Semtech署名文章
從明確電網體制的改革方向，到大力發(fā)展以風能、光伏為代表的清潔可再生能源電力系統(tǒng)，我國電力行業(yè)正朝著構建清潔低碳、安全高效的能源體系發(fā)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(tǒng)”等目標，也進一步為行業(yè)轉型指明方向。
然而，由于我國電力產業(yè)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(zhàn)。例如，在發(fā)電環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)煤電仍然占據(jù)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(wěn)定高效的輸配電系統(tǒng)和儲能系統(tǒng)；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(xiàn)智慧用電管理。
數(shù)字化和物聯(lián)網技術正在加速傳統(tǒng)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(jié)，實現(xiàn)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(yōu)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(lián)網的發(fā)展，LoRa也將為我國電力行業(yè)的數(shù)字化轉型帶來更多創(chuàng)新思路，將助力實現(xiàn)“碳達峰”和“碳中和”目標。
電力物聯(lián)網：技術轉型，電網整合
電力物聯(lián)網涉及能源技術與物聯(lián)網技術，通過把分布式安裝的太陽能、水電、火力等發(fā)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(xiàn)象，提高電網的穩(wěn)定性和可靠性。LoRa技術可廣泛地適用于電力物聯(lián)網，支持“發(fā)、輸、變、配、用”五大電力環(huán)節(jié)，目前已有落地案例。
發(fā)電端：支持智慧電廠建設和可再生能清潔替代
發(fā)電端的升級轉型主要體現(xiàn)在傳統(tǒng)電廠的數(shù)字化改造，以及發(fā)展可再生能源來替代煤電兩大方面。其中，傳統(tǒng)電廠向智慧電廠轉型的關鍵，在于通過數(shù)字化手段對各個發(fā)電環(huán)節(jié)進行升級，提高能源轉化效率。以發(fā)電機組為例，通過基于LoRa的發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，電廠不但可以全方位監(jiān)控發(fā)電機組的運營狀態(tài)，還可以做到預防性維護，從而優(yōu)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(qū)域、設備種類數(shù)量多的環(huán)境下，實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的發(fā)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(xiàn)無線組網控制及數(shù)據(jù)采集，幫助運維企業(yè)提高系統(tǒng)效率。在風機和光伏設備運營狀態(tài)監(jiān)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(shù)據(jù)的收集和傳輸，提升設備可利用率。
輸變電物聯(lián)網：抗干擾，支持嚴苛環(huán)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(huán)境及設備狀態(tài)監(jiān)測；對一些低數(shù)據(jù)量、高頻次傳感器采用2.4G的LoRa網關接入，并對一些數(shù)據(jù)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(xiàn)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(xiàn)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(wěn)定運行。
智能配用電：微電網、充電樁全局部署
相關數(shù)據(jù)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(fā)電量的6.6%左右。為了彌補這些損耗，電力企業(yè)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(shù)字化發(fā)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(xiàn)智慧配電，首先需要采用物聯(lián)網、云計算、大數(shù)據(jù)分析及人工智能等現(xiàn)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(jiān)管。電力能源管理系統(tǒng)網絡架構可以將變電所、云端和客戶端三者互聯(lián)，并通過3G、4G或者以太網網關來對數(shù)據(jù)進行傳輸,其中LoRa主要用于支持系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)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(jiān)測裝置，可安裝于配電箱和配電房內，為電力企業(yè)提供有關配用電管理的數(shù)據(jù)支持，也幫助表計行業(yè)簡化流程、降低運營成本。
此外，電力行業(yè)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(jiān)測各層面的發(fā)電數(shù)據(jù)、用電數(shù)據(jù)以及儲能數(shù)據(jù)，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(tǒng)實現(xiàn)遠距離、精準監(jiān)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(qū)域數(shù)據(jù)匯集、用電量監(jiān)測和有序充電控制等功能。
低碳化與數(shù)字化正成為電力行業(yè)未來發(fā)展的關鍵趨勢。Semtech將持續(xù)推動LoRa生態(tài)圈的發(fā)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(shù)字化轉型，全面助力電力行業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標。單的網關固件升級來啟用新功能。