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刘建明:智能电网下的万物互联
发布时间:2021-03-13 09:51:00 来源:浙江高歌物联网科技有限公司

刘建明:智能电网下的万物互联

中国进入到了大数据时代

也进入到了全新的智能时代

中国的电网设施,在信息科技的配合下

将建成覆盖上亿人的智能电网

在未来,智能插座省下巨额电量

全国供电系统一体化

更快、更安全的智能电网

将人类带入一个全新的电力时代

刘建明:

原国家电网公司科技部主任

中国电力信息通信领域学术带头人

智能电网是什么?

可能很多人都有过这种的经历,就是去买电。我们以前是怎么买电呢?是买个电卡,每次用完电以后把那个电卡插一下,紧接着赶快再到银行再买一次电。当然了再早的时候是发个小本本,每次你用完电以后抄在上面,然后跟供电局一起来结算。

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这种方法是不是特别麻烦?智能电网的发展已经颠覆了这种方式了。就是你只要用手机你就可以操作。我不知道咱们在座的有没有用过掌上电力这个软件的?

现在在北京市已经有30万人使用这个软件,就是你只要在掌上电力上应用一下,你就可以把家里的电表充上字,你在快没有电的时候赶快看一眼,你可以知道每个月的用电情况。我们以前没有智能电网的时候就很麻烦。

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我一个朋友告诉我说有一天,夏天傍晚的时候,他们家停电了,银行都关门了,满大街的找地方充电,最后也没充上。他对这件事情耿耿于怀,他告诉我说以后一定要吸取教训,每次充完电以后,我都赶快到银行去排队,把这卡充上。那天晚上,他就用的蜡烛。

智能电网的发展颠覆了我们原来传统电网方式。以前电网通过发电、输电、变电、 配电到用电,但是智能电网发展后,发电已经改变了。改变成什么方式?改成个圆的,就是你每一户每一家你都可能发电。不一定这个电就是从电厂发来的,不一定这个电就是从水电站发来的。但是现在还是以那个发的为主,以后的智能电网的话就是个圆的,就是任何一个都可能发电,你可能你这家的电你就可以送给隔壁,可能这个小区发的电就可以送到下个小区。

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智能电网和互联网非常相似,我们知道现在讲互联网+,国务院刚刚有个互联网+的行动计划,在互联网+行动计划里的第四部分专门提到了互联网+智慧电网,互联网很多的特性、很多的本征都在智能电网上体现,比如说公平 、互动、稳定、可靠、高速等等。

那么我们的工作是什么呢?就是把传统的电力系统和信息通信技术融合起来,为我们改造或者我们建立一个新的电网,这就是智能电网。

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我们国家有一些特别的情况,我们国家三分之二的消费都集中在华东、华中,华东这片消费比较大,用电量比较多。我们国家的三分之二的煤炭、光伏和风能都集中在西北部或者在西南部,我们水电也大部分集中在西南部,所以这种长距离的送电一直是困扰我们的一件事情。

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前些年,随着智能电网的发展,我们把西部的这种风能、光伏送到东部来,送到东部的应用,这个就需要一个长距离的输电,那么就需要安全的稳定的送过来,中间的调度、控制需要什么呢?需要一个信息通信的系统。这是我讲的信息通信系统。

高速电缆怎么做?

我从邮电大学毕业以后就从事电力系统的工作,我一直想着把信息和通信和电力系统结合在一起,如果信息通信系统结合得不好会出现什么情况?这是美国8・14大停电的时候前后的一张图,在停电前,左侧的图是非常明亮的,停电以后很多是黑暗的,有些个别的分布式供电还在。这次停电造成了200亿美金的损失。

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我们看这张图,这是CNN的一个报道,当时一共停电了72小时,我们可以想象到一个城市停电了72小时是非常可怕的,而美国这次在北部一直停到加拿大,那么右侧的话呢是交通,所以说电力系统的安全是国家安全的一个重要的组成部分。

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那么所有这些都需要一个统一的电网,如果要有个统一的电网统一的调度通信方式,就可以保证这个电网的安全稳定。

