用ICT應(yīng)對智能電網(wǎng)部署中的挑戰(zhàn)

在通信發(fā)展的進程中，利用固定電話連接起10億個地點我們用了100年的時間;而只用了25年，我們又將50億人通過移動通信連接起來;目前，我們正在從互聯(lián)網(wǎng)走向物聯(lián)網(wǎng)，到2020年，通信網(wǎng)絡(luò)將容納超過500億的連接，而雙向互動是這些連接的最大特點。

有哪些“物”將連接起來?500億連接之后，下一步又是什么呢?

我國正在推進一系列的工業(yè)化和信息化項目，如解決城市交通困境的智能交通項目，推進節(jié)能減排的智能電網(wǎng)項目，智能電視和三網(wǎng)融合項目，以及數(shù)字醫(yī)療，遠程教育，電子商務(wù)，智能家電，智慧礦山，數(shù)字油田，智能農(nóng)業(yè)，公共安全和預(yù)警監(jiān)控等物聯(lián)網(wǎng)項目。此外，還有綜合眾多因素的智慧城市項目。

“網(wǎng)絡(luò)社會”將是未來世界發(fā)展的愿景，一切能從互聯(lián)中受益的事物，都將連接起來。其含義超越了500億設(shè)備連接的本身，更側(cè)重于這些連接帶來的效益：使個人生活更便利，使企業(yè)運營更高效。我們以智能電網(wǎng)為例，討論信息與通信技術(shù)(ICT)如何應(yīng)對挑戰(zhàn)并促其發(fā)展。

智能電網(wǎng)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

中國的智能電網(wǎng)又稱堅強智能電網(wǎng)(StrongSmartGrid)，是以堅強網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以通信信息平臺為支撐，以智能控制為手段，以高度電力信息化為根本，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級，實現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合，是堅強可靠、經(jīng)濟高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動的現(xiàn)代電網(wǎng)。

從技術(shù)角度來解讀，智能電網(wǎng)是將現(xiàn)代先進的傳感測量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計算機技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)。由此可見，智能電網(wǎng)并非把所謂智能的功能簡單疊加在現(xiàn)有的電網(wǎng)上，它需要各類信息與通信技術(shù)(ICT)與物理電網(wǎng)有機地集合在一起。

那么，如何把電網(wǎng)運行管理的實際需求與信息通信系統(tǒng)的話務(wù)參數(shù)(如吞吐量、延遲等)相對應(yīng)呢?這將是智能電網(wǎng)部署中所面臨的最大挑戰(zhàn)。

電網(wǎng)監(jiān)測和控制GRIDMONITORINGANDCONTROL

SCADA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測控制)系統(tǒng)在電網(wǎng)中已經(jīng)應(yīng)用了幾十年，但僅限于輸電網(wǎng)和變電站的范疇。智能電網(wǎng)的狀態(tài)監(jiān)控范圍將擴大到配電網(wǎng)，包括變壓器、開閉站、故障檢測器、柱上開關(guān)等設(shè)備，使電網(wǎng)更堅強可靠。

當監(jiān)測到電網(wǎng)發(fā)生故障時，必須迅速查明原因，才能準確、快速修復(fù)或隔離電網(wǎng)，避免引發(fā)更嚴重的后果。這就是FDIR(FaultDetection,IsolationandRecovery-故障檢測、隔離和恢復(fù))。它的通信需求模型是：話務(wù)流量相對較小，信息采集和反饋的次數(shù)十分頻繁，指令發(fā)布和響應(yīng)處理必須迅速，優(yōu)先級別較高。根據(jù)集中或本地監(jiān)控，集中或本地恢復(fù)需求的不同，F(xiàn)DIR相應(yīng)的通信需求模型也略有不同。

有了更完善的電網(wǎng)監(jiān)控措施，防患于未然能大大降低電網(wǎng)故障率。即使故障發(fā)生，也能控制其對電網(wǎng)的影響。另一方面，電力設(shè)備不必一直滿負荷運行，能適時調(diào)整工作狀態(tài)，從而延長使用壽命，降低維護成本。

先進計量架構(gòu)ADVANCEDMETERINGINFRASTRUCTURE

先進計量架構(gòu)(AMI)由智能電表、計量通信架構(gòu)(MCI)和儀表數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(MDMS)等組成，是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵組成部分。其中的智能電表希望通過分時電價、實時電價等功能改變用戶用電行為模式，盡量選擇電網(wǎng)低峰時間用電。這樣既能降低電網(wǎng)供電壓力，還能減少用戶電費。

智能讀表的頻率比手工抄表要頻繁得多，甚至能達到一天數(shù)次。即便如此，抄表話務(wù)量還是非常小的，當然大量集中抄表的話務(wù)量不可小覷。另外，看起來單個讀表信息的優(yōu)先級可能很低，考慮到這些數(shù)據(jù)是計費依據(jù)，它的完整性和準確性就變得至關(guān)重要了。

電網(wǎng)公司能通過智能電表提供"需求側(cè)管理"的服務(wù)，例如在指定時間自動打開或關(guān)閉熱水器;"服務(wù)連接/斷開"功能可以關(guān)閉或啟動整個房屋的電力供應(yīng)。這類控制信息的話務(wù)量預(yù)計很小，信息發(fā)布的頻率也很低，但需要很高的優(yōu)先級別。

