《烽火通信:数字驱动电力数字化转型》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2020-11-26
  • 今年,电力数字新基建提出了十大重点任务,这十大重点任务主要是围绕电力数字化转型而制定。当前,电网面临的问题从大方向来看,是源网荷储的协同问题;从具体来看,是新能源并网后的消纳问题。未来能源结构的频率和潮流特征,不同于现有的基于火电、水电的网络特征。习总书记提出,中国要努力争取在2060年前实现碳中和,意味着新能源网络的频率特征将会是一个新型的动态特征,会是常态化的存在。
    国网和南网当前的资产资源丰富,产生的数据种类和数据量非常大,而数据的价值挖掘尚处于大数据应用的初级阶段。面对能源形态的变化,一次设施和数字化技术的融合度还不充分,表现在二次设备的功能较为单一,与ICT新技术融合不足,新技术与电力业务结合度不够。要解决当前电网面临的这些根本问题,需要一个围绕数据驱动建立的一体化数据采集、预测、控制、调度、应用各层面系统。其中,电力大数据平台是驱动电力数据运转的核心,通过大数据的处理来驱动源网荷储协同、一二次设施规划、数据和应用的智能连接以及数据的商业运营。

    针对电力行业数字新基建十大任务中数据融合应用的核心问题,烽火通信高级技术专家、中国电机工程学会专委会委员李铿在近期电力会议中从电力数据融合的锚点、强健电力数据的动脉、5G为数据应用带来创新跨越、电力数据和应用合龙、构建多层次数据处理平台、电力数据价值变现和升级等多个方面介绍了烽火通信以电力数据为中心的“云-管-边-端”解决方案。
    电网数据融合的锚点:边缘物联网关通过兼容不同的通信协议,屏蔽底层的业务数据差异,实现营销和配电数据的采集、就地处理,并可与上层的物联平台、调度平台、营销平台互通。它可利用微服务的架构,搭载AI智能分析,通过中心云的数据编排和APP应用,实现各类业务创新。边缘物联网关未来会成为源网荷储的基层综合数据处理节点,非常重要。
    强健电力数据的毛细网络:电力数据其实是OT和 IT数据的结合,底层数据协议具备多样性,且有应用场景多的特点,可以采用高速无源光网络、工业以太网、电力线载波、公众无线通信、5G以及微功率无线等近程通信技术实现底层数据的统一收集。
    强健电力数据的动脉:以前电力骨干通信网承载的主要是调控数据,现在可能会承载AR/VR的数据,需要考虑实时性和非实时性业务的融合承载。未来的电力骨干通信网络将向更高速率、更大带宽、更长传输距离、更加智能化的趋势发展,同时网络层次需要扁平化,并且满足电力业务智能调控、融合承载的高可靠要求。
    5G应用为电力数据应用带来创新跨越:从实验室的研究来看,5G技术对于业务切片和业务特性的识别,将给电力数据应用创新提供跨越式的实现手段。但需要考虑5G在现有使用范围内的安全原则问题,通常5G技术用于配网侧或者某些边缘节点控制侧。后续烽火通信将和湖北省电力成立联合实验机构共同探索5G的安全性问题。
    电力数据和应用合龙:源网储荷协同涉及全程全域的管理控制问题,当前电网收集的数据主要服务于较高电压等级的全域调度和事态感知,缺乏对实时性及全局性问题的考虑。电力网络需要增加边缘层,通过边缘层来解决云边的通信协同、算力协同以及应用协同。这几个协同处理好后,才能在全程全域的业务中真正做到实时性和全局性,最终实现数字孪生。目前,烽火通信和中国电科院共同承担了源网荷储广域控制系统的国家项目。项目中,烽火通信主要承担了边缘计算平台的建设。
    数字驱动的核心:数据中台是数据的业务化,是根据业务的需要来构筑数据。在烽火建设的楚天云项目中,烽火通信已具备了数据中台的实践能力。烽火通信通过楚天云为省政府构建了人口、法人、环境、经济等多个数据库,并将湖北省所有厅局委办大约1000余个业务应用迁移上云。此外,楚天云在今年的抗疫战斗中,为湖北健康码的实施及疫情监控,贡献了巨大的力量,充分验证了烽火通信在数据中台领域的建设实力。
    电力数据的价值变现和升级:人工智能是电力数据价值的变现和升级,烽火通信与国家电网、南方电网已经共同开展了典型电力业务场景下AI应用场景验证,主要包括有电网生态感知、AI辅助电力调度业务智能化、AI和VR技术结合实现自动化巡检和故障判定等,并已在华中电网实现部分业务的应用。
    数据的多层次处理:数据中心是数据处理的中心,同时也是数据服务的平台。数据服务平台可以实现数据多层次的处理,将算力、网络、基础设施的模块标准化后,可以快速搭建不同类型的数据中心。烽火通信在数据结构上做了很多工作,既可以实现抱杆式的小型数据中心,也可以实现模块化的大型数据中心,从而将能源大数据中心和边缘数据中心互动起来,共同构建电力多层次的数据处理平台。
    电力数据安全的根本保障:电力数据的传统安全保障可以通过建设强大的网闸,提供很好的加密方式来实现,但根本性的安全保障应该是坚持不断的国产化。在数据安全领域,烽火通信选择了两条策略,一是采用中国信科集团下长江计算自主打造的服务器计算底座,来打造自己的服务底座,同时采用自己技术开发的云操作系统作为运行平台。另一方面,比如数据库、中间件,以及存储的话,则是希望和业界共同来搭建一个国产化的生态系统。
    上述是烽火通信对电力数据各个方面的整体考虑,实际上是按照数字课题构筑了整个电力数字化转型的支撑能力。目前,烽火通信在电力数据端到端支撑能力的各个层面都做了相应的工作。有些领域已经有了很好的实践,有些领域正在和电力同行进行合作,而有些领域则有了很清晰的路标,如智能终端、5G建设,电力通信网络、集中和边缘数据中心、大数据+人工智能等等。烽火通信有信心和电力共同迎接能源互联网时代的到来。

