0.引言
主動(dòng)配電網(wǎng)是智能配電網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中的高級(jí)技術(shù)形態(tài)，能夠綜合監(jiān)測(cè)和調(diào)控并網(wǎng)的分布式發(fā)電、柔性負(fù)載、儲(chǔ)能裝置以及用戶側(cè)智能設(shè)備等，在靈活的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)之上，借助預(yù)先態(tài)勢(shì)感知、預(yù)先風(fēng)險(xiǎn)告警、預(yù)先趨勢(shì)防控等主動(dòng)管控手段，實(shí)現(xiàn)可控潮流分布和系統(tǒng)狀態(tài)優(yōu)化，并可提供對(duì)“上游”系統(tǒng)的可靠支撐和對(duì)“下游”用戶的主動(dòng)接納。同時(shí)，接入分布式發(fā)電單元的有源負(fù)荷已經(jīng)具備向電網(wǎng)提供反向電力供應(yīng)、降損、穩(wěn)壓等支撐能力。
目前對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)技術(shù)的研究主要集中在含分布式電源的規(guī)劃、運(yùn)行控制與優(yōu)化、故障處理等方面，例如隨機(jī)性和間歇性可再生能源的主動(dòng)接入和消納、并網(wǎng)保護(hù)方式、靈活調(diào)配的潮流優(yōu)化等，已取得了大量突破性的基礎(chǔ)成果，并應(yīng)用于一批試點(diǎn)工程，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的技術(shù)目標(biāo)。但無(wú)論是理論研究還是工程應(yīng)用，均圍繞配電網(wǎng)本身的范疇開(kāi)展，其對(duì)“上”和對(duì)“下”的外部特性及相應(yīng)的支撐與響應(yīng)技術(shù)還有待深入研究。如何在智能配電網(wǎng)的“內(nèi)”與“外”都能更明顯地體現(xiàn)主動(dòng)特征及其所產(chǎn)生的優(yōu)勢(shì)效益，是對(duì)未來(lái)主動(dòng)配電網(wǎng)全面發(fā)展的更高要求。文章立足于主動(dòng)配電網(wǎng)末端與用戶及其智能設(shè)備間的互動(dòng)服務(wù)，關(guān)注其“外”與“下”特性，討論雙向信息交互接口模型的標(biāo)準(zhǔn)化。
1.主動(dòng)配電網(wǎng)用戶服務(wù)
1.1用戶范圍
一般認(rèn)為，用戶是電網(wǎng)末端的電力使用者;主動(dòng)配電網(wǎng)的用戶除了傳統(tǒng)意義的電力負(fù)荷之外，不僅增加了已知的分布式能源、微電網(wǎng)、智能樓宇、智能家居、工業(yè)自動(dòng)化等有源結(jié)構(gòu)體，而且應(yīng)涵蓋新興的面向用戶服務(wù)的能源提供商、集成商、運(yùn)營(yíng)托管機(jī)構(gòu)等第三方市場(chǎng)，具有地理位置分布廣泛、數(shù)量容量差異較大、響應(yīng)特性各不相同、結(jié)構(gòu)層次復(fù)雜嵌套、自成獨(dú)立體系等特點(diǎn)，使得在其參與主動(dòng)配電網(wǎng)互動(dòng)活動(dòng)時(shí)增加了系統(tǒng)復(fù)雜性、時(shí)變性和不確定性。
1.2用戶服務(wù)
參與主動(dòng)配電網(wǎng)的互動(dòng)活動(dòng)并與電網(wǎng)發(fā)生電力及其相應(yīng)的信息交換的用戶已經(jīng)具備了自我供電運(yùn)行甚至反向送電、提供電力服務(wù)的能力。目前情況看，可概括為公共基礎(chǔ)服務(wù)、需求響應(yīng)服務(wù)、能效評(píng)估服務(wù)、電網(wǎng)緊急服務(wù)、局部市場(chǎng)交易服務(wù)類等其他有待開(kāi)發(fā)的電力增值服務(wù)類型。
1)公共基礎(chǔ)服務(wù)類：包括一般性用電設(shè)備、電動(dòng)汽車充放電、用電信息采集、分布式電網(wǎng)出力監(jiān)控等，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)配電網(wǎng)和用戶正常運(yùn)行的電力供應(yīng)和數(shù)據(jù)采集。
