智能電網中的通信網絡資源管理關鍵技術研究

梁猛

摘 要： 我國的人口居世界首位，居民對電力的需求也非常大，尤其是近年來經濟飛速發展的背景下，電力需求激增。電能供需之間存在著很大的矛盾，很多地方在用電高峰期都面臨著用電緊張的問題。但是電網的需求側實際上存在著大量的浪費現象。因此基于智能電網的先進的通信、計算機技術可以對需求側進行有效的資源管理，能夠提升電力資源使用效率。本文主要研究了智能電網中的通信網絡資源管理的關鍵技術，還望能對電網資源的合理配置起到一定的幫助作用。

關鍵詞： 智能電網；通信網絡資源；管理技術

引言：

隨著我國經濟的飛速發展，電能的需求量水漲船高，但是我國的發電水平遠還不能滿足日益增長的電能需求，供需之間不能達到平衡[1]。居民的用電需求和商業、工業的用電需求使得電能優化供需新理論和方法的誕生迫在眉睫。經調查顯示，配電網和用電網等需求側網絡浪費了很多電力資源，因此我們必須探索出在電能資源有限的情況下，如何能夠對需求側的資源做到充分利用不浪費。本文將對此做出簡明的探析。

一、智能電網鄰域網絡中的空時頻譜共享

以智能電表為主要形式的智能配電網的供電設備分布比較分散，并且分布的范圍也很廣，傳統的單一形式的頻譜共享方式已經不能滿足智能電網對通信質量的要求。因此，本文將探究動態頻譜共享在智能電網鄰域網之中的應用，將對空域頻譜和時域頻譜共享的范圍就進行研究。

（一）空域頻譜共享

在這種共享模式下，各個用戶可以實時與主用戶之間取得通信聯系，主要的中介物質就是頻譜，只需要在通信過程中控制功率來改善頻譜信號對主用戶的干擾即可實現高效的傳輸。但智能電網的用戶和主用戶之間的距離不能太近，因為主用戶的基站會發出大量的干擾信號，使得用戶和其他區域的通信受阻[2]。因此在具體的實施過程中，要讓智能電網的用戶處于臨界范圍之外的區域，頻譜共享才能保持順暢。而且智能電網用戶和主用戶之間的距離越大，基站對智能電網用戶造成的信號干擾越小，甚至可以不受功率的限制進行實時的頻譜共享，我們把超出臨界范圍之外的區域成為自由空域頻譜共享區域。而且并不是全部的用戶都能夠享受頻譜共享，因此嚴格控制臨界值的范圍。

（二）時域頻譜共享

在頻譜的空閑階段，智能電網用戶可以在這個時間段內進行機會式的頻譜共享，但是要根據相關檢測技術，檢測出頻譜的空閑時段，主用戶停止共享的時候，就可以切換到空閑模式，這樣主用戶受到的干擾也會降到最小。時域頻譜共享的位置區域同樣也有邊界的存在。

（三）空時結合的頻譜共享

上文提到，空域頻譜傳輸和時域頻譜傳輸都有一定的缺陷，存在著一定的共享盲區，用戶一旦進入該區域共享的機會就會消失，而且數據通信會即刻停止。如果想要解決上述兩種方法存在的缺陷，可以嘗試運用空時結合頻譜共享的策略。這種策略里面涵蓋兩個區域，就是上文提到的時域區域和空域區域，兩個區域都有較大的自由性，共享的盲區也可以直接被消除。因此我們可以說這種方法可以給區域內的所有用戶提供頻譜共享的技術，機會的獲得率為100%。在運行過程中，只要控制發射機的功率保持在較低的數值上，空時結合頻譜信息傳輸發生中斷的概率也會大大降低，遠低于時域頻譜共享和空域頻譜共享。

綜上，針對無線網絡最常出現的兩個問題，缺乏頻譜和通信可靠性得不到保障，可以將時域和空域創造性的結合在一起，無論從空間還是時間上都能消除掉共享盲區，使頻譜利用的機會達到最大值，通信信號發生終端的幾率也會降到最低。

