杜明芳：绿色智慧城市与泛在能源物联网
共 3285字，需浏览 7分钟
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2021-04-15 07:16
绿色智慧城市定义: 贯穿绿色发展和生态文明理念，以人工智能、5G、区块链、自动控制、信息物理系统（CPS）等为技术支撑的现代城市，包含绿色智慧能源互联网、绿色交通、绿色制造、绿色建筑等核心业务领域，具有智能+、泛在物联、经济节能、生态宜居等显著特征。（杜明芳）
基于绿色智慧能源互联网构建的绿色智慧城市如图3-3-5所示。绿色交通、绿色制造、绿色建筑是绿色智慧能源互联网的核心支撑性业务领域，也是构成广义能源互联网的核心板块。
图3-3-5 基于能源互联网的绿色智慧城市
绿色智慧城市的技术要素主要包括：AI、5G、自动化、云。大数据是流转于这些技术之间的另一核心要素。从业务视角分析，绿色智慧城市包括：绿色产业、绿色设施、绿色环境、绿色运营几个核心板块，如图3-3-6所示。
图3-3-6 绿色智慧城市的核心组成要素
绿色智慧城市的发展演进历程可用图3-3-7表示。
图3-3-7 绿色智慧城市发展演进历程
基于能源节点，层层扩展，经由能源互联网和泛在智能物联城市，可达绿色智慧城市。如图3-3-8所示。
图3-3-8 基于能源互联网的绿色智慧城市
从5G和AI综合的角度来看，5G为城市提供了无处不在的连接，AI则为城市提供了无处不在的智能，二者的结合，再融合城市业务系统，便奠定了泛在智能物联城市的基础，如图3-3-9所示。
图3-3-9 基于5G+AI的泛在智能物联城市
从5G出发构建泛在智能物联城市的基本路径如图3-3-10所示。
图3-3-10 基于5G的泛在物联城市
城市的数字化、智能化转型纷繁复杂，没有任何一种技术可以独立支撑城市数字化，一定是多种技术的组合。当前，“5G+AI”已经成为一个城市转型为智慧城市的最基本技术手段。
泛在能源物联网
能源互联网（Internet of Energy）：综合运用先进的电力电子技术, 信息技术和智能管理技术, 将大量由分布式能量采集装置, 分布式能量储存装置和各种类型负载构成的新型电力网络、石油网络、天然气网络等能源节点互联起来, 以实现能量双向流动的能量对等交换与共享网络。
泛在电力物联网是围绕电力系统各环节，充分应用移动互联网、物联网、人工智能等现代信息通信技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征。
图3-3-11 泛在电力物联网全景图
泛在能源物联网是包含泛在电力物联网但比其范畴更宽的概念，它是指围绕能源系统各环节，充分应用移动互联网、物联网、人工智能、云计算、大数据、智能控制等现代信息化技术，实现能源系统各环节泛在智能互联、全面状态感知、高效信息处理、精准实时控制、智能人机交互、高效智能决策的智慧能源系统。
泛在能源物联网是包含泛在电力物联网但比其范畴更宽的概念，它是指围绕能源系统各环节，充分应用移动互联网、物联网、人工智能、云计算、大数据、智能控制等现代信息化技术，实现能源系统各环节泛在智能互联、全面状态感知、高效信息处理、精准实时控制、智能人机交互、高效智能决策的智慧能源系统。
泛在能源物联网用到的主要通信技术简介如下。广域无线连接主要由授权频谱网络及非授权频谱网络两种连接方式构成。在国内，授权频谱网络主要指的是几大运营商广泛部署的基于3GPP支持的2/3/4/5G蜂窝通信技术的网络。在运营商网络中，NB-IoT（窄带物联网）与eMTC(增强机器类通信)均属于LPWAN（low-power Wide-Area Network, 低功耗广域网）技术，具备成本低、能源消耗少、覆盖广等优势。NB-IoT构建于蜂窝网络，可进一步降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT具有强链接、超低功耗、深度覆盖、安全性强、稳定可靠的特点。eMTC同样具有以上特点，两者之间的核心区别在于，eMTC在时延和吞吐量有较大优势,成本相对较高。现阶段，对吞吐量和时延性的要求尚未达到快速发展阶段，NB-IoT的部署比eMTC更加广泛，长远来说 ，NB-IoT与eMTC是以运营商为主体的授权频谱光广域无线网络的两种互补的LPWAN技术。未授权频谱网络可以理解为企业自建网络，包括LoRa、Sigfox等技术。未授权频谱网络中LoRa与授权频谱的NB-IoT及eMTC是国内主流的LPWAN技术，尤其使前两者近年来部署最为广泛的两类物联网。由于LoRa的覆盖广、功率低、高稳定性的特点，其是最广受欢迎的为授权频谱物联网技术。国内物联网网络通信发展的大部分份额是广域无线网络，也就是NB-IoT与LoRa所代表的两种参与模式。NB-IoT是运营商建网，参与方不需要考虑基站建设，参与门槛低，但网络质量与组网情况（深度、密度）均受到运营商制约，数据也要经过运营商，存在保密性安全性的风险。LoRa则由业主进行自主组网，可自由把控网络质量，控制网络资源及数据资源，但投入较大，需考虑基站建设及配套设施。
与智能电网比，能源互联网、泛在能源物联网包含的东西要更多，试图把各种能源形式组合成一个超级网络。包含了智能通信、智能控制，人工智能，智能电网、智能交通等众多智能与绿色概念。能源互联网的实现需要具备以下三个核心要素：（1）互联网技术的支撑。通过大数据、云计算以及物联网等先进信息技术构建多能融合能源网络，以此连接供求两端，实现能源流、能量流和信息流互联互通，用户可以及时了解电能的供给和需求数据。（2）可再生能源的充分利用。能源互联网需要一个载体，能够将诸如风能、太阳能和生物能等新能源突破地域和环境限制输送到各类用户，并将多余的能量有效的储存。（3）有效的商业模式。能源互联网是一个开放、融合和互动的平台，也是现在商业主体投资的新热点，能源市场的逐渐开放会吸引更多的参与者，在市场的激烈竞争中打造以用户为中心，以数据为核心，以技术为驱动力，以创新为契机的商业模式经营理念。
与智能电网比，能源互联网、泛在能源物联网包含的东西要更多，试图把各种能源形式组合成一个超级网络。包含了智能通信、智能控制，人工智能，智能电网、智能交通等众多智能与绿色概念。能源互联网的实现需要具备以下三个核心要素：（1）互联网技术的支撑。通过大数据、云计算以及物联网等先进信息技术构建多能融合能源网络，以此连接供求两端，实现能源流、能量流和信息流互联互通，用户可以及时了解电能的供给和需求数据。（2）可再生能源的充分利用。能源互联网需要一个载体，能够将诸如风能、太阳能和生物能等新能源突破地域和环境限制输送到各类用户，并将多余的能量有效的储存。（3）有效的商业模式。能源互联网是一个开放、融合和互动的平台，也是现在商业主体投资的新热点，能源市场的逐渐开放会吸引更多的参与者，在市场的激烈竞争中打造以用户为中心，以数据为核心，以技术为驱动力，以创新为契机的商业模式经营理念。
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