從魏橋現象看市場條件下智能電網家域網的功能設計

摘 要：文章以魏橋現象為分析對象，分析了在電力市場環境下，各利益方的利益訴求，以及各方在智能電網家域網建設過程中可以發揮的作用。并以魏橋模式作為參照體系，闡述了各利益方應如何根據居民的消費傾向和投資能力，針對性進行智能電網家域網功能設計。最后，結合智能家居和智能小區建設，分析智能電網家域網的其他功能設計。

關鍵詞：智能電網；家域網；市場電力；功能設計

1 緒論

1.1 智能電網家域網的概念

[文獻1]指出：智能電網用戶端是指電網公司計量電表出口以下對電能進行傳輸、分配、使用，控制、保護、能源管理以及家電等用電設備在內的所有設備及系統。用戶端的定義通常被分割為家庭用戶（20kW以下）、商用樓宇（20-200kW）和工業（200kW以上）三個子部分。智能電網家域網是指智能電網用戶端中的家庭用戶部分。

家域網的關鍵技術包括智能化配電與控制技術、工業通信技術、數字化表計技術、能源管理技術、用戶端儲能設備和分布式能源接入技術、電動汽車充電技術、電網與用戶互動技術等。發展智能電網家域網，是在電網公司與家庭用戶之間建立互動關系，用市場方式基于實時電價機制，提高峰谷電價比，實現電能的削峰填谷，提高電力設施平均負荷率。同時，家域網能源管理系統檢測電網數據，包括浮動電價、峰谷時間等，在用電低谷電價較低的時候讓儲能設備和電動汽車充電，反之則通過自備的分布式能源系統向電網供電，幫助電網平衡峰谷，同時也在峰谷電價差中間獲取經濟利益。

圖1 智能電網家域網能源管理系統框架

在上圖框架中，一個重要的能源服務接口是電網公司的能源服務接口，它使電網公司能控制由它托管的家域網設備，并能提供該家域網設備的實時能源使用信息。在消費者住宅內可能還要安裝附加的能源服務接口，由它生成附加的邏輯家域網。這些能源服務接口能通過替代的通信網絡，與托管的家域網設備通信。

1.2 魏橋模式

眼下最熱門的家庭用電模式就是魏橋模式。魏橋模式是指山東鄒平縣魏橋創業集團在電力建設運營方面的一些做法。包括：大規模建設多機組、多形式的自備電廠，并在電廠之間建設聯絡線形成獨立電網。在滿足自己用電的同時，以低電價將大約四成電量出售給了集團外用戶。這些用戶有兩塊電表，分別接在魏橋電網和國家電網上，只有魏橋電網斷電時才用國家電網的電。為了能讓魏橋模式立足，魏橋集團曾與國家電網公司發生過多次激烈的沖突。最大規模的武斗發生在惠民縣李莊，沖突焦點是魏橋集團欲將電輸往惠民縣，共有近千人參與這次武斗，被稱為李莊聚眾。魏橋現象曝光后，有消息稱國家電網與魏橋集團達成了共識，欲重新聯網實現雙方互利共贏。據稱魏橋集團關停了原來的小機組，正準備建設6臺30萬千瓦的機組。

1.3 魏橋模式的本質

我們先比較魏橋電廠與全國最大自備電廠寶鋼電廠。寶鋼集團擁有3臺350MW的燃煤機組和1臺150MW的燃氣-蒸汽聯合循環機組，機組按電網公司調度指令發電，共同維護電網安全，所發電量主要用于滿足自身需要，當超過本企業用電時按約定的上網電價賣給電網公司，當不夠時以工業電價從電網公司買電。這顯然與魏橋模式大相徑庭。我們再對比一下魏橋電網和電網公司及其他統調發電企業：

[文獻11]指出：自備電廠低成本很大程度上未計各類輔助服務費用補償、其他電力建設的費用分攤，未安裝火力發電需配套的環保設施。

大電網的出現，使高電能質量、高供電可靠性成為可能。為建設大電網，電網企業投入了大量人力和物力進行運行維護。自備電廠在與電網聯網后，電網無償地為企業自備電廠提供調頻、穩壓等輔助服務，而這些輔助備用服務的費用相對于電量費用來說是高昂的。同時自備電廠為本企業供電同時，電網無償為其提供等容量備用。自備電廠只在事故或檢修時才需要電網的電力，也就是說電網更多地是處于備用狀態，因此電網的備用容量因自備電廠的存在而減少。在現行政策下，在電價測算時基本上沒有考慮將這部分成本讓自備電廠承擔，而是直接攤入電網成本。自備電廠也不為電網的穩頻穩壓和占用備用容量進行補償，嚴重損害了電網、獨立電廠和其他客戶三者的利益。

