当前,我国新型电力系统建设正在向纵深发展,电网调度精准性、生产运维智能化、应急处置时效性等要求不断提升。空间信息技术以全域感知无死角、广域协同高效率的独特优势,展现出在电力系统中的应用前景与实践价值。
从卫星遥感的全域监测,到无人机的立体巡检;从数字孪生的精准仿真,到多源数据的智能处理,目前我国电力空间信息技术体系已初步建成。但与此同时,这一技术在电力领域的应用也暴露出一定问题,数据传输和处理效率低、无人设备载荷和智能化要求高、“产学研用”脱节的难题困扰电力空间信息技术进一步发展。
■■技术推广持续加速
国网电力空间技术有限公司数据中心副主任王佳颖介绍,空间信息技术利用空天平台搭载传感器,对目标空间环境开展实时、多源的信息感知,综合利用网络通信、云计算、大数据、人工智能等数字技术,开展对空天数据的一体化处理、分析和应用,是多个领域进行监测预警和应急处置的重要技术手段,相对于地基方式具有天然优势。
近年来,卫星技术在各行业中的应用不断推广;低空经济增长迅速背景下,飞行器向电动化、无人化、智能化方向迅速演进;搭载在空天平台上的相机、雷达也向高效能、小型化、多任务的方向快速发展。底层相关技术的快速演进,带动了空间信息技术的爆发式增长,规模化技术体系和产业生态逐渐形成,让空间信息技术在各行各业中的深度应用成为可能。
IEEE PES电力系统通信与网络安全技术委员会(中国)主席王继业指出,电力是空间信息技术创新与应用的重要领域。“电力系统点多面广、要素众多、系统复杂,电力空间信息技术可以实现物理电网在数字空间的精准映射、状态同步,支撑业务在数字世界中进行预测、仿真、决策等。”
王佳颖表示,当前空间信息技术对电网运行和发展的支撑能力正逐渐显现。“电力空间信息技术在新能源的出力预测、负荷侧精细化管控、灾害预警、数字孪生等多个场景都发挥着关键作用。不过,这一技术的引入也对电网空天感知的覆盖能力、空间信息处理与分发的时效性、空间数据管理与安全机制提出了更高要求。”
■■落地电力场景
“从卫星遥感的全域监测到无人机的立体巡检,从数字孪生的精准仿真到多源数据的智能处理,我国已构建起覆盖‘天基—空基—地面’的电力空间信息技术体系。”国网电力空间技术有限公司总经理孙大雁表示,这一体系正全面支撑新型电力系统在调度运行、生产运维、应急处置、数字化建设等核心领域的变革。
王佳颖表示,在空天地一体化电网信息感知与传输技术领域,国网电力空间技术有限公司已整合141颗遥感卫星资源,实现跨平台协同调度,有力支撑输电通道管控、毫米级地质形变监测和灾害预警,近期在西藏定日地震灾情监测、河北承德和北京密云水灾监测上发挥重要作用。在低空领域构建起“直升机+中大型无人机”的立体巡检网络,完成青藏高原四大联网工程骨干网架航空巡检100%全覆盖。
北京煜邦电力技术股份有限公司(以下简称“煜邦电力”)技术总监谭弘武表示:“当前电网规模快速增长,但运检人员数量相对稳定,信息获取、状态感知和作业方式相对传统,自动化程度低且人力投入大。”他进一步表示,煜邦电力将近年兴起的具身智能与智能体技术相结合,为大模型添加“可行动的躯体”。采用云边端协同计算架构,云侧将电力行业大模型压缩下发至场站边缘计算装置,边缘融合无人机、巡检机器人等分布式终端采集的图像、视频流、红外等数据,通过大小模型协同计算,实现对设备缺陷、人员行为、环境隐患的全景智能分析。
■■深化应用仍存挑战
王佳颖预计,未来,人工智能技术将进一步推动空间信息技术深化服务电网。“随着多模态大模型与智能体深度嵌入,具身智能与人机协同联动突破,人工智能技术正深度重塑空间信息技术在电网领域的应用范式,驱动空天平台从数据采集向智能决策跃升,空间信息技术逐步由态势感知向主动防御跨越,算力基础设施也向弹性化+自主可控迈进,可为电网提供更加自进化、自适应的时空智能服务。”
不过,当前空间技术在电力行业中的应用也有难题待解。王继业指出,在时空连续性、实时性及分辨率方面,不同数据源的时间基准和空间坐标系存在差异导致连续性较差,高分辨率数据传输与处理压力巨大,现有通信带宽难以支撑海量数据快速传输。同时,无人机、机器人、机械臂等电气辅助工具逐渐代替人工作业,但这也为其有效载荷及智能程度提出更高要求。此外,电力空间信息技术所布设的传感器暴露在开放环境中,网络和数据安全易受威胁,保障数据传输与存储安全将成为电力空间技术未来发展重要的趋势。
有分析指出,当前空间信息技术在电力领域的应用仍存在“产学研用”脱节现象,既懂空间信息技术又熟悉电力系统的复合型人才非常稀缺,学术上的理论成果难以快速转化为产业界的实用技术,需着力推动理论研究与产业实际应用紧密结合、相互促进,共同提炼科学问题,加速成果转化。