     

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    • 当前,新一轮科技革命和产业变革深入融合、蓬勃发展,尤其是以人工智能、物联网、区块链、大数据为代表的新一代信息技术加速突破应用,深刻改变着能源电力和经济社会发展。 党的十九届四中全会首次将数据作为“生产要素”纳入分配制度,明确了数据要素按贡献决定报酬,把大数据的知识产权化和商业化使用提升到了新的高度。《工业大数据发展指导意见》中提出,到2025年,工业大数据资源体系、融合体系、产业体系和治理体系基本建成,形成从数据集聚共享、数据技术产品、数据融合应用到数据治理的闭环发展格局,工业大数据价值潜力大幅激发,成为支持工业高质量发展的关键要素和创新引擎。 电网企业数字化转型条件成熟 从技术角度而言,区块链、边缘计算、物联网、5G的综合运用,对大规模、低成本的数据开放共享和交易提供了解决方案。区块链解决了数据容易被非法复制的难题,边缘计算解决了远程数据价值融合的难题,可以让数据“不出门”,又能确保数据有效地融合。互联网和5G解决了大规模的数据采集跟低成本、低时延、低功耗、高吞吐量的数据传输问题。 从能源行业来看,电力体制改革以及分布式能源、电网、储能等新技术的发展,给电力行业带来了颠覆性的改变。特别是可再生能源的发电价格越来越具有竞争力,从过去的微不足道到未来的举足轻重,大量分布式能源并网发电对电网稳定性冲击的不确定性增加,使过去对电网技术和运营的经验都受到了挑战。 从外部来看,电力系统已从一个单一的行业演变为复杂的多层次的生态构建,因此,数字化转型对电网企业来说是一个革命性的重塑过程。 电网企业探索数字化转型 国家电网公司创造性地提出创建“三型两网”世界一流能源互联网企业的发展战略。其中,建设泛在电力物联网是最紧迫的核心任务,将为电网运行更安全、管理更精益、投资更精准、服务更优质开辟一条新路,开拓数字经济这一巨大蓝海市场。 数据共享和价值创造是电力大数据事业的根本目的,提升服务能力是实现该目的的基本手段。国家电网有限公司总信息师孙正运介绍,在数据管理方面,国家电网成立了国网大数据中心,强化SG-CIM统一数据模型的设计完善及实施,发布公司数据资源目录和数据服务目录,云平台、数据中台和物联管理平台完成技术验证与选型并加快建设,营销贯通优化提升全面加速,数据壁垒逐步打破,数据共享服务能力稳步提升,公司沉淀的PB级数据价值正被激活。 南方电网数字电网研究院有限公司副董事长方翎表示,过去依靠电量高速增长支持大规模投资的电网发展模式已难以为继。南方电网响应发展数字经济的国家战略,思考未来网络的发展形态,提出向智能电网运营商、能源产业价值链整合商、能源生态系统服务商转型的发展战略。 能源网是最复杂的人造网络,当它叠加更为复杂的信息网络后,形成信息流、价值流的互相碰撞,将产生出非常值得期待的未来网络,在这个过程中有可能形成指数性增长的商业模式。 电网数字化基础设施面向电网数字化、业务数字化、服务数字化等应用,通过大量的小微智能传感器,全面采集数据,全面感知电网状态,通过统一的电网模型,包括电网的设备模型、电气连接模型、电网拓扑模型、用户用电模型、电力市场的中长期和现货交易等几十种模型,将能量流、信息流、价值流融合,通过边缘计算、大数据、人工智能、区块链等技术,使生产、运行、管理、服务各个环节更加精准和智能,运用可视化的技术,实现多维度的全景展示。同时,用数字化技术和智能装备赋能员工,是数字化转型战略落地的成功保障。 全景可视是南方电网数字化转型应用最广泛的典型应用场景,通过二三维一体化GIS、VR/AR等技术手段,实现全业务、全要素、全时空的多维度全景展示,提供一站式信息查询,以及多维度数据展现。无人机品检是另外一个已经实现规模化的数字化转型应用。以输电线巡视为例,利用人工智能和大数据平台处理能力,开展输电线路缺陷识别,提升机巡效率,提高电网可靠性。