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信息通信技术应对智能电网部署难题

作者:中国储能网新闻中心 来源:C114中国通信网 发布时间:2012-09-28 浏览:

  中国储能网讯:在现代通信的历史上,我们花了100多年,利用固定电话连接起10亿个地点;仅仅用了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最大特点。

  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最大挑战。

  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,但仅限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,最大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。

  与现场工作人员的通信交互INTERACTINGWITHFIELDSTAFF

  还有一个需求是加强管理中心与现场工作人员的沟通,提高电网维护效率。如果网络中心监控信息能与现场处置状况进行实时交互,可以提高人员调度自动化程度,优化时间安排,大大降低故障排除时间。另外,现场还需设置通信网关,保障现场人员与公司其他部门的良好沟通,例如:应急处置部门。

  与现场工作人员的实时交互需要移动宽带技术提供解决方案。正常情况下通信需求不会很大,当出现重大事件处置时,话务量会突然升高。

  就在本文截稿时,微博上消息:

  爱立信助力爱沙尼亚构建#智能电网#节能减排~爱立信与爱沙尼亚最大的电网公司Elektrilevi签署为期8年的协议,将为其部署和运营搭载73万个智能电表的电网。爱立信还将部署2G/3G移动网络和电力线路通信,用于管理和采集数据,并实施电表和数据管理运营支撑系统(OSS)的系统集成。

  互联开启智能生活

  我们正步入网络社会:一切能从互联中受益的事物都将连接起来。在网络社会中,爱立信通过创新着手实现更多网络互联,使个人、企业和社会从中获益,尽得所需。同时,更关注连接的建立能带来哪些影响、改变和促进。

  今天,我们正以新的方式搜索和欣赏音乐,希望寻找更便利的医疗手段,也正在寻求更好的教育和更智能的交通出行方式。在未来的5到8年,随着物联网的不断丰富,这些传统行业加速转型,甚至会完全转变,这将极大地改变我们的生活。

  互联的世界为我们开启崭新的智能生活。这一切正在我们身边发生,势不可挡。

  互联,仅仅是个开始!

 

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关键字:信息通信 智能电网

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