我们国家电力系统在500千伏以上是一个统一的电网,那么我们现在老百姓用的是一个配网,就是我们从500千伏以下逐渐逐渐的让电压等级通过变电下来,你看我们看到的我们输电、配电到家庭。那么整个这个电网我们有没有一个很好的通信方式来保证这个电网的合理运行呢?这就是我们智能电网考虑的。

我是从1997年就在考虑这件事情,我刚才讲了信息通信和电力系统合并来考虑,就在电力线里头传输一个载波的信号,通过这个载波的信号传输到家里头,那你家里头可以通过电力线进行上网,有一个理想就是有电的地方就能通信,我们就能做数据通信,就能上网,能上互联网也能打电话,这个工作经过1997年 1998年,然后逐渐我们获得了成功。

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通过电力线,我们解决了家庭的一些电器的控制等工作,2012年在ISPLC这个通讯会上,我专门做了一个报告,就介绍我们这项工作,但是在这之前的几年的2009年的时候,我们发现了这个PLC它有一个问题,什么问题呢?就是在傍晚和早晨的时候,它不太稳定,另外传输速率比较低。

现在通过电力线载波的传输速率,最高的速率只能传200兆,我们现在大家在用wifi,在用各种的通信手段,你对通信的速率要求越来越高,那么怎么办呢?后来就发明了光纤复合低压电缆。

我们看一眼后面这张图,光纤复合低压电缆就是在低压220和380伏这个电力线上,我们在这个电力线里头耦合一个光纤,我们在很多老的楼区都发现,就是在那个楼里头做了很多的线路,这是干嘛呢?做光纤到户。这是不是特别麻烦?所以我们研制了这根电缆,这个电缆就是在原来的电缆里头,在建设设计的时候就有一根光纤,这个光纤的话里头可以做四芯到八芯,这是一个高速的通信。

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这个电缆研发了以后,我们现在在全国做电力光纤到户已经到了150万用户,包括了我们国家大部分的省市都做了示范工程,而这张图是个电网的结构图,就是电力光纤到户和家庭连接的一张图,上面主要做智能抄表,就是我们现在做的买电。那么通过电力线载波和通过这光纤复合低压电缆,我们就可以直接抄表。

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让大家免除将来停电的现象,就是家里忘记抄表了忘记交电费了等等,你在手机上就直接可以交了。下面这根线这一排主要是表示了可以通过三网融合,你可以高速上网,通过这个光纤接个wifi,上网是高速的。

智能插座太省电

这是智能用电的一个网络图,左下角这个是我今天特地要给大家讲的。

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这是从2009年我们做示范工程以后专门做的,一个是传统家电,一个新型的家电。新型家电比较好办,就在你的家电里头把通信模块装进去,那么在座的大部分都还是传统的家电,你家里用的传统的家电怎么办呢?

通过智能插座就可以解决原来传统的家电的开关电的问题。我们看这个插座,它是在原来你的家电上面和插座的之间加上它,可以采集电压、电流、功率因素等等,另外你可以对家电进行控制,将来你在装修的时候,你也可以用这种86盒的插座,就是我们原来嵌在墙上的插座,你直接给它装上去,它就带有通信功能,可以对你整个的家电进行一个合理的控制。

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我们开发了一些APP,不管你在世界上任何地方,你都可以对你的家电进行控制,我们把它关上,就简简单单这么一个操作,它就通过手机到电信运营商,从电信运营商转一圈然后到我们今天的这个房间,点亮这个灯。

那么我们肯定想在应用所有家用电器的时候能知道它的能效系数,就是我们专门对家电用电的情况可以掌握,你看,我们可以知道你每个月的用电量,你每个小时的用电量,你每天每周的用电量。

这里有一张图,我们可以看到电饭锅、热水器、空调等等的用电情况。那么在这个推广应用中间,我们发现一个规律,就是咱们国家的北部大部分都是热水器,用电比较多,南部是空调用电比较多,你合理的控制你的家用电器,控制你的热水器,那么你可以达到一个节电的目的。

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我们经常有些家用电器是一直在用着电的,尤其是热水器,热水器的用电量是非常大的。你看我自己在用这种智能插座,早上比如5点多钟的时候给它打开,然后因为我们家里平时没人嘛,然后6点多钟就给它关上,你早上洗个澡就完了。然后白天整个它都是可以很合理的停在那个地方。

通过这个节电我们可以看到这张图上,通过这种白天和黑夜交换的这种方式能节电5%到8%。我们有些同事和朋友买了这种智能插座最多能节电30%。我们不按照这个30%算,我们就按照5%到8%算, 2014年整个节电300亿度电,相当于2014年三峡发电量的三分之一,这是非常可观的!

