2026年澳洲联网能源市集将完毕260亿美金,让智能

物联网智能电表提供消费者与电力公司的无缝双向通信

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到2026年,移动运营商通过部署新的移动物联网,将从欧洲联网能源市场获利260亿美元。

【51CTO.com原创稿件】智能电网已成为全球电网发展的潮流,各国都在加速推进电网的智能化,让电网变得更“聪明”。智能电网建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,能够适应大规模清洁能源和可再生能源的接入,并将先进的传感和测量技术、设备技术和控制方法等加入现有的电力系统,使得电网变得更加智能、绿色、高效。

2019年6月24日

关岛电力局(GPA)成立于1968年,总部设在关岛东岸的Mangilao村, 为境内的5万个住宅,企业,地方政府和联邦机构提供电力服务。与大多数岛屿公用事业公司一样,关岛电力局没有传统的能源资源,主要依靠油轮运输的石油产品来满足大部分能源需求。作为发电和配电公用事业,关岛电力局拥有663英里(1067公里)的输配电线路和29个变电站。

Machina Research预计,在整个欧洲, 1.58亿个新的智能电表将通过LPWA(低功耗广域技术)网络联通。欧洲蜂窝网络连接将达到6000万,包括LPWA。

智能电网的三大特征:绿色、可靠、高效

智能电表提供消费者与电力公司之间的无缝双向通信,这有助于电力部门及时发现停电和维护服务可靠性。随着各领域的企业继续朝着数据驱动的模式迈进,对新技术和物联网智能技术的投资也在不断涌现。随着数字化趋势在电力和公用事业领域占据主导地位,智能电表的销售将在2019年及以后实现飞跃。

作为“美国复苏与再投资法案”的一部分,关岛电力局获得美国能源部的资助,共计1670万美元,为电网现代化项目提供50%的资助。该项目涉及在关岛范围内部署高级计量基础设施(AMI),并将AMI与停电管理系统(OMS)整合在一起。关岛电力局还实施了变电站自动化设备,包括电压调节器,故障指示器,智能继电器和变压器监视器。同时,部署了一个用于管理这些新资产的能源管理系统。

物联网提供无处不在的实时连接,以及更多可操作的数据,这从根本上打破了传统公用事业市场。移动物联网将通过为能源供应商提供经济、高效的解决方案来连接数亿台智能电表,进一步推动这一进程。

在9月初举办的2017年华为全联接大会上,华为能源解决方案部总经理丛培金表示: “新能源和储能技术的出现改变了传统火电以煤炭为主的动力来源,实现了时间的存储,让人类使用能源变的更清洁、绿色;继电器技术加快电力系统的故障识别和保护,使得电力系统更可靠,交流技术的发展,跨越了空间, 实现了电网对接、和互联,提升了电网运行效率。可以说,绿色、可靠、高效是电网公司永恒的主题。”

智能电表的未来是什么?

通过AMI,关岛电力局意在实现许多新的高效和节约成本的服务,如远程服务连接和断开,停电通知,安全恢复供电,篡改和防窃电通知以及家庭区域网络连接。另外,在OMS系统中,电力公司希望能够快速定位停电,及时安排工作人员到达现场。

目前,包括发电和电力传输、微型发电、智能电网、配电监测和智能电表在内的联网能源市场预计价值117亿美元。欧洲联网能源市场占全球收入的21%,亚太地区占54%,美国占21%。

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智能电表正在成为潜在的规则改变者,正在振兴整个电力行业。智能电表不仅在改善客户服务方面发挥着至关重要的作用,而且还为新的和创新的商业模式奠定了基础。在未来几年内,智能电表将继续作为改变电力和公用事业行业运作方式的可行工具。

核心技术

欧盟委员会最近公布的一项预测显示,到2020年,72%的欧洲消费者使用智能电表,40%的消费者使用智能天然气表。

华为能源解决方案部总经理丛培金

智能电表使客户能够从新技术中获得最大收益,包括太阳能、智能家居技术和电池存储。能效、计费透明度、合规性和性能将继续成为制造商用于获利的关键客户接触点。全球智能电表市场在2018年估值接近100亿美元,估计2018年至2026年的复合年增长率将超过8%。

关岛电力局使用了Landis Gyr的 Gridstream解决方案,实现与电表的一级通信。为了支持AMI的第2层通信,关岛电力局选择了ABB的点对多点(PTMP)网状无线电技术,任意节点发生故障,它将提供自我修复功能。自我修复能力是一个重要的考虑因素,在关岛这个有4级和5级台风高风险的地区,最高风速可达到200英里/小时(322公里/小时)。

移动物联网助推联网能源发展

丛培金认为,智能电网具有三大特征,即是:绿色、可靠、高效。其中,高效是智能电网最重要的特征。因为,在过去30年来,从公共事业扩展为商业化组织,电力公司的降本增效是电网变革重要的驱动力。智能电网能够降低电网的建设成本、运行成本,让其在现有网络架构下增加收入、建设维护费用,提升电网利用水平是很重要的一个因素。

智能电表的需求将如何发展?