所以魏橋模式的本質就是通過逃避各類社會義務，違法經營以獲取最大利益，再以低電價為手段吸引低端用戶，通過這些用戶的投機行為，讓國家電網公司無償地為提供調頻、穩壓等輔助服務。魏橋事件的后續發展其實就是回到寶鋼模式。

2 市場條件下煤電企業面向家域網的相關功能設計

魏橋模式的最顯著的特征就是煤電企業直供居民用電市場。利用居民這類低端投機用戶，完成其調峰調頻功能。而作為回報，用戶也得到了較低的電價。這與1.1節中家域網的功能設計非常像似，那么家域網的功能在電力市場環境下能實現嗎？它符合各方利益嗎？

2.1 煤電機組的特點分析

[文獻15]提到：鐵嶺電廠300MW機組，滿負荷時標煤耗為320g/kW·h，負荷率為60%時增加到350g/kW·h。如果負荷率更低就要投柴油助燃，柴油發電成本比煤高一倍。另外低負荷還會帶來鍋爐結焦、熄火等等問題。因此煤電機組效益與負荷率成正比。煤電機組的另一特點是冷啟動耗時6小時以上，而煤電裝機容量占了全國總裝機容量的66.9%，是電網旋轉備用容量的最主要供應者，所以即便虧損也不能隨便停機。

負荷率的高低取決于用電負荷。用電負荷與機組設計參數越匹配，機組的效率越高，可提供的電價也越低。一直以來，作為電力市場最主要參與主體的發電及用電方常常受制于處于中間環節的電網調度的遏制，電網公司獨家買賣電的特權，無形中增加了發電廠運行經濟效益的不確定性。因此不難理解為什么會發生李莊聚眾了。

2.2 煤電企業直供居民用戶的可行性分析

既然自建電網已被相關法律禁止，那么向用戶直供電，通過改變用戶用電方式以提高機組效益，就成了煤電企業的唯一希望。但大工業用戶直供的進展并不順利，原因如下：

（1）與國家節能降耗政策相背離且擾亂市場秩序。[文獻16]認為，在輸配分開前推行電力直購，直購價格與傳統的目錄電價同時存在將擾亂電力市場價格體系，成為電力供求平衡中的不確定因素。一旦涉及國家產業調整的高能耗用戶執行直購電價，必將增加其利潤并刺激其擴大生產規模。

（2）對供電企業的利潤影響很大。[文獻17]提出：供電企業的電力銷售收入占其收入90%以上。其中大工業用戶約占總戶數1%，售電量約占70%。普通工商業、機關事業單位約占總戶數10%，售電量約占20%。居民用戶約占總戶數90%，售電量約占10%。在大工業用戶電價較高的情況下，其售電量決定了供電企業的利潤。

（3）從輸配電成本來看，大用戶電壓級別高、用電量大和負荷穩定，輸配成本較低。而居民用戶負荷不穩定，線損大調度管理成本很高。一旦大用戶以專線直購模式被挖走，整個電網的穩定性會下降。

居民用電屬于生活消費的性質，不涉及排放控制和產業調整。而且不可能自建電源與電網公司競爭，是弱勢群體。因此保障居民用電又是政府所注重的民生工程。現行體制下，政府采取了電價交叉補貼的方法來降低居民用電價格。但造成了居民用電越多電網公司補貼越多的弊端。因此煤電企業直供居民用戶從理論上講是可行的。

2.3 以煤電企業為主導的家域網托管中心的功能設計

魏橋模式就是一個托管中心的雛形。家域網所定義的發電企業家域網托管中心則須具備以下功能：

（1）與電網公司的替代電量交易市場接口的功能。在機組發生非計劃停運或計劃檢修時，由電網公司來組織替代電量。

（2）與電網公司的輸配電管理系統接口的功能。直供需要防止電力輸送阻塞的發生，并實時地與電網公司結算輸配電費用。

（3）用戶電價的管理功能。電價是發電商主要的市場競爭手段，定價依據包括：本企業發電成本、電網公司輸配電服務費用、購買替代電量費用等等。同時電價是根據機組的狀態而變動的，還要配套通訊和控制手段以支持用戶與機組互動，達到節能減排的效果。

