Zusammenfassung: Dieser Artikel analysiert die Bedeutung und die Hauptmerkmale des allgegenwärtigen Energie-Internets der Dinge und führt eine umfassende Diskussion über die Konstruktionsziele, die grundlegende Architektur, die Schlüsseltechnologien und die zukünftigen Entwicklungsstrategien des allgegenwärtigen Energie-Internets der Dinge.
Schlüsselwörter: Ubiquitäre Stromversorgung, Internet der Dinge: Netzwerkplanung, Netzwerkentwicklung
Mit dem Fortschreiten der Energiewende hat sich das Konzept des allgegenwärtigen Strom-Internets der Dinge (Ubiquitous Power Internet of Things, Ubiquitous Power IoT) etabliert. Dieses Ubiquitous Power IoT zielt darauf ab, durch den gezielten Einsatz moderner Spitzentechnologien wie Automatisierung und IoT in allen Bereichen des Stromsystems ein intelligentes Stromdienstleistungssystem zu schaffen. Es besteht aus vier Hauptkomponenten: Wahrnehmungsschicht, Netzwerkschicht, Plattformschicht und Anwendungsschicht. Der effektive Aufbau eines Ubiquitous Power IoT fördert den sicheren und stabilen Betrieb des Stromsystems und trägt zur Optimierung von Management und Dienstleistungen bei. Die Erforschung konkreter Anwendungen von Schlüsseltechnologien wie Big Data und IoT im Ubiquitous Power IoT ist für die Entwicklung intelligenter Stromnetze von großer Bedeutung.
1. Eine kurze Einführung in die allgegenwärtige Stromversorgungstechnologie des Internets der Dinge
1.1 Definition von Ubiquitärer Energie im Internet der Dinge
Das allgegenwärtige Internet der Dinge (IoT) ermöglicht die effektive Interaktion zwischen Menschen und Dingen ohne räumliche Einschränkungen. Das darauf basierende Shenli-IoT ist eine realistische Technologie, die die effektive Interaktion zwischen Menschen und Dingen mit verschiedenen Gerätetypen in Energieversorgungsunternehmen, Netzbetreibern und bei Endverbrauchern ermöglicht. Mithilfe dieser Technologie können Ressourcen effizient gesammelt und in ein Energieökosystem umgewandelt werden. Sämtliche im System enthaltenen Daten können erfasst, analysiert und zusammengefasst werden. Anschließend können Big-Data-Technologien diese Informationen verarbeiten und filtern, um eine Plattform für die gemeinsame Nutzung von Funktionen zu schaffen. Dies hat das energiebezogene Ökosystementwicklungsmodell in einen positiven Kreislauf geführt und Unternehmen dabei unterstützt, einen höheren gesellschaftlichen Mehrwert zu generieren und gleichzeitig ihre gesunde Entwicklung zu fördern.
1.2 Merkmale des allgegenwärtigen Stromnetzes im Internet der Dinge
Neben seiner allgegenwärtigen Präsenz zeichnet sich das flächendeckende Strom-Internet der Dinge (PIT) durch verbesserte Intelligenz und optimierte Datenaustauschfunktionen aus. Die Etablierung einer entsprechenden Plattform im Rahmen des PIT verleiht ihm Plattformcharakteristika. Dank dieser Eigenschaften lässt sich eine umfassende Netzwerkintegration realisieren. Neben Stromnetzen werden auch Glasfaser- und Mobilfunknetze effektiv integriert. Die intelligenten Funktionen des PIT können genutzt werden, um den Energieverbrauch von Unternehmen auf mobilen Endgeräten anzuzeigen. Mit der kontinuierlichen Verbesserung der Chipfunktionen mobiler Geräte weisen zahlreiche Endgeräte eine höhere Datenverarbeitungsleistung und Reaktionsschnelligkeit auf. Diese spezifischen Eigenschaften ermöglichen die schrittweise Realisierung standardisierter Schnittstellen im PIT und steigern so die Gesamteffizienz. Gleichzeitig profitiert das gesamte Energieökosystem vom effektiven Datenaustausch. Im Vergleich zu Stromnetzen der zweiten Generation, die durch die effektive Integration von Großanlagen, Höchstspannung und Internet entstehen, bietet das PIT zudem ein höheres Potenzial für erneuerbare Energien. Gleichzeitig wurde die Sicherheitsleistung des Netzwerks dieser Generation effektiv verbessert.
Die Flexibilität der Energiesystemkonfiguration im Rahmen des Stromnetzes der dritten Generation ist höher und fördert zudem die Effizienz der Energienutzung an den Endgeräten. Mit der schrittweisen Erweiterung des Stromnetzes wird die effektive Integration von Informationsenergie und elektrischer Energie realisiert. Diese Abdeckung erstreckt sich zunehmend auf Städte und ländliche Gebiete, und die Reaktionsgeschwindigkeit auf den Strombedarf Tausender Einheiten hat sich deutlich verbessert. Das Stromnetz der dritten Generation hat eine entscheidende Rolle bei der Anpassung der Energiestruktur und der Transformation des Energieverbrauchs in meinem Land gespielt.