第二级网络FAN覆盖关岛约80%的地区,提供AMI数据集中器与公用事业前置系统之间的双向通信。对于现场通信网络(FAN)的骨干网连接,关岛电力局使用1级光纤网络(大约56%的电力公司的变电站部署有光纤)。在其他地点,使用公网通信服务。

移动物联网的目的是支持大规模物联网应用,包括联网能源解决方案,例如水表、天然气表、智能电网、智能电表和配电监测等。移动物联网降低了这些应用的成本、数据使用率、提高续航能力,并为偏远和难以到达的地区提供联想的联网能源服务。

AMI3.0解决方案:场景全覆盖、数据全采集

智能电表的推出主要由政府支持和补贴推动,正在进一步推动提高计费准确性和抑制非技术损失的需求。在接下来的几年里,新兴经济开发区估计处于智能电表安装的最前沿,因为可靠的能源供应和管理占据优先地位。北美和亚太地区将继续成为智能电表最大的两个市场,通过积极部署智能电网并努力提高计费准确性来维持收益。

关岛电力局的风力发电机组项目是岛屿发电独有的另一个考虑因素。电力公司利用网络与风力发电机进行双向通信,实现设备的远程监视和控制。

目前,全球已经有14家运营商提供21个商用移动物联网,其中包括AT&T、澳电讯公司、中国移动、中国电信、德国电信等。

一直以来,华为持续深化对电力行业和客户需求的理解,不仅为客户提供了一站式覆盖发、输、变、配、用环节的智能电网解决方案和产品,还涵盖咨询规划、定制化等服务,帮助传统电力行业顺利实现数字化转型。

智能电表的蜂窝连接提供安全性、可靠性和灵活性

全面部署

2017华为全联接大会期间,华为公布了AMI (Advanced Metering Infrastructure)3.0解决方案,发布了基于边缘计算物联网的配用电解决方案及Hi-Grid套件,实现配用电“云管端”的聚合,促进智能电网的发展。

随着安全、可靠和灵活的介质连接到智能电表网络并与之通信,移动网络技术被证明是最合适的。移动网络技术提供有效且不间断的连接,从而使公用事业公司能够随时随地连接到智能电表系统。

随着网络基础设施的到位,2012年10月至2014年6月,全岛范围内陆续开展了5万多台Landis Gyr智能电表的测试工作。电表安装工作只需要花费了几分钟时间,一旦上电,电表立即连接到通信网络。智能电表连接到Landis Gyr的Gridstream RF Mesh,这是一种窄带计量局域网,可在智能电表之间提供双向通信,并使用TropOS FAN通过骨干网连接到电力公司的前置系统。约88%的电表是住宅,其余的包含商业,政府和工业用户。

据悉,AMI系统是一个测量、收集、储存、分析和运用用户用电信息的完整网络和系统。利用智能电表和双向通信网络,AMI系统中的电网数据中心可以定时或实时获取用户带有时标的分时段或准实时多种计量值,如用电量、电压、电流等;而用户也可以获取感兴趣的电费和电价信息等数据。相比主要依靠宽带PLC的AMI 2.0, AMI 3.0通过引入eLTE-IoT和IoT平台打造“两网一平台”,通过有线、无线网络来实现场景全覆盖和数据全采集。

蜂窝通信不仅有助于公用事业公司远程获取仪表读数,还有助于提高整体效率和简化硬件和软件的部署。此外,LTE-M和NB-IoT技术的引入已经并将继续对智能电表不断发展的蜂窝连接采用产生广泛的影响。

关岛电力局选择了Harris Utilities公司的 SmartWorks MeterSense,一种能够分析,解释和管理日益增长的电表数据量的电表数据管理(MDM)解决方案。它将电表数据与其他应用程序(包括AMI系统)联系起来。例如,与Milsoft OMS协同工作,AMI系统提供业务数据,可实现更有效和准确的停电检测和恢复供电验证。