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智能电网全球化

2010年12月份,我们和闪联标准化组织发布了我们一个标识——一个笑脸。

一个电源插座带着一个笑脸,现在中国电力智能用电联盟已经把这个标识作为我们将来家用电器的标识,也就是将来在商场里头,如果你们再买家用电器的时候,如果看见这个笑脸,你就知道这个家用电器是智能的家电,不用插座了,完全是智能的。我们测算了比一级能效节能更好,因为你完全可以通过手机了解你的用电情况,你也可以上电脑,通过网络了解情况。

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我们国家在输电方面都走在世界的前列,智能电网是个什么样的前景呢?智能电网的未来是一个什么样呢?我现在在这里只想两件事情:一个是我们现在正在研究的一件事情,就是利用直流来送电以外我们还做什么呢?做一个Lifi。

wifi大家都非常熟悉,我们的手机上都有wifi,但是我这个手机和大家不一样,我还装了一个软件,就是Lifi。Lifi是一个可见光通信,就是利用LED来做这个通信的功能。

我现在这个Lifi是有这么一个软件,我们做了一个APP,比如有地下停车场、有商场、有电缆沟,我们比如说拿商场举例, 你到了商场以后很可能有的位置你找不到,有的商场你不知道它在什么地方,那么我们可以点一下,这个Lifi可以知道你自己的位置,另外它可以指示你走到什么地方。

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如果是在地下停车场,我们这个APP让你可以知道空车位在哪儿,因为我们这个软件主要是什么呢?起什么功能呢?现在很多地方都长期装(亮)着LED灯,这个软件通过这个LED发一个位置,还可以发数据,现在最高的这个数据可以到200多兆。在停车场里头你找你的车,那手机一摊,你就知道自己车在哪儿,再也不用把车停了先拍一张照片,先记录那个车号在哪儿,不用再这样找了。这都是今后我们通过智能电网能应用的工作。

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这三张照片我还得特地讲一下,左上角这张是因为有直流用电,我们以后在等车的时候完全就可能拿着手机下载一个高速的视频,下载一段电影,或者在地铁里可以下载整段的电影,可以看新闻,我们通过这个LED,就是这个直流用电可以解决大家很多工作。

除此之外,智能电网下一步的发展还有一个远程的大距离的输电,比如说,未来我们做一个全球的能源互联网络, 整个地球形成一个整体的供电系统,我们和欧洲,和美洲交换用电,因为地球上有时区、时差,比如说我们现在和德国是7个小时的时差,我们在晚上1点钟的时候,正好是德国用电高峰,那么这时候,我们晚上的电价是白天的三分之一,那我们就应该把中国的电给送到它那儿去,等咱们用电高峰的时候再把它的电买过来,这样整个地球就为环保做了贡献,今后全球形成整个的联网的网络。

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未来的电力看海洋

这是我们海洋输电工程的一个设计图。实际上电网的输送今后和光的输送一样了,我们知道为什么现在互联网发展的这么好,就是因为有海底光缆,整个世界上有263条活跃的海底光缆,今后电缆也是这样的,就在海底下完全铺上来,就可以远距离的大范围的送电,使我们整个地球通过时差、通过远距离的直流的输送,然后使我们全世界的网络、电网更发达、更保险。

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今天给大家介绍了智能电网和我们的生活,介绍了怎么样通过网络的连接使我们高速的传输数据控制家里的电器,怎么样使你用电更省钱,我希望智能电网能引领我们的生活,给大家创造更好的机会。