2. Aufbau eines allgegenwärtigen Stromnetzes (Internet der Dinge)
2.1 Die Konstruktionsziele des allgegenwärtigen Stromnetzes Internet der Dinge
Das allgegenwärtige Energie-Internet der Dinge (IoT) kann je nach Umgebung unterschiedliche wissenschaftliche und technologische Ansätze nutzen. Beispielsweise ermöglicht der Einsatz von künstlicher Intelligenz und Big-Data-Technologien im IoT eine effektive Interoperabilität zwischen verschiedenen Prozessen und Verbindungen. Gleichzeitig ist die Übertragungseffizienz dieser Internetgeneration bei der Datenübertragung höher als bei herkömmlichen Stromnetzen, was ein fortschrittlicheres und transparenteres Management von Stromnetzen der dritten Generation ermöglicht. Das IoT integriert Serviceressourcen in verschiedenen Bereichen effektiv, verknüpft das Internet und die Energiewirtschaft eng miteinander, verleiht allen am Energienetzwerk beteiligten Geräten die Fähigkeit zur Umgebungsüberwachung und integriert letztendlich alle Aspekte des Energieökosystems. Alle Elemente sind bedarfsgerecht vernetzt und integriert.
2.2 Die architektonische Zusammensetzung des allgegenwärtigen Stromnetzes Internet der Dinge
Die grundlegende Architektur des allgegenwärtigen Strom-Internets der Dinge (IoT) umfasst die Wahrnehmungs-, Plattform- und Netzwerkschicht. Die Plattform dient der Datenverwaltung und der Steuerung des IoT. Über diese Plattform lassen sich Daten effizient erfassen und nutzen. Die Netzwerkschicht integriert Stromnetz und Netzwerktechnologie mithilfe moderner Netzwerktechnologien. Die Wahrnehmungsschicht ermöglicht die effektive Kommunikation zwischen verschiedenen Gliedern des Stromnetzes durch intelligente Endgeräte und Computertechnologie.
3. Allgegenwärtige Stromversorgung durch Technologien des Internets der Dinge
3.1 Big-Data-Technologie
Der Vorteil von Big-Data-Technologien in flächendeckenden Stromversorgungssystemen liegt in ihrer Fähigkeit, massive Datenmengen effektiv zu verarbeiten. Während des Betriebs eines Stromversorgungssystems entstehen große Datenmengen, die mit herkömmlichen Data-Mining-Tools nicht effektiv genutzt werden können. Die Verarbeitung und Analyse dieser Datenmengen durch Big Data ermöglicht es Energieversorgungsunternehmen, alle im Stromversorgungssystem enthaltenen Daten zu analysieren. Anhand der Analyseergebnisse lassen sich vergleichende Analysen von Stromdaten und Systemüberwachung während des Betriebs realisieren. Die Einrichtung entsprechender Frühwarnsysteme ermöglicht es dem Stromnetz, Sicherheitsrisiken im Betrieb effektiv zu kontrollieren und trägt somit maßgeblich zum reibungslosen Betrieb der Anlagen bei.
3.2 Cloud-Computing-Technologie
Cloud-Computing-Technologie undCloud-Plattform für das Internet der DingeCloud Computing ermöglicht zudem die schnelle Analyse großer Datenmengen im Stromnetz – eine Rechenleistung, die herkömmliche Server nicht erbringen können. Gleichzeitig bietet es hohe Anpassbarkeit und Skalierbarkeit, was den Einsatz in Stromnetzen flexibler gestaltet. Cloud Computing dient als Plattform zur effektiven Integration fortschrittlicher Technologien und macht so die Stromversorgungsanlagen intelligenter. Dank seiner herausragenden Rechenleistung ermöglicht die Cloud-Plattform eine hocheffiziente Datenerfassung. Energieversorgungsunternehmen können so mithilfe verschiedener Algorithmen Lastflussberechnungen durchführen und die Energieverteilung im Stromnetz optimieren. Wissenschaftliche Lastverteilung reduziert die Sicherheitsrisiken im Stromnetz.
3.3 Technologie des Internets der Dinge
Die Technologie des Internets der Dinge (IoT) umfasst in ihrer Kerndefinition zahlreiche Funktionen. Ihre Anwendung im Stromnetz ermöglicht zudem Überwachungs- und Identifizierungsfunktionen durch die Entwicklung entsprechender Protokolle für verschiedene Gerätetypen im Stromnetz und in Sensoren. Mit Unterstützung des Unternehmens konnte der Intelligenzgrad des Stromnetzes verbessert werden. Da die IoT-Technologie im Stromnetz die Interaktion zwischen Mensch und Maschine ermöglicht, trägt sie maßgeblich zur Steigerung der Wahrnehmungs- und Intelligenzfähigkeit des Stromnetzes bei.
