能源互聯(lián)網(wǎng)下用戶側(cè)信息通信網(wǎng)絡(luò)研究

戢桂華

福建省郵電工程有限公司

能源互聯(lián)網(wǎng)下用戶側(cè)信息通信網(wǎng)絡(luò)研究

戢桂華

福建省郵電工程有限公司

相較于傳統(tǒng)電網(wǎng)，能源互聯(lián)網(wǎng)下用戶側(cè)信息通信網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)明顯。本文主要論述能源互聯(lián)網(wǎng)用戶側(cè)關(guān)鍵應(yīng)用，并提出具體研究?jī)?nèi)容及方法，為能源互聯(lián)網(wǎng)下用戶側(cè)信息通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)奠定良好的基礎(chǔ)，以滿足能源互聯(lián)網(wǎng)的通信要求。

能源互聯(lián)網(wǎng) 用戶側(cè) 信息通信網(wǎng)絡(luò)

1 前言

分布式能源和微網(wǎng)的發(fā)展，使電網(wǎng)配置及管理更加復(fù)雜，而電網(wǎng)結(jié)構(gòu)要求也比較高。能源互聯(lián)網(wǎng)是可再生能源、互聯(lián)網(wǎng)及電力系統(tǒng)的綜合。因能源互聯(lián)網(wǎng)用戶側(cè)通信設(shè)備比較復(fù)雜，增加通信網(wǎng)絡(luò)管理難度，可采用軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)進(jìn)行有效解決。它具備數(shù)據(jù)和控制分離特性，便于快速升級(jí)。

2 能源互聯(lián)網(wǎng)用戶側(cè)關(guān)鍵應(yīng)用

2.1 分布式能源

在智能電網(wǎng)中，被動(dòng)接入分布式電源，而能源互聯(lián)網(wǎng)對(duì)其提出了很高的自我管理要求。該界面內(nèi)，分布式互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了即插即用，便于分布式發(fā)電、儲(chǔ)能設(shè)備等，快速接入或脫離電網(wǎng)。采取該種方式，不僅能夠使能源在電網(wǎng)中的接入和脫離效率不斷提高，也能夠控制安裝成本，使能源互聯(lián)網(wǎng)具備較好的開拓性。

2.2 微網(wǎng)

微網(wǎng)的本質(zhì)是智能化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其儲(chǔ)能、發(fā)電設(shè)施和負(fù)載兼?zhèn)洌易灾涡愿摺Ｄ軌蚪柚l(fā)電、儲(chǔ)能及負(fù)載，實(shí)現(xiàn)功率平衡。微網(wǎng)也具備即插即用特性，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電設(shè)備的快速并入或脫離，而且不會(huì)干擾微網(wǎng)的穩(wěn)定性。微網(wǎng)內(nèi)部設(shè)備微網(wǎng)管理層信息透明，是其能源平衡和自治管理的基礎(chǔ)。微網(wǎng)管理層中涉及到的信息很多，包括發(fā)電和用電設(shè)備狀態(tài)、線路運(yùn)行狀態(tài)，及外部環(huán)境信息等。信息的完整性，有助于微網(wǎng)對(duì)能源生產(chǎn)及需求管理的調(diào)控，使能源處于平衡發(fā)展?fàn)顟B(tài)，并實(shí)現(xiàn)自我管理。

2.3 能源交易

其屬于能源互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)范疇。大量采用分布式能源，用戶不僅可使用能源，也可提供能源。與此同時(shí)，其對(duì)通行網(wǎng)絡(luò)的需求也逐漸增加。該界面內(nèi)的能源交易，可使能源交換方式發(fā)生轉(zhuǎn)變，以不經(jīng)過中心節(jié)點(diǎn)的端對(duì)端為主。而主要能源交易模式是用戶對(duì)用戶(C2C)[1]。

2.4 用戶側(cè)需求管理

以往需求響應(yīng)主要通過電價(jià)改變，對(duì)用戶的用電模式產(chǎn)生影響，實(shí)現(xiàn)調(diào)峰平谷。能源互聯(lián)網(wǎng)中，用戶不僅能夠進(jìn)行用電模式更改，也可以增加發(fā)電功率或與其他用戶進(jìn)行能源交易，避免用戶承載過大的電網(wǎng)壓力。該背景下，因復(fù)核方和電網(wǎng)信息通信體系比較完善，能夠使電網(wǎng)在獲取用戶數(shù)據(jù)時(shí)，更加精確。可依據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)獲取情況，對(duì)各用戶需求進(jìn)行針對(duì)性管理。科學(xué)配置用戶側(cè)發(fā)電設(shè)備和儲(chǔ)能設(shè)備，使用戶在需求側(cè)管理中更加主動(dòng)，并分擔(dān)電網(wǎng)壓力。