二、電動汽車聯合充饋電調度管理

V2G系統提供了了電車和電網之間的雙向能源互動，可以有效地儲存電能，使電網之間的供需達到平衡的水平，能夠幫助電網本身調節用電高峰的能源調配，還可以調整電網頻率和電壓值。V2G是由若干個V2H和V2V組成的[3]。

（一）V2H場景構造

當電車的電量不足時，最簡便的方法就是返回家中進行充電，這樣就誕生了V2H的場景。V2H的組成部分有電動汽車、BC、家庭負載和能源管理系統。在V2H之中，只要將BC別分插入電車和端口，就能將電網中的電能傳導至汽車內部。其次，電車的電池還可以作為一種特殊的儲電設備，在繼續用電的時候，通過BC將儲存的電量釋放到家庭用電設備之中。但必須要注意的是，電車的電池儲存的電能是直流電，家庭用電一般都是交流電，因此BC必須要具備直流-交流的轉化能力。

標準化V2H場景主要涵蓋了以下幾種特點：

1.在此場景中，我們設定每個家庭只擁有一輛電動汽車。

2.汽車的電池可以作為一個電能儲存站，可以幫助家庭能源管理系統進行需求側保持高效的運行管理，使得用戶的電量荷載曲線更加平滑。

3.V2H場景實現的可能性大，而且操作比較簡單，僅需要在原有的家庭能源管理系統之中增加BC和電動汽車就可以，不用重建新型電網系統。

V2H場景中主要的缺陷在于EV的充電時間會和家庭用電高峰期產生重合，從而給家庭電網造成更大的負荷，而EV充電時必須要有人看管，所以本文認為可以將充電時間設置在0-7時，即可解決這一問題。

（二）V2V場景構造

如果大量的電車聚集在某個特定的區域內，比如在停車場或者路邊的充電站時，就會產生V2V場景。V2V的組成成分比較簡單，只要需要一個聚合器、若干電動汽車和若干BC。聚合器的功能主要是利用通信技術控制對車輛進行輸電。某些車輛不必立即充電的話，連接BC之后，選擇充電模式，電流就會控制在一定的范圍內，保證下一次使用車輛的時候電量充滿[4]。而另外一些車輛要求在較短的時間內完成充電，有嚴格的時間限制，這種情況下，聚合器會將區域內的電量進行空間調度，使急需充電的車輛在最短的時間內充滿電。也就是說，聚合器可以有效避免大量汽車在同一時間內充電對電網帶來過高的電能負載，實現區域內資源的合理配置。

V2V場景主要有以下幾種特點：

1.涵蓋了多輛電動汽車。

2.V2V系統是基于V2H系統發展出來的，上文提高V2H場景一般只有一輛汽車，而V2V系統更加注重的是區域內的多輛汽車之間在不同時段內進行的充饋電管理，實現電能的空間流動。而且V2V場景里的汽車既能是公共區域內的電車也也能是用戶家里的電車。

3.V2V場景實現的可能性要小于V2H，并且操作難度較大。

三、結束語

本文從智能電網鄰域網絡中的空時頻譜共享和電動汽車聯合充饋電調度管理兩個角度，淺析了智能電網下通信網絡資源管理的技術要點。但由于本人專業水平不足，文中必有紕漏和缺陷存在，還望各位讀者在閱讀過程中能夠及時指正，共同促進本項研究的發展。

參考文獻

[1]智能電網中的通信網絡資源管理關鍵技術研究[D].北京郵電大學，2015.012-065.

[2]李娟.智能電網中的通信網絡資源管理關鍵技術研究[J].城市建設理論研究：電子版，2015，5（26）.

[3]任鵬.智能電網中通信及控制關鍵技術研究[D].西安電子科技大學，2014.015-099.

[4]慶濤.電力通信網風險管理關鍵技術的研究[D].北京郵電大學，2015.008-110.