用ICT應對智能電網部署中的挑戰
2012-09-29 08:25:05 本站原創在通信發展的進程中，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，我們正在從互聯網走向物聯網，到2020年，通信網絡將容納超過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，推進節能減排的智能電網項目，智能電視和三網融合項目，以及數字醫療，遠程教育，電子商務，智能家電，智慧礦山，數字油田，智能農業，公共安全和預警監控等物聯網項目。此外，還有綜合眾多因素的智慧城市項目。
“網絡社會”將是未來世界發展的愿景，一切能從互聯中受益的事物，都將連接起來。其含義超越了500億設備連接的本身，更側重于這些連接帶來的效益：使個人生活更便利，使企業運營更高效。我們以智能電網為例，討論信息與通信技術(ICT)如何應對挑戰并促其發展。
智能電網發展面臨的挑戰
中國的智能電網又稱堅強智能電網(StrongSmartGrid)，是以堅強網架為基礎，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，包含電力系統的發電、輸電、變電、配電、用電和調度各個環節，覆蓋所有電壓等級，實現“電力流、信息流、業務流”的高度一體化融合，是堅強可靠、經濟高效、清潔環保、透明開放、友好互動的現代電網。
從技術角度來解讀，智能電網是將現代先進的傳感測量技術、通訊技術、信息技術、計算機技術和控制技術與物理電網高度集成而形成的新型電網。由此可見，智能電網并非把所謂智能的功能簡單疊加在現有的電網上，它需要各類信息與通信技術(ICT)與物理電網有機地集合在一起。
那么，如何把電網運行管理的實際需求與信息通信系統的話務參數(如吞吐量、延遲等)相對應呢?這將是智能電網部署中所面臨的最大挑戰。
電網監測和控制GRIDMONITORINGANDCONTROL
SCADA(數據采集與監測控制)系統在電網中已經應用了幾十年，但僅限于輸電網和變電站的范疇。智能電網的狀態監控范圍將擴大到配電網，包括變壓器、開閉站、故障檢測器、柱上開關等設備，使電網更堅強可靠。
當監測到電網發生故障時，必須迅速查明原因，才能準確、快速修復或隔離電網，避免引發更嚴重的后果。這就是FDIR(FaultDetection,IsolationandRecovery-故障檢測、隔離和恢復)。它的通信需求模型是：話務流量相對較小，信息采集和反饋的次數十分頻繁，指令發布和響應處理必須迅速，優先級別較高。根據集中或本地監控，集中或本地恢復需求的不同，FDIR相應的通信需求模型也略有不同。
有了更完善的電網監控措施，防患于未然能大大降低電網故障率。即使故障發生，也能控制其對電網的影響。另一方面，電力設備不必一直滿負荷運行，能適時調整工作狀態，從而延長使用壽命，降低維護成本。
先進計量架構ADVANCEDMETERINGINFRASTRUCTURE
先進計量架構(AMI)由智能電表、計量通信架構(MCI)和儀表數據管理系統(MDMS)等組成，是智能電網的關鍵組成部分。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，盡量選擇電網低峰時間用電。這樣既能降低電網供電壓力，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，甚至能達到一天數次。即便如此，抄表話務量還是非常小的，當然大量集中抄表的話務量不可小覷。另外，看起來單個讀表信息的優先級可能很低，考慮到這些數據是計費依據，它的完整性和準確性就變得至關重要了。
電網公司能通過智能電表提供"需求側管理"的服務，例如在指定時間自動打開或關閉熱水器;"服務連接/斷開"功能可以關閉或啟動整個房屋的電力供應。這類控制信息的話務量預計很小，信息發布的頻率也很低，但需要很高的優先級別。
對智能電表來說，最大的挑戰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完成各自接收幾兆字節的數據。這時，如果有充分的通信基礎設施，例如使用多播技術就會大大提高效率。
分布式新能源發電DISTRIBUTEDENERGYRESOURCES
新的可再生能源(如風能、太陽能、地熱能和潮汐發電等)大多不能保證穩定電力輸出，需要配套分布式電能存儲設備，這些設備必須被有效監測和控制。更大的挑戰來自于微網(Micro-Grid)的引入。當這些新能源發展成為獨立、自維持的微網時，它能將發電盈余反向回饋到主電網，以紓緩高峰供電壓力。這需要智能電表能記錄微網發電量，接收回購電價，并處理計費;而配電網更要重新設計為雙向的電網。
"分布式新能源"在智能電網中的地位日益重要，相應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，這是個全新領域，更多變化尚未可知。
電動車ELECTRICVEHICLES
電動車的引入對現有電網會造成重大沖擊，不僅大量集中充電能導致電力需求突然大幅增加，關鍵是電網還無法適應電動車這類新型用戶。對電網來說，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。傳統電網是為固定地點供電設計的，并未考慮移動應用，這是一個新挑戰。
由于電動車的商業模式仍在討論過程中，現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，充電系統的改進和電網基礎設施的更新將遠大于通信系統的改造。
有關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，把海港區打造成溫室氣體零排放的智能城市社區。愛立信提供智能電網ICT系統設計、咨詢及解決方案，并與汽車行業聯合開發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場工作人員的溝通，提高電網維護效率。如果網絡中心監控信息能與現場處置狀況進行實時交互，可以提高人員調度自動化程度，優化時間安排，大大降低故障排除時間。另外，現場還需設置通信網關，保障現場人員與公司其他部門的良好溝通，例如：應急處置部門。
與現場工作人員的實時交互需要移動寬帶技術提供解決方案。正常情況下通信需求不會很大，當出現重大事件處置時，話務量會突然升高。
就在本文截稿時，微博上消息：
愛立信助力愛沙尼亞構建#智能電網#節能減排~愛立信與愛沙尼亞最大的電網公司Elektrilevi簽署為期8年的協議，將為其部署和運營搭載73萬個智能電表的電網。愛立信還將部署2G/3G移動網絡和電力線路通信，用于管理和采集數據，并實施電表和數據管理運營支撐系統(OSS)的系統集成。8月17日16:21來自企業微博
互聯開啟智能生活
我們正步入網絡社會：一切能從互聯中受益的事物都將連接起來。在網絡社會中，愛立信通過創新著手實現更多網絡互聯，使個人、企業和社會從中獲益，盡得所需。同時，更關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，隨著物聯網的不斷豐富，這些傳統行業加速轉型，甚至會完全轉變，這將極大地改變我們的生活。
互聯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生，勢不可擋。
互聯，僅僅是個開始!