3 市場條件下電網公司面向家域網的相關功能設計

3.1 電網公司向發電商開放居民用電市場的可能性分析

煤電企業直供居民用戶，對雙方都有利，那對電網公司有利嗎？

3.1.1 向發電商開放居民用電市場是建立堅強智能電網的需要2003年美國東北部和加州發生大面積停電，影響5千萬人生活損失300億美元，所以電網的穩定是電網公司生存的最重要條件。

全國居民生活用電量占全社會用電量的比重，從2005年的11.4%上升至2010年的12.22%，將來還會上升。目前這部分負荷是反調峰的。在電網統一調度的條件下，采用統一的峰谷時段和電價，不可能完全解決電網調度管理難度大的問題，反而有增加電網崩潰的風險的可能：

（1）一旦發生居民對電價反應過度，阻塞情況會很嚴重。[文獻18]指出：反應過度體現在負荷曲線上就是高峰時段負荷大幅減小，低谷時段負荷大幅增加，造成系統高峰時段和低谷時段倒置，調峰失敗的同時導致電網阻塞。如果由數個發電商來直供不同用戶，就可以錯開它們電價和切換時刻，從而避免電網阻塞。

（2）這種統一定價條件下，峰谷電價確定難度大、用戶響應效果不佳。[文獻19]指出：動態電價機制的一個基本目標就是將反映潛在生產成本的市場價格信號傳遞給終端消費者，讓消費者承載這種價格信號，從而使資源配置更有效。美國的峰谷電價比達到3以上，我國還不到2。一般來講峰谷電價比越高，越能削峰填谷。我國峰谷電價比低的主要原因是防止系統高峰時段和低谷時段倒置，導致電網企業利益受損。

放開居民用電市場之后，電網企業僅監管消費總量和線路阻塞，電價可隨行就市，讓供方自由競爭需方自由選擇，通過市場調節產生合理的電價體系，這樣會迫使用戶改變用電習慣，達到削峰填谷和節能減排的目的。而該市場一旦形成，將更有利于建設堅強的智能電網：

（1）由于單一煤電企業無法保證高可靠的供電，必須從電網購進替代電量，而居民用電總量并不低，因此替代電量交易市場會很大，從而使得容量備用服務能夠從替代電量交易市場中獲益。一旦所有的發電商參與到該市場中，自備電廠很有可能轉為公用電廠，全電網備用容量會大大提高，就會變得更加堅強。

（2）有市場就會有淘汰。魏橋那樣低電壓接入的小機組，由于無法接入更穩定、容量更大的高壓電網，因而無法從臨時替代電量交易市場中獲益，很快會被市場淘汰。[文獻20]指出：當電網發生短路故障時，接入的低電壓小機組不能對主網形成有效支撐，相反還影響自動裝置的投入，影響其它用戶的供電可靠性。

3.1.2 避免類似公關危機需要

魏橋事件對于電網公司來說是一次名利雙輸的公關危機，危機發生的原因如下：

（1）居民用戶對電力成本的知情權沒得到滿足。電價理應由成本決定。雖然《輸配電成本監管暫行辦法》使得電網企業的輸配電成本得以公開。但由于大用戶直供的進程被電網公司打斷，所以各個發電商在輸配電環節的詳細成本無法厘清。旋轉備用等輔助服務又是義務提供的，因此電網公司也算不出輔助服務成本。也就是說居民交的電費被用到哪里去了，沒人能精確地算出來。而電網公司的員工待遇卻早被被人精確地算出來了。

魏橋集團長期獨立地經營魏橋電網，盡管非法獲取電網公司的輔助服務，也不承擔環保等社會義務，但其他經營環節的成本倒是很透明，低電價和低薪酬更是深得民心，再經過媒體的扭曲放大，不但違法排污、非法經營的過錯無人提及，反倒在成本的問題上成了最權威的聲音。

