LoRa®技術(shù)賦能電力物聯(lián)網(wǎng)，共建清潔低碳、安全高效的能源體系

　　Semtech署名文章

　　從明確電網(wǎng)體制的改革方向，到大力發(fā)展以風(fēng)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(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系發(fā)展。中央財(cái)經(jīng)委員會第九次會議提出的“要構(gòu)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(shí)施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)”等目標(biāo)，也進(jìn)一步為行業(yè)轉(zhuǎn)型指明方向。

　　然而，由于我國電力產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型相對較晚，社會生產(chǎn)需求龐大，在建設(shè)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(jié)構(gòu)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(wǎng)側(cè)，需要構(gòu)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(qiáng)微電網(wǎng)、智能充電樁等設(shè)施的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)智慧用電管理。

　　數(shù)字化和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在加速傳統(tǒng)電廠的智能化轉(zhuǎn)型，改善電源側(cè)和用電側(cè)的雙向電力平衡調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)更高效的用能。LoRa®技術(shù)擁有強(qiáng)穿透力、低功耗、遠(yuǎn)距離、易部署等特點(diǎn)，以及“自組、安全、可控”的應(yīng)用優(yōu)勢，2021年在國內(nèi)電網(wǎng)市場的應(yīng)用取得了倍速增長。隨著電力物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，LoRa也將為我國電力行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來更多創(chuàng)新思路，將助力實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)。

　　電力物聯(lián)網(wǎng)：技術(shù)轉(zhuǎn)型，電網(wǎng)整合

　　電力物聯(lián)網(wǎng)涉及能源技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過把分布式安裝的太陽能、水電、火力等發(fā)電設(shè)施結(jié)合起來，并同時(shí)納入儲能設(shè)備和用電設(shè)備，進(jìn)行整合調(diào)控，從而減少棄風(fēng)棄光等現(xiàn)象，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。LoRa技術(shù)可廣泛地適用于電力物聯(lián)網(wǎng)，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(shè)和可再生能清潔替代

　　發(fā)電端的升級轉(zhuǎn)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(zhuǎn)型的關(guān)鍵，在于通過數(shù)字化手段對各個(gè)發(fā)電環(huán)節(jié)進(jìn)行升級，提高能源轉(zhuǎn)化效率。以發(fā)電機(jī)組為例，通過基于LoRa的發(fā)電機(jī)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(jī)組的運(yùn)營狀態(tài)，還可以做到預(yù)防性維護(hù)，從而優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行，提高機(jī)組運(yùn)行效率，減少煤耗量。

　　在可再生能源替代方面，智慧風(fēng)電站和智慧光伏電站在國內(nèi)的布局可謂是“一日千里”。風(fēng)電和光伏電站的部署，需要確保在廣闊區(qū)域、設(shè)備種類數(shù)量多的環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的發(fā)電。LoRa技術(shù)遠(yuǎn)距離、低功耗、易部署的特點(diǎn)，可以支持風(fēng)電站和光伏電站以低成本實(shí)現(xiàn)無線組網(wǎng)控制及數(shù)據(jù)采集，幫助運(yùn)維企業(yè)提高系統(tǒng)效率。在風(fēng)機(jī)和光伏設(shè)備運(yùn)營狀態(tài)監(jiān)控方面，LoRa支持溫度、振動、位移、風(fēng)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(shè)備可利用率。

　　輸變電物聯(lián)網(wǎng)：抗干擾，支持嚴(yán)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(qiáng)。得益于LoRa技術(shù)強(qiáng)大的抗干擾能力，國家電網(wǎng)有限公司選擇將其納入組網(wǎng)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(shè)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(wǎng)關(guān)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(wǎng)關(guān)接入。

　　在變電方面，若遭遇極端天氣情況，變電設(shè)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(shù)能夠支持將溫度傳感器和濕度傳感器接入變電設(shè)備，有效實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，在第一時(shí)間將設(shè)備異常情況告知工作人員，確保設(shè)備的及時(shí)維護(hù)和電力資源的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

　　智能配用電：微電網(wǎng)、充電樁全局部署

　　相關(guān)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(bǔ)這些損耗，電力企業(yè)不得不選擇消耗更多燃料以產(chǎn)出額外的電力，由此產(chǎn)生了“補(bǔ)償性碳排放”問題。隨著我國電網(wǎng)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(shí)現(xiàn)智慧配電，首先需要采用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析及人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)，對高低壓配電柜、配電箱等電氣設(shè)備實(shí)施智慧化監(jiān)管。電力能源管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)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(wǎng)網(wǎng)關(guān)來對數(shù)據(jù)進(jìn)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(shù)的低功耗、穿透性強(qiáng)等特點(diǎn)，基于LoRa或LoRaWAN®的多功能電表、測溫儀以及電氣火災(zāi)監(jiān)測裝置，可安裝于配電箱和配電房內(nèi)，為電力企業(yè)提供有關(guān)配用電管理的數(shù)據(jù)支持，也幫助表計(jì)行業(yè)簡化流程、降低運(yùn)營成本。

　　此外，電力行業(yè)也在加強(qiáng)微電網(wǎng)和充電樁的建設(shè)。由于微電網(wǎng)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(wǎng)中，可對分布各地的能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、精準(zhǔn)監(jiān)管。在充電樁部署方面，在信號接收不佳、公網(wǎng)組網(wǎng)不便的應(yīng)用場景中，LoRa能夠用于自組網(wǎng)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(guān)鍵趨勢。Semtech將持續(xù)推動LoRa生態(tài)圈的發(fā)展，從電源側(cè)清潔替代，到提高終端用能設(shè)備的電氣化率、賦能數(shù)字化轉(zhuǎn)型，全面助力電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。單的網(wǎng)關(guān)固件升級來啟用新功能。