,傳統電廠向智慧電廠轉型的關鍵,在于通過數字化手段對各個發電環節進行升級,提高能源轉化效率。以發電機組為例,通過基于LoRa的發電機組狀態監測系統,電廠不但可以全方位監控發電機組的運營狀態,還可以做到預防性維護,從而優化機組運行,提高機組運行效率,減少煤耗量。

    在可再生能源替代方面,智慧風電站和智慧光伏電站在國內的布局可謂是“一日千里”。風電和光伏電站的部署,需要確保在廣闊區域、設備種類數量多的環境下,實現高效、穩定的發電。LoRa技術遠距離、低功耗、易部署的特點,可以支持風電站和光伏電站以低成本實現無線組網控制及數據采集,幫助運維企業提高系統效率。在風機和光伏設備運營狀態監控方面,LoRa支持溫度、振動、位移、風速、光伏板積灰度等多種傳感器數據的收集和傳輸,提升設備可利用率。

    輸變電物聯網:抗干擾,支持嚴苛環境

    220千伏及以上的輸電線路輸送容量大,電磁干擾較強。得益于LoRa技術強大的抗干擾能力,國家電網有限公司選擇將其納入組網方案中,用于220千伏及以上的變電站以及架裝線路的環境及設備狀態監測;對一些低數據量、高頻次傳感器采用2.4G的LoRa網關接入,并對一些數據量比較大的傳感器采用Sub 1G的LoRa網關接入。

    在變電方面,若遭遇極端天氣情況,變電設施可能會因水浸、雷擊等影響而出現電壓過載或短路的情況。LoRa技術能夠支持將溫度傳感器和濕度傳感器接入變電設備,有效實現風險預警,在第一時間將設備異常情況告知工作人員,確保設備的及時維護和電力資源的正常穩定運行。

    智能配用電:微電網、充電樁全局部署

    相關數據顯示,我國配電變壓器損耗占輸配電損耗的40%~50%,而輸配電損耗又占全國發電量的6.6%左右。為了彌補這些損耗,電力企業不得不選擇消耗更多燃料以產出額外的電力,由此產生了“補償性碳排放”問題。隨著我國電網布局向著數字化發展,對于更智能、高效的配電解決方案的需求也日益增加。

    實現智慧配電,首先需要采用物聯網、云計算、大數據分析及人工智能等現代信息技術,對高低壓配電柜、配電箱等電氣設備實施智慧化監管。電力能源管理系統網絡架構可以將變電所、云端和客戶端三者互聯,并通過3G、4G或者以太網網關來對數據進行傳輸,其中LoRa主要用于支持系統監測數據的收集。

    得益于LoRa技術的低功耗、穿透性強等特點,基于LoRa或LoRaWAN® 的多功能電表、測溫儀以及電氣火災監測裝置,可安裝于配電箱和配電房內,為電力企業提供有關配用電管理的數據支持,也幫助表計行業簡化流程、降低運營成本。

    此外,電力行業也在加強微電網和充電樁的建設。由于微電網在搭建過程中需要監測各層面的發電數據、用電數據以及儲能數據,通過將基于LoRa的傳感器接入微電網中,可對分布各地的能源系統實現遠距離、精準監管。在充電樁部署方面,在信號接收不佳、公網組網不便的應用場景中,LoRa能夠用于自組網的智能充電樁,支持區域數據匯集、用電量監測和有序充電控制等功能。

    低碳化與數字化正成為電力行業未來發展的關鍵趨勢。Semtech將持續推動LoRa生態圈的發展,從電源側清潔替代,到提高終端用能設備的電氣化率、賦能數字化轉型,全面助力電力行業實現“雙碳”目標。單的網關固件升級來啟用新功能。

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