3.4 Anwendung der 5G-Technologie
Mit dem Aufkommen des 5G-Zeitalters hat die Internettechnologie dank dieses Hochgeschwindigkeitsnetzes deutlich schnellere Informationsinteraktionsmöglichkeiten erreicht. Neben hoher Übertragungseffizienz ermöglicht 5G auch schnellere Reaktionszeiten und größere Speicherkapazitäten in der Gerätekommunikation. Durch den Einsatz von Audio-Slicing-Technologie lässt sich die während der Kommunikation entstehende Verzögerung effektiv reduzieren, was eine gute Grundlage für die automatische Steuerung von Geräten im Stromnetz schafft. Beispielsweise kann Voice-Slicing die Kommunikationsplanung und Notfallfunktionen verbessern. Mit der zunehmenden Verbreitung von 5G beschleunigt sich die Informationsinteraktion im allgegenwärtigen Internet der Dinge (IoT) der Stromversorgung stetig. Durch die effektive Verknüpfung verschiedener Informationstechnologien wurde die Intelligenz der Geräte deutlich gesteigert. Gleichzeitig verfügen die Geräte über Analysefähigkeiten, die eine wichtige technische Grundlage für die Entwicklung intelligenter Stromnetze bilden. Darauf aufbauend entstehen neue Geschäftsformen und -modelle, die ein optimales technisches Umfeld für die Entwicklung intelligenter Stromnetze schaffen.
3.5 Blockchain-Technologie
Unter den zahlreichen technischen Anwendungen des allgegenwärtigen Internets der Dinge (IoT) im Energiesektor stellt die Blockchain-Technologie eine neue Technologie dar, die Informationsübertragung, Verschlüsselungsalgorithmen und weitere verwandte Funktionen integriert. Gleichzeitig bietet die in der Blockchain enthaltene Datenverbindungstechnologie während der Datenverarbeitung hohe Rechenleistung und ermöglicht verteilte Speicherung. Dies führt zu verbesserten Abrechnungseigenschaften bei der Netzwerkintegration. Die Technologie kann zur Verschlüsselung relevanter Informationen eingesetzt werden. Aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften ist es Dritten während der Informationsverschlüsselung nicht möglich, die verschlüsselten Inhalte einzusehen oder zu entschlüsseln, was einen wichtigen Beitrag zur Informationssicherheit leistet. Der Einsatz der Blockchain-Technologie im Energiesystem kann die Sicherheit von Unternehmensdaten effektiv gewährleisten. Insbesondere für Energiehandelsplattformen kann sie die Sicherheit der Informationsinteraktion und der Transaktionen sicherstellen und gleichzeitig die Risiken im Sicherheitsbereich sowie die damit verbundenen Kosten effektiv reduzieren.
3.6 Künstliche Intelligenz
Die in Energiesystemen eingesetzte Technologie der künstlichen Intelligenz (KI) vereint zahlreiche fortschrittliche wissenschaftliche und technologische Grundlagen. Ihr Hauptziel ist die effektive Integration verschiedener Fähigkeiten, die in der menschlichen Intelligenz angelegt sind, sodass Geräte über menschenähnliche Denkprozesse verfügen. KI ist selbstständig lernfähig, und ihre Lernfähigkeit verbessert sich stetig mit steigendem Intelligenzniveau. Durch die kontinuierliche Verbesserung ihrer Lernfähigkeit lässt sich ihr kognitives Niveau effektiv steigern. Die größte Stärke der KI liegt darin, dass sie Lernprozesse in verschiedenen Bereichen auf einem einzigen Gerät realisieren kann. Mit der kontinuierlichen Verbesserung dieser Lernfähigkeit hat sich das Intelligenzniveau von Computerplattformen und Robotern erheblich erhöht. Der Einsatz von KI zur Analyse relevanter Daten im Energiesystem ermöglicht es, verborgene Gefahren und Probleme im Stromnetz innerhalb kürzester Zeit zu erkennen und entsprechende Verbesserungen vorzunehmen. Dies trägt zu einer zuverlässigeren Verteilung elektrischer Energie bei.