（2）電網公司沒有為居民用戶提供適銷對路的電力產品。[文獻17]指出：根據用戶用電設備、生產性質和供電可靠性的要求，用戶的用電負荷和保證程度可分為三類：一類負荷：一旦中斷供電將造成重大政治影響或造成人身傷亡、設備損壞以及重大經濟損失（比如寶鋼）。這種負荷一旦離開大電網高質量的電力服務就無法生存。二類負荷：停電后將造成大量廢品或引起大量減產（比如魏橋集團紡織廠）。三類負荷：停電后造成的損失不大或沒有損失（比如居民用戶）。相比之下低價低質的魏橋電倒是更受居民歡迎。

居民用電是政府的重點民生工程，社會影響很大，因此地方政府對魏橋模式持歡迎的態度并不出人意料。媒體迎合民眾口味也是其一貫做法。只有向發電商開放居民用電市場，才能通過市場的力量，讓電價反映真實用電成本，并使居民用戶擁有為其量身定做的電力產品。從而防止此類公關危機的再次發生。

3.2 發電商直供居民用電市場監管中心的功能設計

3.2.1 交易模式的選擇

[文獻22]指出：直供電可分為兩種交易模式：一種不經過電網轉供的專線直購模式，指用戶和發電商自建專用輸電線路，合同電力通過專用輸電線路輸送給居民用戶。另一種是經過電網轉供的過網直購模式，是指用戶和發電商簽訂供電合同，合同電力通過電網的公用輸電線路輸送給用戶，用戶需要向電網交納過網費。

專線直購模式用在居民用戶上有幾個固有缺陷：

（1）單一發電商無法滿足用電可靠性需求。用戶只有多簽幾家發電商多拉幾條線路才能提高可靠性，但建設費用會成倍提高，而且輸電距離增加，線損也會增加。

（2）沒有電網公司的統一監管，類似魏橋集團的發電商會對階梯電價等政策進行變相抵制，非法獲利。

（3）在電費回收方面，委托電網公司回收電費遠比從頭打造一支售電隊伍來的合算。

因此發電商直供居民用電必須采用過網直購模式，并由電網公司來統一組織及實施，以達到全社會共贏。

3.2.2 發電商直供居民用電市場監管中心的功能設計

監管中心應當包含以下功能：

（1）實時輸配電管理的功能：對已發生阻塞故障進行實時控制；預防將要發生的阻塞故障；實時核算各用戶輸配電成本；管理輸配電設施的運行檢修；組織實施輸配電設施的建設。

（2）根據用電負荷的實時變化，對相應的發電商進行自動發電控制的功能。

（3）替代電量交易的功能：為計劃停運的機組編制替代電量計劃，組織落實并實施結算；對非計劃停運的機組，根據網上的備用容量，分配落實替代電量并實時結算。

（4）電費結算的功能：審批和管理發電商直供合同；為合同執行的過程保存電子證據，并實時結算電費；執行國家的節能減排政策，比如階梯電價等等。

（5）可中斷負荷的管理：可中斷負荷市場的合同簽訂；可中斷負荷的控制和調度，并保存相應的電子證據；可中斷負荷的合同執行。

（6）分布式電源的調度控制功能：分布式電源自動發電控制；分布式電源的維護管理；分布式電源的費用結算。

4 智能電網家域網相關產品的功能設計

4.1 智能電網家域網的功能

智能電網家域網的產品大體應該具有如下功能：

（1）電能計量功能：包括不可中斷負荷的用電分時計價、可中斷負荷的用電計價、分時（實時）電價發布、階梯電價提醒、電能質量監測、遠程實時抄表、用電信息及參數顯示。

（2）故障報警（預警）功能：包括家用電器用電事件報警、電網輸電阻塞報警（預警）、線路故障報警（預警）、線路定期檢修通知（提醒）等等。

（3）能源管理功能：包括用電數據采集、歷史數據管理、用電設備檔案管理和控制、費控管理、有序用電管理、用電情況統計分析、異常用電分析、電能質量數據統計分析、運行維護管理等等。

如果將全部功能推廣到所有家庭，那費用會很高也不現實。但解決節能減排的時間很緊迫。因此在建設中需要根據居民的消費和投資能力，以及他們對智能電網系統的穩定性和可靠性的貢獻，將家域網的建設劃分為基本型、中級型和高級型三個等級，分別開發出不同價位和功能的產品，這樣才可以盡快實現家域網的最基本功能。