對智能電表來說，最大的挑戰(zhàn)莫過于大量電表的遠程自動升級，成千上萬的電表要在短時間內(nèi)完成各自接收幾兆字節(jié)的數(shù)據(jù)。這時，如果有充分的通信基礎(chǔ)設(shè)施，例如使用多播技術(shù)就會大大提高效率。

分布式新能源發(fā)電DISTRIBUTEDENERGYRESOURCES

新的可再生能源(如風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮芎统毕l(fā)電等)大多不能保證穩(wěn)定電力輸出，需要配套分布式電能存儲設(shè)備，這些設(shè)備必須被有效監(jiān)測和控制。更大的挑戰(zhàn)來自于微網(wǎng)(Micro-Grid)的引入。當這些新能源發(fā)展成為獨立、自維持的微網(wǎng)時，它能將發(fā)電盈余反向回饋到主電網(wǎng)，以紓緩高峰供電壓力。這需要智能電表能記錄微網(wǎng)發(fā)電量，接收回購電價，并處理計費;而配電網(wǎng)更要重新設(shè)計為雙向的電網(wǎng)。

"分布式新能源"在智能電網(wǎng)中的地位日益重要，相應(yīng)的管理和控制流程不斷更新。但從通信模型角度來看，意味著只是少量的額外通信需求。當然，這是個全新領(lǐng)域，更多變化尚未可知。

電動車ELECTRICVEHICLES

電動車的引入對現(xiàn)有電網(wǎng)會造成重大沖擊，不僅大量集中充電能導(dǎo)致電力需求突然大幅增加，關(guān)鍵是電網(wǎng)還無法適應(yīng)電動車這類新型用戶。對電網(wǎng)來說，電動車即是用電負荷，又是嵌入式存儲，還是分布式新能源。它需要從一個地方漫游到另一個地方。

電動車的移動性特點需要電網(wǎng)配備新的身份驗證功能，能對電動車在充電或者反向饋電之前進行識別。傳統(tǒng)電網(wǎng)是為固定地點供電設(shè)計的，并未考慮移動應(yīng)用，這是一個新挑戰(zhàn)。

由于電動車的商業(yè)模式仍在討論過程中，現(xiàn)在很難定量分析出大量電動車投入使用后的通信需求模型。目前來看，充電系統(tǒng)的改進和電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的更新將遠大于通信系統(tǒng)的改造。

有關(guān)電動車的試驗項目之一是斯德哥爾摩皇家海港項目。該項目于2009年啟動，打算用20年時間，把海港區(qū)打造成溫室氣體零排放的智能城市社區(qū)。愛立信提供智能電網(wǎng)ICT系統(tǒng)設(shè)計、咨詢及解決方案，并與汽車行業(yè)聯(lián)合開發(fā)電動車充電解決方案，測試身份驗證和移動計費等問題。

與現(xiàn)場工作人員的通信交互INTERACTINGWITHFIELDSTAFF

還有一個需求是加強管理中心與現(xiàn)場工作人員的溝通，提高電網(wǎng)維護效率。如果網(wǎng)絡(luò)中心監(jiān)控信息能與現(xiàn)場處置狀況進行實時交互，可以提高人員調(diào)度自動化程度，優(yōu)化時間安排，大大降低故障排除時間。另外，現(xiàn)場還需設(shè)置通信網(wǎng)關(guān)，保障現(xiàn)場人員與公司其他部門的良好溝通，例如：應(yīng)急處置部門。

與現(xiàn)場工作人員的實時交互需要移動寬帶技術(shù)提供解決方案。正常情況下通信需求不會很大，當出現(xiàn)重大事件處置時，話務(wù)量會突然升高。

就在本文截稿時，微博上消息：

愛立信助力愛沙尼亞構(gòu)建#智能電網(wǎng)#節(jié)能減排~愛立信與愛沙尼亞最大的電網(wǎng)公司Elektrilevi簽署為期8年的協(xié)議，將為其部署和運營搭載73萬個智能電表的電網(wǎng)。愛立信還將部署2G/3G移動網(wǎng)絡(luò)和電力線路通信，用于管理和采集數(shù)據(jù)，并實施電表和數(shù)據(jù)管理運營支撐系統(tǒng)(OSS)的系統(tǒng)集成。8月17日16:21來自企業(yè)微博

互聯(lián)開啟智能生活

我們正步入網(wǎng)絡(luò)社會：一切能從互聯(lián)中受益的事物都將連接起來。在網(wǎng)絡(luò)社會中，愛立信通過創(chuàng)新著手實現(xiàn)更多網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，使個人、企業(yè)和社會從中獲益，盡得所需。同時，更關(guān)注連接的建立能帶來哪些影響、改變和促進。

今天，我們正以新的方式搜索和欣賞音樂，希望尋找更便利的醫(yī)療手段，也正在尋求更好的教育和更智能的交通出行方式。在未來的5到8年，隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷豐富，這些傳統(tǒng)行業(yè)加速轉(zhuǎn)型，甚至?xí)耆D(zhuǎn)變，這將極大地改變我們的生活。

互聯(lián)的世界為我們開啟嶄新的智能生活。這一切正在我們身邊發(fā)生，勢不可擋。

互聯(lián)，僅僅是個開始!