Aufgrund ihrer multidisziplinären Natur kann die KI-Technologie ein umfassendes Entscheidungssystem auf Basis relevanter Daten aus dem Stromerzeugungsprozess sowie meteorologischer und geografischer Daten aufbauen. So werden frühzeitig Warnungen ausgegeben, bevor es zu Beeinträchtigungen oder Ausfällen im Stromnetz kommen kann, wodurch die Auswirkungen von Störungen effektiv reduziert werden. Gleichzeitig werden Erkenntnisse aus Soziologie, Ökonomie und Psychologie genutzt, um das Stromverbrauchsverhalten der Nutzer zu analysieren. Dies verbessert die Betriebsabläufe von Energieversorgungsunternehmen und senkt den Energieverbrauch.
3.7 Andere Technologien
Zusätzlich zu den oben genannten Haupttechnologien umfasst das allgegenwärtige IoT-System (Internet der Dinge) im Energiebereich auch verwandte Technologien wie Wahrnehmungslernen, Informationsinteraktion und Edge Computing. Es nutzt die von den in den Energieanlagen integrierten Sensoren erfassten Daten zur Analyse des Netzbetriebs. Überwachung und Analyse erfolgen unter Einsatz von Endgerätesicherheitstechnologien, um sicherzustellen, dass das IoT während der Kommunikation nicht von Dritten manipuliert oder zerstört wird und somit die Informationssicherheit bei Datenverbindungen und -interaktionen gewährleistet ist. Durch die kontinuierliche Integration dieser Technologien lassen sich Intelligenz, Interaktionsfähigkeit und Datenverarbeitungskapazität des Energiesystems effektiv verbessern, was maßgeblich zum Aufbau eines Energieökosystems und zur Erhöhung der Informationssicherheit beiträgt. Die Stärkung der Wahrnehmungsfähigkeit und der Steuerung des Stromnetzes sowie die umfassende Integration und Verwaltung verschiedener Geräte und Systeme führen letztendlich zur kontinuierlichen Optimierung und Verbesserung des Elektrifizierungsgrades, der Energienutzung und der Intelligenz des Energiesystems.
4. Entwicklungstrend des allgegenwärtigen Stromnetzes im Internet der Dinge
(1) Energieversorgungsunternehmen sollten ihre Management- und Plattformkapazitäten im täglichen Betrieb kontinuierlich stärken und ihre Kernwettbewerbsfähigkeit durch die aktive Einführung fortschrittlicher Technologien und Ausrüstungen ausbauen. Bei der Entwicklung neuer Energienetze ist eine effektive Planung auf Basis der jeweiligen Betriebsbedingungen unerlässlich, um potenzielle Sicherheitsrisiken zu minimieren. Da das flächendeckende IoT-System im Energiesektor ein neues Geschäftsmodell darstellt, wird der Systemaufbau von Technologien und Szenarien beeinflusst. Daher ist es notwendig, entsprechende Standards und Standardisierungsplattformen zu entwickeln und gleichzeitig die Plattformsicherheit zu erhöhen, um sichere und qualitativ hochwertige Produkte zu gewährleisten.
(2) Beim Aufbau eines flächendeckenden Strom-Internet-of-Things-Systems ist es notwendig, die Konvergenzmethoden kontinuierlich zu optimieren, den Einfluss externer Faktoren und verschiedener Risiken im Geschäftsprozess zu reduzieren und die Wirtschaftlichkeit der Unternehmen zu steigern. Durch die aktive Preisoptimierung bei der Stromübertragung und -verteilung können wir die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen stärken, die Energieverbrauchsmuster optimieren und auf Basis der unterschiedlichen Verbrauchsgewohnheiten der Nutzer entsprechende Produkte entwickeln. Gleichzeitig sollten wir den Plan für den Aufbau des dualen Stromnetzes auf Grundlage der Informationen aus der Big-Data-Technologie aktiv und wissenschaftlich anpassen, um so die Qualität der Dienstleistungen des Stromnetzsystems zu verbessern.
5. Schlussfolgerung
Die Entwicklung des allgegenwärtigen Strom-Internets der Dinge hat dem Aufbau und der Innovation von Energiesystemen einen enormen Schub verliehen. Da es sich beim allgegenwärtigen Strom-Internet der Dinge um ein neues Produkt handelt, ist es notwendig, die Anwendungsbereiche im Zusammenhang mit diesem Internet der Dinge eingehend zu untersuchen.
Technologie wird eingesetzt, um den Aufbau und die Entwicklung des allgegenwärtigen Strom-Internets der Dinge zu fördern. Zukünftig wird der Aufbau dieses Systems auf dieser systematischen und intelligenten Entwicklung aufbauen. Neue Technologien wie Big Data und Cloud Computing werden die Entwicklung des allgegenwärtigen Strom-Internets der Dinge maßgeblich unterstützen und dadurch die Betriebssicherheit des Stromnetzes meines Landes verbessern.
Referenzen:
[1] Acrel Enterprise Microgrid Design and Application Manual. Version 2022.05
Veröffentlichungsdatum: 06.05.2025