4.2 從魏橋現象看基本型家域網的功能設計

從魏橋現象看，基本型必須具備降低電費功能。但魏橋的電價是長時間不變的，而分時（實時）電價是隨時變化的，因此基本型必須有電價實時發布功能。魏橋模式具有是改造費用低、只改動電表的特點。所以基本型的電價發布功能只能在智能電表上完成，其智能電表必須具備以下特點和功能：（1）低成本；（2）向電網公司發送信息的功能，以實現遠程計量和用電故障傳輸；（3）從電網公司接收信息的功能，以實現電價信息接收和輸配電故障預警；（4）面向用戶的低速單向信息發布功能，使用戶感知電價和輸配電故障信息；（5）供電故障的電子取證功能，以利直供合同的有效執行。

智能電表實現上述功能之后，從電網公司接收的信息就能通過無線方式或者電力線載波方式到達居民家中。在家中基本型還必須擁有一批智能用電設備實現以下功能：（1）電價的接收顯示功能；（2）輸配電故障預警的信息的接收顯示功能；（3）另外用戶還可以對家用電器進行智能化改造，使其在電價改變時能自動調整負荷。這樣電價和故障報警信息才能發揮出降低電費支出和提高供電質量的作用。

4.3 中級型智能電網家域網的功能設計

基本型只能被動接收相關信息并做出反應，但這些反應不會被供電方感知，無法在供電方的協調下錯峰運行，因此供電線路依然可能因過度反應而產生阻塞。阻塞一旦發生，供電方就會切除全部負荷來保證電網的安全。而對用戶來講有些負荷非常關鍵，是不可中斷的。另外的負荷則對供電可靠性的要求不高。這就是可中斷負荷，它是指在一定的條件下對停電事故可以容忍，并可以合約等方式允許有條件停電的負荷。

4.3.1 可中斷負荷的重要性

在家庭中，不論是蓄熱式電熱水器還是電動汽車，都可成為可中斷負荷。如果將可中斷負荷的控制權交給供電方，這樣就可以在大多數情況下實現限電不拉路，從而提高供電質量。可中斷負荷的作用不僅如此。[文獻23]指出：市場環境下的容量事故具有高度的不確定性和嚴重的后果，因此系統備用容量的合理配置問題受到廣泛關注，為了提高發電容量充裕度，既可購買發電側備用容量，也可以購買需求側可中斷負荷的可中斷權。作為緊急備用容量資源，特別是針對小概率高風險的容量事故，可中斷負荷參與備用服務市場的意義非常重大。在開放型的電力市場中，供電可靠性本身就是商品。而用戶提供可中斷負荷的成本遠比發電商提供備用容量的成本來的低，一方面使得居民用電成本會進一步降低。另一方面，如果系統備用容量僅由發電商來承擔，很可能會激勵發電商在備用緊張的情況下濫用市場力，破壞了備用市場的競爭充分性，從而提高全社會用電成本。

4.3.2 中級型智能電網家域網的功能設計

中級型最大特點就是可以進行需求側管理，使得居民用戶可以出售可中斷負荷的供電可靠性，來降低電費和提高供電質量，而且電網公司也可從中受益。中級型的功能設計包括如下內容：

（1）基本型的全部功能；（2）與電網公司和托管中心之間具有雙向、實時、高速的通訊通道；（3）基本實現4.1節提出的電能計量功能、故障報警（預警）功能、能源管理功能；（4）為供電方提供可中斷負荷的遙控、遙測、遙信功能，由供電方管控可中斷負荷。

4.4 高級型智能電網家域網的產品功能設計

基本型和中級型的共性是由煤電企業直供，煤電會大量排放溫室氣體，使全球氣候惡化。而智能電網的一個重要特點就是對清潔可再生能源的吸納能力有質的飛躍。那么清潔能源發電能夠直供家域網嗎？基本型和中級型不可能實現。水電企業和大型燃氣發電企業是確保電網安全、經濟、穩定生產的支柱，調度規則不允許它們直供用戶。我國核電以壓水堆為主，雖然設計成了可跟蹤負荷運行，但核電站點火到滿功率要幾天，同樣由滿功率到停堆也要幾天，很難調節，考慮到核安全核電都是只帶基本負荷。

