用ICT應(yīng)對(duì)智能電網(wǎng)部署中的挑戰(zhàn)

在通信發(fā)展的進(jìn)程中，利用固定電話連接起10億個(gè)地點(diǎn)我們用了100年的時(shí)間;而只用了25年，我們又將50億人通過移動(dòng)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(dòng)是這些連接的最大特點(diǎn)。

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(guó)正在推進(jìn)一系列的工業(yè)化和信息化項(xiàng)目，如解決城市交通困境的智能交通項(xiàng)目，推進(jìn)節(jié)能減排的智能電網(wǎng)項(xiàng)目，智能電視和三網(wǎng)融合項(xiàng)目，以及數(shù)字醫(yī)療，遠(yuǎn)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(xiàng)目。此外，還有綜合眾多因素的智慧城市項(xiàng)目。

“網(wǎng)絡(luò)社會(huì)”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(gè)人生活更便利，使企業(yè)運(yùn)營(yíng)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(duì)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(guó)的智能電網(wǎng)又稱堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)(StrongSmartGrid)，是以堅(jiān)強(qiáng)網(wǎng)架為基礎(chǔ)，以通信信息平臺(tái)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(gè)環(huán)節(jié)，覆蓋所有電壓等級(jí)，實(shí)現(xiàn)“電力流、信息流、業(yè)務(wù)流”的高度一體化融合，是堅(jiān)強(qiáng)可靠、經(jīng)濟(jì)高效、清潔環(huán)保、透明開放、友好互動(dòng)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(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)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(jiǎn)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(jī)地集合在一起。

那么，如何把電網(wǎng)運(yùn)行管理的實(shí)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(duì)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(cè)和控制GRIDMONITORINGANDCONTROL

SCADA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)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(kuò)大到配電網(wǎng)，包括變壓器、開閉站、故障檢測(cè)器、柱上開關(guān)等設(shè)備，使電網(wǎng)更堅(jiān)強(qiáng)可靠。

當(dāng)監(jiān)測(cè)到電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，必須迅速查明原因，才能準(zhǔn)確、快速修復(fù)或隔離電網(wǎng)，避免引發(fā)更嚴(yán)重的后果。這就是FDIR(FaultDetection,IsolationandRecovery-故障檢測(cè)、隔離和恢復(fù))。它的通信需求模型是：話務(wù)流量相對(duì)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(jí)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(duì)電網(wǎng)的影響。另一方面，電力設(shè)備不必一直滿負(fù)荷運(yùn)行，能適時(shí)調(diào)整工作狀態(tài)，從而延長(zhǎng)使用壽命，降低維護(hù)成本。

先進(jìn)計(jì)量架構(gòu)ADVANCEDMETERINGINFRASTRUCTURE

先進(jìn)計(jì)量架構(gòu)(AMI)由智能電表、計(jì)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(shí)電價(jià)、實(shí)時(shí)電價(jià)等功能改變用戶用電行為模式，盡量選擇電網(wǎng)低峰時(shí)間用電。這樣既能降低電網(wǎng)供電壓力，還能減少用戶電費(fèi)。

智能讀表的頻率比手工抄表要頻繁得多，甚至能達(dá)到一天數(shù)次。即便如此，抄表話務(wù)量還是非常小的，當(dāng)然大量集中抄表的話務(wù)量不可小覷。另外，看起來單個(gè)讀表信息的優(yōu)先級(jí)可能很低，考慮到這些數(shù)據(jù)是計(jì)費(fèi)依據(jù)，它的完整性和準(zhǔn)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(shí)間自動(dòng)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(dòng)整個(gè)房屋的電力供應(yīng)。這類控制信息的話務(wù)量預(yù)計(jì)很小，信息發(fā)布的頻率也很低，但需要很高的優(yōu)先級(jí)別。

對(duì)智能電表來說，最大的挑戰(zhàn)莫過于大量電表的遠(yuǎn)程自動(dòng)升級(jí)，成千上萬的電表要在短時(shí)間內(nèi)完成各自接收幾兆字節(jié)的數(shù)據(jù)。這時(shí)，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(huì)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(yáng)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(chǔ)設(shè)備，這些設(shè)備必須被有效監(jiān)測(cè)和控制。更大的挑戰(zhàn)來自于微網(wǎng)(Micro-Grid)的引入。當(dāng)這些新能源發(fā)展成為獨(dú)立、自維持的微網(wǎng)時(shí)，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(gòu)電價(jià)，并處理計(jì)費(fèi);而配電網(wǎng)更要重新設(shè)計(jì)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(dāng)然，這是個(gè)全新領(lǐng)域，更多變化尚未可知。

電動(dòng)車ELECTRICVEHICLES

電動(dòng)車的引入對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)會(huì)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(dòng)車這類新型用戶。對(duì)電網(wǎng)來說，電動(dòng)車即是用電負(fù)荷，又是嵌入式存儲(chǔ)，還是分布式新能源。它需要從一個(gè)地方漫游到另一個(gè)地方。

電動(dòng)車的移動(dòng)性特點(diǎn)需要電網(wǎng)配備新的身份驗(yàn)證功能，能對(duì)電動(dòng)車在充電或者反向饋電之前進(jìn)行識(shí)別。傳統(tǒng)電網(wǎng)是為固定地點(diǎn)供電設(shè)計(jì)的，并未考慮移動(dòng)應(yīng)用，這是一個(gè)新挑戰(zhàn)。

由于電動(dòng)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(dòng)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(jìn)和電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的更新將遠(yuǎn)大于通信系統(tǒng)的改造。

有關(guān)電動(dòng)車的試驗(yàn)項(xiàng)目之一是斯德哥爾摩皇家海港項(xiàng)目。該項(xiàng)目于2009年啟動(dòng)，打算用20年時(shí)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(jì)、咨詢及解決方案，并與汽車行業(yè)聯(lián)合開發(fā)電動(dòng)車充電解決方案，測(cè)試身份驗(yàn)證和移動(dòng)計(jì)費(fèi)等問題。

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

還有一個(gè)需求是加強(qiáng)管理中心與現(xiàn)場(chǎng)工作人員的溝通，提高電網(wǎng)維護(hù)效率。如果網(wǎng)絡(luò)中心監(jiān)控信息能與現(xiàn)場(chǎng)處置狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，可以提高人員調(diào)度自動(dòng)化程度，優(yōu)化時(shí)間安排，大大降低故障排除時(shí)間。另外，現(xiàn)場(chǎng)還需設(shè)置通信網(wǎng)關(guān)，保障現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)工作人員的實(shí)時(shí)交互需要移動(dòng)寬帶技術(shù)提供解決方案。正常情況下通信需求不會(huì)很大，當(dāng)出現(xiàn)重大事件處置時(shí)，話務(wù)量會(huì)突然升高。

就在本文截稿時(shí)，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(yùn)營(yíng)搭載73萬個(gè)智能電表的電網(wǎng)。愛立信還將部署2G/3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和電力線路通信，用于管理和采集數(shù)據(jù)，并實(shí)施電表和數(shù)據(jù)管理運(yùn)營(yíng)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(huì)：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(huì)中，愛立信通過創(chuàng)新著手實(shí)現(xiàn)更多網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，使個(gè)人、企業(yè)和社會(huì)從中獲益，盡得所需。同時(shí)，更關(guān)注連接的建立能帶來哪些影響、改變和促進(jìn)。

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(shì)不可擋。

互聯(lián)，僅僅是個(gè)開始!