將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于EPES帶來(lái)了一些優(yōu)勢(shì)，但也存在一些弱點(diǎn)，如連接性、電源管理、傳感復(fù)雜性和安全性。為了克服這些挑戰(zhàn)，采用了各種方法來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)“智能網(wǎng)絡(luò)安全電力網(wǎng)絡(luò)”的愿景。

連通性的挑戰(zhàn)

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備包含多種連接協(xié)議，如Wi-Fi、ZigBee和BLE，用于傳輸數(shù)據(jù)。這些協(xié)議運(yùn)行在相同的頻段上，即2.4 GHz，這可能會(huì)產(chǎn)生干擾并導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量顯著下降。為了克服這一挑戰(zhàn)，部署了無(wú)線融合模塊，這可以處理多個(gè)協(xié)議并避免共存的挑戰(zhàn)。

智能電機(jī)控制

空調(diào)（圖 1）是電網(wǎng)中的主要耗電設(shè)備。雖然具體的能效標(biāo)準(zhǔn)因地區(qū)而異，但所有設(shè)計(jì)都需要實(shí)施先進(jìn)的電機(jī)控制和功率因數(shù)校正 (PFC) 算法，以達(dá)到目標(biāo)額定值并滿足功率因數(shù)規(guī)格。

控制空調(diào)中的每個(gè)電機(jī)（壓縮機(jī)、冷卻風(fēng)扇）可能需要一個(gè)以高達(dá) 20kHz 的頻率運(yùn)行的控制環(huán)路。另一方面，PFC 通常需要高達(dá) 50kHz 的工作頻率。因此，為了可靠地實(shí)施多個(gè)高頻控制環(huán)路，微控制器(MCU) 必須能夠在幾乎無(wú)延遲的情況下迅速高效地處理計(jì)算。?

智能數(shù)字電源

對(duì)于數(shù)字電源，目標(biāo)是更高效地創(chuàng)造可再生能源，以及更高效地轉(zhuǎn)換和使用能源。例如，太陽(yáng)能市場(chǎng)趨向于從集中式大功率光伏逆變器轉(zhuǎn)向分布式低功率太陽(yáng)能系統(tǒng)，例如微型逆變器和功率優(yōu)化器。通常，每幾個(gè)太陽(yáng)能電池板安裝一個(gè)此類(lèi)微型逆變器和功率優(yōu)化器，用于在復(fù)雜的日光條件下產(chǎn)生更低的能量損失和更高的效率。當(dāng)在太陽(yáng)能系統(tǒng)中添加更多此類(lèi)模塊級(jí)電力電子設(shè)備時(shí)，實(shí)時(shí) MCU 需要具有低成本，但仍要足夠強(qiáng)大，以便對(duì)其控制下的每個(gè)太陽(yáng)能電池板執(zhí)行最大功率點(diǎn)跟蹤。

全球范圍內(nèi)能源利用需求不斷增長(zhǎng)，因此需要高效、緊湊和穩(wěn)定的電源。這一要求已經(jīng)給電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了挑戰(zhàn)：既要提供功率密集型設(shè)計(jì)，又要滿足“尺寸足夠小但性能高”系統(tǒng)的效率和快速瞬態(tài)響應(yīng)需求。此外，推動(dòng)將現(xiàn)有的模擬設(shè)計(jì)數(shù)字化以提高可擴(kuò)展性，也引發(fā)了對(duì)低成本、高性能實(shí)時(shí) MCU 解決方案的需求。

網(wǎng)絡(luò)安全的挑戰(zhàn)

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備為節(jié)約能源，通常在處理能力上受到限制，這使得設(shè)備一旦連接到互聯(lián)網(wǎng)，就很容易成為攻擊者的弱小目標(biāo)。最常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)攻擊類(lèi)型包括分布式拒絕服務(wù)(DDoS)攻擊和勒索軟件。過(guò)去發(fā)生過(guò)很多類(lèi)似Mirai僵尸網(wǎng)絡(luò)攻擊的事件，影響了超過(guò)10萬(wàn)個(gè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。通過(guò)使用氣隙網(wǎng)絡(luò)、大管道、異常檢測(cè)方法和流量過(guò)濾等安全技術(shù)，可以減少此類(lèi)DoS攻擊。

總而言之，電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化是前進(jìn)的道路，因?yàn)槠涮峁┝死妫瑹o(wú)論是在貨幣方面還是在可持續(xù)性方面。物聯(lián)網(wǎng)在改變EPES方面發(fā)揮著重要作用，這也為研究人員開(kāi)辟了一個(gè)令人興奮的創(chuàng)新領(lǐng)域。?