作為可再生新能源主力的風能在我國非常豐富。據國家能源局估算，到2020年風電裝機容量有望達到1億千瓦左右。而總量達7.5億千瓦的海上風能則尚處在待開發狀態。截至2011年風電裝機容量已達到0.42億千瓦。但它們具有隨機性、間歇性、反調節性及波動大的特點。況且我國風能資源的主要分布地區遠離負荷中心，采用的是大規模集中接入電網的運行方式。超高壓、大容量、長距離、交直流混合送電影響受端電網安全運行的問題非常突出。多倫多大停電、紐約大停電、我國臺灣北部大停電都說明了這個問題。因此目前近1/4的風電設備處于空轉狀態，產能浪費問題日趨嚴重。

4.4.1 高級型智能電網家域網的特點

隨著居民生活水平的提高用電量會大增，全靠煤電提供肯定不可能，合理高效利用可再生能源勢在必行。使用這種類型的電能需要在用戶端有大的互補發電設備來支撐，才能保證電網運行安全。[文獻24]指出：互補發電是采用多種電源聯合運行，讓各種發電方式互為補充，通過它們的協調配合來提供穩定可靠的、電能質量合格的電力。互補發電在明顯提高可再生能源可靠性的同時，還能提高能源的綜合利用率。

因此高級型家域網的特點就是：擁有互補發電設備和技術，并由電網公司托管互補發電設備，從而能夠大規模吸納清潔可再生能源，并局部地參與區域電網調峰調頻。

4.4.2 互補發電設備的特點及相關技術

互補發電設備的特點有：（1）有足夠的調峰調頻能力且污染小。燃煤、生物質能和燃油發電的調峰能力不強且污染嚴重。（2）靠近居民區建設減少長距離送電對電網的影響，海洋能、地熱和潮汐能、水電和抽水蓄能電站受地理條件限制也不可行。（3）投資額度不能過大費效比要高。大中型燃氣發電機組，動輒上千萬的投資，肯定不現實。燃料電池成本過高。蓄電池能量轉換效率只有50%左右，成本超過300元/千瓦時，充放電壽命只有幾百次，費效比很低。

目前來看，分布式冷熱電聯供能源系統（也叫做微型燃氣輪機DES/CCHP）是適合這些條件的為數不多的互補發電技術之一。[文獻24]指出：微型燃氣輪機是以天然氣、丙烷、汽油、柴油等為燃料的超小型燃氣輪機。體積小，功率范圍是2kW～500kW。設備成本稍高于同級柴油機組（數千元到數萬元不等），維護費低，總體運行費用低于柴油機組。發電效率在滿負荷時為30%，半負荷時為10～15%，若實行熱電聯產，系統總效率可達80%以上。是目前最成熟、最有競爭力的分布式電源之一。[文獻25]指出：在非常規天然氣和智能電網快速發展的前提下，充分發揮工業、商住、居民終端用能需求，使冷、熱、電、汽負荷可以集成供應，并與電網調峰相結合，在系統技術和運作機制兩方面集成創新，能夠使得家域網成為接收風電、太陽能等等新能源的主力。在燃料供應方面，[文獻26]指出：根據《BP能源年鑒》數據，中國已探明儲量2.8萬億，探明儲采比29年。根據國家“十二五”規劃到2015年，供應量將從2010年的1000億立方米，提高到2600億立方米，占能源總量的8.3%，因此燃料來源是有保障的。在污染控制方面，[文獻27]指出：廣州大學城分布式能源項目，NOx排放與同規模常規燃煤發電廠相比減少了80%，SO2、粉塵的排放幾乎為零；CO2排放與同規模常規燃煤發電廠相比減少了70%。

4.4.3 高級型智能電網家域網的功能設計

綜上所述，高級型家域網的功能包括如下內容：

（1）中級型的全部功能；（2）連成網絡的智能水表、智能電表、智能燃氣流量表、供熱供冷表計、防燃氣泄漏系統、防火系統、遠程視頻監控設備以及電氣保護設備；（3）成熟的互補發電設備和技術，并由供電方管控該發電設備，實現自動發電控制；（4）與可再生能源發電企業聯網，接收實時供電能力的預測信息和發電故障預警信息；（5）與燃氣公司聯網，實現燃氣預定、接收供氣故障報警（預警）信息；（6）由電網公司托管中心實現對居民終端用能需求的冷、熱、電負荷的集成管理。