据丛培金介绍,AMI系统主要包含三个部分:

品牌专注于打造具有说服力的客户体验

关岛电力局安装了智能保护和变压器状态监测,对这些设备进行集中监控,确定了29个变电站中有7个变电站存在潜在的问题。电力公司打算将其基于公网的SCADA系统转换为其自己的TropOS无线和岛屿内部光纤网络,兼容其兄弟公用事业机构关岛水务局(GWA)。

第一,表计的感知层,也就是把传统电流、电压,主要电力指标通过表计转换成数字信号。

电力公司将继续追求智能电表,以营造客户品牌关系,并由客户监控其能耗模式。看看其他产品创新和发展将在智能电表领域中脱颖而出将会很有趣,这反过来又会为市场参与者创造新的收入来源。

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第二,通讯系统,通过华为的有线、无线传送设备将数字信号传送到网关,边缘计算设备上,通过协议转换、线损分析等功能把数据通过网关传到主站系统。

国内物联网卡供应平台物联卡商城表示,智能电表是我们智能能源系统的基石,2019年将为国家智能电表通信网络迈出重要一步。越来越多的人将能够享受智能电表的节能优势,其次,预计将有数百万米的电表加入物联网系统,能源供应商和网络运营商将拥有大量额外的消费数据。这将一方面用于改善对消费者的能源服务,另一方面运营商将能够利用这些额外的数据来更准确地了解供需情况,从而使他们能够更有效地将间歇性可再生能源集成到电网中。来源:智客号

关岛电力局客户服务指挥中心人员通过AMI系统监视供电投切情况

第三,主站系统,该系统包含了表计的管理系统,也包含了表计的应用系统。华为主要提供表计嵌入的通讯模块以及传输通讯设备,还有主站侧的IoT平台,表计跟应用侧两端通过合作伙伴一起合作提供。

好处和结果

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虽然基础设施升级间接提高了客户满意度,但SmartWorks CustomerConnect门户网站对满意度有直接影响。关岛电力局的住宅和商业客户现在可以查看自己的用电情况,从而更好地管理消耗和能源成本。

AMI 3.0解决方案系统组成

关岛电力局从智能电网工作中获益匪浅,包括客户满意度提高了13%。由于能够从远程位置可靠地读取电表,因此关岛电力局每年将电表读数成本降低了433,417美元。通过减少计量操作和维护成本,实现了每年120,990美元的额外成本节约。车辆派遣已经从每个月400到800个,减少到现在的每个月3个,节省了汽车燃料成本并减少了温室气体排放。

随着全球电力客户对AMI需求越来越强劲,而面对不同区域不同客户对AMI方案都有不同的的诉求。由于AMI涉及到电表、通信、主站等端到端多个环节,行业场景也呈现出多样化。

此外,远程电力投切服务的时间已经从平均48小时(由于安排和卡车检修)大幅下降到2分钟。因此,GPA将客户的重新连接费从35美元调低至10美元。当客户取消服务时,关闭账单的时间已经从2到3周,减少到现在只需几分钟,这也增加了收入。

在AMI3.0解决方案中,eLTE-IoT窄带无线通信可实现3至8km内跨多台区覆盖,适合小台区或者工商业客户;PLC-IoT宽带电力线载波具有超强抗干扰能力,可支持大台区等人员密集型区域的电表数据进行可靠采集。另外,AMI 3.0解决方案增加边缘计算特性,支持台区与相位识别,提供大用户的负控能力,充分降低成本,提高电力公司收益。

此外,AMI系统,Landis&Gyr高级分析和指挥中心以及OMS使关岛电力局能够更好地响应电能质量问题,提高服务可靠性并加快停电恢复。现在,当工作人员到现场时,他们很快知道停电的实际位置以及哪些客户受到影响。此外,操作人员可以在停电期间远程ping电表,以确认服务的恢复,而不必打电话给客户。

端管云协同,比特驱动瓦特

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丛培金认为:“以往,比特技术是被动的适配于电网系统,但随着物联网、通信技术、云计算、大数据的迅猛发展,比特将更主动地改变瓦特,解决瓦特面临的难题,帮助瓦特实现更绿色、更可靠、更高效的智能电网。”

关岛电力局客户服务现场技术人员在距离杜梦湾San Vitores路上的酒店群附近设置检测设备。杜梦湾是关岛旅游业的中心,集中了住宅和旅游相关业务。

传统的电网越来越需要和新的ICT技术做深度融合来实现一个电力流、业务流和信息流合一的智能电网。作为全球领先的信息与通信(ICT)解决方案供应商,华为以先进ICT技术为基础,提供了云、管、端解决方案,帮助电力行业用户顺利实现数字化变革。

