用ICT应对智能电网部署中的挑战

在通信发展的进程中，利用固定电话连接起10亿个地点我们用了100年的时间;而只用了25年，我们又将50亿人通过移动通信连接起来;目前，我们正在从互联网走向物联网，到2020年，通信网络将容纳超过500亿的连接，而双向互动是这些连接的特点。

有哪些“物”将连接起来?500亿连接之后，下一步又是什么呢?

我国正在推进一系列的工业化和信息化项目，如解决城市交通困境的智能交通项目，推进节能减排的 智能电网 项目，智能电视和三网融合项目，以及数字医疗，远程教育，电子商务，智能家电，智慧矿山，数字油田，智能农业，公共安全和预警监控等物联网项目。此外，还有综合众多因素的智慧城市项目。

“网络社会”将是未来世界发展的愿景，一切能从互联中受益的事物，都将连接起来。其含义超越了500亿设备连接的本身，更侧重于这些连接带来的效益：使个人生活更便利，使企业运营更高效。我们以智能电网为例，讨论信息与通信技术(ICT)如何应对挑战并促其发展。

智能电网发展面临的挑战

中国的智能电网又称坚强智能电网(StrongSmartGrid)，是以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，以高度电力信息化为根本，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。

从技术角度来解读，智能电网是将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。由此可见，智能电网并非把所谓智能的功能简单叠加在现有的电网上，它需要各类信息与通信技术(ICT)与物理电网有机地集合在一起。

那么，如何把电网运行管理的实际需求与信息通信系统的话务参数(如吞吐量、延迟等)相对应呢?这将是智能电网部署中所面临的挑战。

电网监测和控制GRIDMONITORINGANDCONTROL

SCADA(数据采集与监测控制)系统在电网中已经应用了几十年，但于输电网和变电站的范畴。智能电网的状态监控范围将扩大到配电网，包括 变压器 、开闭站、故障检测器、柱上 开关 等设备，使电网更坚强可靠。

当监测到电网发生故障时，必须迅速查明原因，才能准确、快速修复或隔离电网，避免引发更严重的后果。这就是FDIR(FaultDetection,IsolationandRecovery-故障检测、隔离和恢复)。它的通信需求模型是：话务流量相对较小，信息采集和反馈的次数十分频繁，指令发布和响应处理必须迅速，优先级别较高。根据集中或本地监控，集中或本地恢复需求的不同，FDIR相应的通信需求模型也略有不同。

有了更完善的电网监控措施，防患于未然能大大降低电网故障率。即使故障发生，也能控制其对电网的影响。另一方面，电力设备不必一直满负荷运行，能适时调整工作状态，从而延长使用寿命，降低维护成本。

先进计量架构ADVANCEDMETERINGINFRASTRUCTURE

先进计量架构(AMI)由智能电表、计量通信架构(MCI)和仪表数据管理系统(MDMS)等组成，是智能电网的关键组成部分。其中的智能电表希望通过分时电价、实时电价等功能改变用户用电行为模式，尽量选择电网低峰时间用电。这样既能降低电网供电压力，还能减少用户电费。

智能读表的频率比手工抄表要频繁得多，甚至能达到一天数次。即便如此，抄表话务量还是非常小的，当然大量集中抄表的话务量不可小觑。另外，看起来单个读表信息的优先级可能很低，考虑到这些数据是计费依据，它的完整性和准确性就变得至关重要了。

电网公司能通过智能电表提供"需求侧管理"的服务，例如在指定时间自动打开或关闭热水器;"服务连接/断开"功能可以关闭或启动整个房屋的电力供应。这类控制信息的话务量预计很小，信息发布的频率也很低，但需要很高的优先级别。

对智能电表来说，的挑战莫过于大量电表的远程自动升级，成千上万的电表要在短时间内完成各自接收几兆字节的数据。这时，如果有充分的通信基础设施，例如使用多播技术就会大大提高效率。

分布式新能源发电DISTRIBUTEDENERGYRESOURCES

新的可再生能源(如风能、太阳能、地热能和潮汐发电等)大多不能保证稳定电力输出，需要配套分布式电能存储设备，这些设备必须被有效监测和控制。更大的挑战来自于微网(Micro-Grid)的引入。当这些新能源发展成为独立、自维持的微网时，它能将发电盈余反向回馈到主电网，以纾缓高峰供电压力。这需要智能电表能记录微网发电量，接收回购电价，并处理计费;而配电网更要重新设计为双向的电网。

"分布式新能源"在智能电网中的地位日益重要，相应的管理和控制流程不断更新。但从通信模型角度来看，意味着只是少量的额外通信需求。当然，这是个全新领域，更多变化尚未可知。

电动车ELECTRICVEHICLES

电动车的引入对现有电网会造成重大冲击，不仅大量集中充电能导致电力需求突然大幅增加，关键是电网还无法适应电动车这类新型用户。对电网来说，电动车即是用电负荷，又是嵌入式存储，还是分布式新能源。它需要从一个地方漫游到另一个地方。

电动车的移动性特点需要电网配备新的身份验证功能，能对电动车在充电或者反向馈电之前进行识别。传统电网是为固定地点供电设计的，并未考虑移动应用，这是一个新挑战。

由于电动车的商业模式仍在讨论过程中，现在很难定量分析出大量电动车投入使用后的通信需求模型。目前来看，充电系统的改进和电网基础设施的更新将远大于通信系统的改造。

有关电动车的试验项目之一是斯德哥尔摩皇家海港项目。该项目于2009年启动，打算用20年时间，把海港区打造成温室气体零排放的智能城市社区。爱立信提供智能电网ICT系统设计、咨询及解决方案，并与汽车行业联合开发电动车充电解决方案，测试身份验证和移动计费等问题。