5 家域網中其他相關產品的功能設計

前面的側重點是提高電網穩定性和可靠性。功能設計的對象側重于已建居民住宅用戶。在現實中，家域網的建設作為一種個人消費行為，更多地會考慮居住環境的高效、舒適、安全、便利、環保，也就是智能家居所實現的功能。在設計對象中，融合智能家居的家域網建設更易得到新建住宅用戶的青睞。隨著城市化的延續，將來大多數人居住在城市的居民小區中。家域網的很多功能如果設計成由小區來集中提供，那么在建設和運維上會形成一定的規模優勢，性價比會提高很多。因此智能電網家域網的功能設計必然還會包括智能家居和智能小區的內容：

5.1 融合智能家居的智能電網家域網功能設計

[文獻28]指出融合智能家居的家域網還應該包括如下功能：

（1）遙控功能：可以讓你在外時也能查看并控制家用電器的運行。（2）設置場景氛圍功能：可以根據生活需要，通過組合使用各種電器設備營造出不同的場景氛圍。（3）預設控制設備功能：可以按照用戶預設的指示定時啟動電器設備。（4）聯動保障安全功能：可以很方便地設計各種聯動控制方案，如通過接入煙霧探頭、瓦斯探頭和水浸探頭，隨時監控可能發生的火災、煤氣泄漏和溢水漏水，在對可疑情況報警的同時聯動關閉氣閥、水閥；通過接入各種紅外探頭、門磁開關，敏感探知并開啟家里所有燈光來防盜。（5）及時求助功能：支持與物業管理中心的社區主站聯網，實現家居安防授權和社區增值服務。

隨著人們生活水平的提高和家居產品功能的不斷提升，智能家居平臺還將擴展到更寬更廣的方面。

5.2 與智能小區相結合的智能電網家域網功能設計

智能小區的功能主要包括核心服務功能和增值服務功能兩部分。核心服務功能主要包括用電信息采集、雙向互動服務、分布式電源接入及儲能、電動汽車有序充電、小區配電自動化等；增值服務功能主要包括智能家電控制、信息發布、視頻點播、網絡接入、“三網融合”、社區服務、家庭安防等。

家居的智能化，首先要做的是社區服務智能化，也就是采用先進通信技術，構建覆蓋居民戶所在的小區通信網絡，通過各類技術，對用戶供用電設備、分布式電源、公共用電設施等進行監測、分析、控制，提高能源的終端利用效率，為用戶提供優質便捷的雙向互動服務，并支持“三網融合”業務的開展，以及實現對小區安防設備和系統的協調控制。

6 結束語

智能電網家域網的功能設計與智能電網其他部分（發輸配電部分）相比有很多不同之處：

（1）家域網是電力工業產業鏈中的最末端，其功能設計嚴重依賴智能電網其他部分（包括智能小區）所提供的服務。它們的服務方式和內容任何細微的變化都會深刻地影響其功能設計，所以本文不得不假設它們的服務方式和內容與魏橋模式的基本特點大體相同，這肯定會有不妥之處。

（2）家域網用戶無法像其他類型的用戶一樣自建與外部電網媲美的專用電源。因此目前在這個領域，類似魏橋模式的市場化樣本非常罕見，除了煤電，其他發電形式的市場化樣本在國內基本不存在。這對于家域網功能設計的研究來說，帶來了極大的難度。

（3）除了家域網設備的使用者，智能電網其他部分的使用者全是受過專業培訓的工程技術人員，產品研發模式按照工業品模式進行，因此功能設計側重于技術方面。而家域網的功能設計則必須從個人體驗出發，參照個人消費品的研發流程進行。目前工業品的研發成功率一般在80%以上，而個人消費品只有30%～40%。

（4）在以前“重發輕供不管用”的思路的長期指引下，國內在智能電網其他部分的技術水平并不比國外差多少，某些方面甚至超過國外。并有電網公司和國有企事業單位的訂單作保證，研發的后勁很足。反觀與家域網關聯度很大的智能家居行業，絕大部分中高端市場被國外品牌占據，國內企業在技術上差了一大截，大多數自有品牌在零利潤區徘徊。家域網的設計要達到國際水平，需要走的路比智能電網其他部分要長的多。

綜上所述，家域網的功能設計與智能電網其他部分相比風險大得多。但智能電網家域網的建設和民生工程密切相關，其社會影響會比智能電網其他部分大得多。這也是研究智能電網家域網功能設計的意義所在。

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