经验教训

在电力物联网领域,华为ICT产品全面支撑电力物联网的应用层、网络层、感知层,通过有线无线通信和物联网平台技术实现电网全感知和电力数据的100%采集。包含智能光伏电站、配电自动化、AMI等解决方案。

由于部署的规模和公用事业的规模,关岛电力局组建一个由项目管理办公室和经验丰富的人员组成的专职实施团队,并指导核心项目团队的能力是成功的关键因素。这个团队推动了跨部门的一致性,承诺和合作关系,以克服一些内部挑战。在关岛电力局决策中,起作用的组包括运营,客户服务,通信,工程,信息技术,项目管理办公室和综合公用事业服务总经理。关岛电力局领导全力支持实施,并授权团队保持项目正常进行。

在电力通信网领域,华为为客户提供灵活的电力通信网解决方案,包括:输变电融合通信和输变电全IP通信方案,覆盖客户变电站和电力传输线路,多样的、融合的敏捷通信以及快速、安全、大容量的电力骨干网络,实现电力业务的泛在接入、高速、双向互动。

此外,关岛电力局为姊妹公用事业关岛水务局GWA(也由公用事业综合委员会管理)确定了一个机会,为其SCADA以及其他应用利用相同的通信网络,实现水务公用事业的现代化。关岛电力局和关岛水务局有一个联合的,正在进行的SCADA项目。关岛电力局目前没有SCADA到位。但是,关岛水务局在二级网络上有九个远程终端单元,目前正在向关岛水务局提供关键资产保护。当SCADA项目完成后,二级和一级网络将同时支持约340个关岛水务局设施。

在电力云领域,华为同国网信息通信产业集团有限公司将大数据技术紧密融合在电力行业应用中,通过电量与线损、防窃电预警、配变重过载等业务分析,来提高电网的运营效率,为设备检修、用电营销和辅助决策提供关键、客观的数据分析。

此外,关岛电力局正在利用网络连接以前使用租用电话线连接的大量SCADA设备。通过将承载所有SCADA数据的私有运营商的电路转换成专用无线网络和内部光纤网络,关岛电力局每年将节省30多万美元。此外,电力局和水务局每年将为新应用(如SCADA,其他制应用以及移动派工管理)的通信花费超过50万美元。

最后,记者就乌克兰电网遭受攻击的事件,问及智能电网的安全问题。丛培金认为:“电网的安全问题,不仅仅是一个ICT的问题,不仅仅是一个单纯传统大家理解意义上防病毒、防入侵、黑客攻击,肯定是要从企业的管理机制到ICT、到全员管理来解决问题。”目前,针对电力行业方面的安全问题,华为从物理层到软件层、到传输层都加强了安全机制;同时在终端,加密机制保证数据传输的可靠性;在网络,采用华为IPSec来保证端到端传输可靠性。

关岛电力局智能电网战略的一个关键设计决策是建立基础设施,如一,二,三层网络,以满足未来的应用和技术需求。通信基础设施是在满足当前需求的同时为未来创造灵活性和能力的基础。

现在,华为智能电网解决方案已广泛应用于全球65个国家,服务170多个电力客户。截止目前,世界500强中已有197家,前100强中有45家企业选择华为作为其数字化转型的伙伴。随着华为与电力行业合作伙伴不断的深入合作,将会帮助更多的电力企业通过数字化实现业务增长,推动整个电力行业的数字化转型。

关岛电力局每一步都验证了智能电网部署的好处,并将继续加强和扩大其能力,特别是与变电站自动化,需求管理和移动派工管理相关的能力。在智能电网实施结束后,关岛电力局实现了住宅用户满意度的两位数增长,达到11%,最终实现了更好地为客户服务的目标。

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【编辑推荐】

John J. Cruz 是关岛电力管理局工程和技术服务部门的总经理助理。他负责规划和监管,工程,信息技术和战略规划和运营司(SPORD)的运营。克鲁兹在关岛电力局有25年的工作经验,曾担任SPORD的经理,是一名专业技术工程师。

Roel A. Cahinhinan 是关岛电力管理局战略规划和运营部(SPORD)的一名特别项目工程师。Cahinhinan领导了关岛电力局的2010年长距离输电计划和最近的负载研究。他是关岛电力局智能电网项目的负责人,也是一名专业的工程师。

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