2.5 高級(jí)量測(cè)體系

高級(jí)量測(cè)體系主要是對(duì)用電信息進(jìn)行采集、傳輸和分析，繼而對(duì)電網(wǎng)公司進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。能源互聯(lián)網(wǎng)中，用戶側(cè)信息的采集主體是AMI，通過它實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)至用戶側(cè)的尾部連接。未來發(fā)展中，以智能電網(wǎng)設(shè)備為主，能夠?qū)崿F(xiàn)信息傳輸。以AMI為載體，對(duì)用戶的實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)、智能設(shè)備運(yùn)行狀況和分布式電源運(yùn)行情況等，進(jìn)行有效采集和傳輸。為滿足能源雙向交易要求，AMI可對(duì)用戶交易信息進(jìn)行傳輸。其主要傳輸內(nèi)容包含用戶側(cè)發(fā)電和儲(chǔ)能情況、功率消耗和電網(wǎng)實(shí)時(shí)電價(jià)等。其屬于基礎(chǔ)性通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施[2]。

3 能源互聯(lián)網(wǎng)下用戶側(cè)信息通信網(wǎng)絡(luò)研究

3.1 AMI通信

AMI的作用是采集和傳輸用戶側(cè)信息。能源互聯(lián)網(wǎng)背景下，因用戶側(cè)業(yè)務(wù)復(fù)雜，包含的相關(guān)數(shù)據(jù)也比較多，需重點(diǎn)解決AMI通信問題。AMI網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量大，采集點(diǎn)多，覆蓋范圍廣，嚴(yán)格控制拓?fù)湓O(shè)計(jì)過程，效率與成本兼顧。計(jì)算機(jī)能力和電池功率等，都會(huì)對(duì)ATM網(wǎng)絡(luò)中的智能表計(jì)產(chǎn)生影響。節(jié)點(diǎn)位置固定，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大，連接不穩(wěn)。在低功耗有損網(wǎng)絡(luò)中，可使用IEFT工作組的低功耗有損網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，在AMI網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)RPL協(xié)議中極具適用性。

3.2 通信網(wǎng)絡(luò)安全性

能源互聯(lián)網(wǎng)具備通信范圍和層次方面的優(yōu)越性，使信息更加安全、保密、完整。與此同時(shí)，增加了能源交易難度，用戶與電網(wǎng)公司的雙向交易和用戶之間的雙向交易皆可實(shí)現(xiàn)。相較于傳統(tǒng)電力通信網(wǎng)，能源互聯(lián)網(wǎng)具備開放互聯(lián)特性，可在用戶側(cè)通信網(wǎng)絡(luò)和Internet互聯(lián)網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)連接，其必須具備較高的安全性。因而，要進(jìn)行安全防護(hù)體系設(shè)計(jì)，使通信網(wǎng)絡(luò)更加安全。

3.3 用戶側(cè)混合組網(wǎng)

能源互聯(lián)網(wǎng)中的用戶側(cè)通信網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，智能家居、手機(jī)、WiFi、藍(lán)牙等設(shè)備在用戶側(cè)并存，各通信協(xié)議之間存在功能差異。不同類型網(wǎng)絡(luò)能夠共同存在于能源互聯(lián)網(wǎng)用戶側(cè)。因而，對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)提出了很高的兼容性要求，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的充分應(yīng)用。以TCP/IP協(xié)議為例，它已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互通關(guān)聯(lián)。

3.4 建立通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)

能源互聯(lián)網(wǎng)的適用性強(qiáng)，設(shè)備接入種類比較多，設(shè)備需具備較高的靈活性。其必須通過通信協(xié)議組實(shí)現(xiàn)，使能源互聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸要求得以滿足。現(xiàn)有通信協(xié)議僅在能源互聯(lián)網(wǎng)某部分通信中具備適用性。而世界上首個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)是中國主導(dǎo)的泛在綠色社區(qū)控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議[3]。

3.5 軟件定義網(wǎng)絡(luò)

軟件定義網(wǎng)絡(luò)，使數(shù)據(jù)層面和控制層面分離，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制功能處于向上集中狀態(tài)，且注重?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。其不僅能夠采用統(tǒng)一的方法，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)絡(luò)資源配置，也能夠促進(jìn)流量工程和負(fù)載均衡等網(wǎng)路優(yōu)化。將SDN通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)置在能源互聯(lián)網(wǎng)用戶側(cè)，有助于使管理層快速獲取全網(wǎng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)全局調(diào)控，而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備更具通用性。以軟件方式定義通信協(xié)議，使通信網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)和升級(jí)更加便利，也有助于對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)中的各類通信設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)接入/分離等，進(jìn)行快速處理。

4 結(jié)語

綜上所述，能源互聯(lián)網(wǎng)下用戶側(cè)信息通信網(wǎng)絡(luò)研究比較復(fù)雜，專業(yè)性強(qiáng)，涉及到諸多相關(guān)要素。需明確具體研究?jī)?nèi)容及方向，并對(duì)SDN在能源互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，為實(shí)際研究工作奠定良好的基礎(chǔ)，不斷提高通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，使軟件定義網(wǎng)絡(luò)更加安全，推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)信息通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展。

[1]李建岐，石文浩，等.能源互聯(lián)網(wǎng)下用戶側(cè)信息通信網(wǎng)絡(luò)研究[J].電力信息與通信技術(shù)，2016，(04)：13-17.

[2]馬溪原，郭曉斌，等.能源互聯(lián)網(wǎng)的形態(tài)與試點(diǎn)構(gòu)想[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2016，(08)：2-10.

[3]王羿.能源互聯(lián)網(wǎng)的信息通信架構(gòu)體系研究[J].電力信息與通信技術(shù)，2015，(07)：15-21.