2)需求響應(yīng)服務(wù)類：包括電網(wǎng)對(duì)用戶的用電慣性、合約和事件的積極響應(yīng)、用戶對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的主動(dòng)調(diào)整，涉及用戶的“內(nèi)”調(diào)節(jié)和“外”調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)配電網(wǎng)與用戶常態(tài)下的雙向供用電優(yōu)化動(dòng)態(tài)平衡。
3)能效評(píng)估服務(wù)類：包括同時(shí)對(duì)設(shè)備用電特征及其關(guān)聯(lián)電網(wǎng)損耗的監(jiān)測(cè)和雙向調(diào)整，評(píng)價(jià)供用電效率，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性的可觀測(cè)和分布概況，進(jìn)而對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行以及用戶用電模式提供決策支撐。
4)電網(wǎng)緊急服務(wù)類：是有源用戶根據(jù)電網(wǎng)要求提供緊急電力供應(yīng)和運(yùn)行支撐的出力服務(wù)，包括本地轉(zhuǎn)供、末端電壓調(diào)節(jié)、區(qū)域黑啟動(dòng)等，體現(xiàn)用戶向電網(wǎng)的主動(dòng)。
5)局部市場(chǎng)交易服務(wù)類：包括含有第三方電力批發(fā)商和能源集中商的本地局部電力市場(chǎng)的電力交易，有源用戶、并網(wǎng)中壓配電網(wǎng)的分布式電源、儲(chǔ)能裝置等均可參與交易，輔助本地的供用電平衡。
2.信息交互接口
2.1接口模型
信息交互接口模型是主動(dòng)配電網(wǎng)用戶服務(wù)的具體表達(dá)方式，通過(guò)接口模型來(lái)實(shí)現(xiàn)服務(wù)提供者與服務(wù)接受者以統(tǒng)一的信息模型、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式、統(tǒng)一的交互方式進(jìn)行服務(wù)需求、過(guò)程和響應(yīng)信息的傳遞，最終以電力流動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)服務(wù)的約定。
接口模型一般采用開(kāi)放式的分層架構(gòu)(見(jiàn)圖1)，使服務(wù)的定義與通信基礎(chǔ)架構(gòu)和應(yīng)用系統(tǒng)松耦合，可以由傳統(tǒng)的專有交易平臺(tái)承載，又可由基于總線和云技術(shù)的虛擬環(huán)境建立，運(yùn)用訂閱/發(fā)布或者請(qǐng)求/應(yīng)答的消息模式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
目前看，電網(wǎng)與用戶間已分別采用智能電表、公用網(wǎng)關(guān)、智能終端等裝置載體來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的雙向信息傳遞，也可在擁有類似于能量管理系統(tǒng)等集中管控系統(tǒng)間交互各用戶的服務(wù)信息，靈活適應(yīng)各類用戶與電網(wǎng)間不同層級(jí)的服務(wù)需求。
圖1 信息交互接口模型分層架構(gòu)
2.2接口功能
接口功能是服務(wù)信息能夠安全、完整和真實(shí)地從發(fā)送者向接受者傳送的必要保障，包括安全隱私功能、可維護(hù)功能、可擴(kuò)展功能等。
1)安全隱私功能：考慮用戶服務(wù)信息、交互接口和通信網(wǎng)絡(luò)的安全性，包括身份驗(yàn)證、授權(quán)、保密性、完整性、不可抵賴性和審計(jì)等方面，具有交互記錄和狀態(tài)的信息追蹤。
2)可維護(hù)功能：考慮用戶服務(wù)信息的存檔、歷史追溯、場(chǎng)景重現(xiàn)等，滿足在服務(wù)中斷后的信息恢復(fù)和服務(wù)更新后信息延續(xù)的要求，具有向后兼容的能力。
3)可擴(kuò)展功能：考慮變化的已有服務(wù)和新增的全新服務(wù)，能夠在不影響原有服務(wù)和其他服務(wù)的情況下，擴(kuò)展服務(wù)的功能、信息和接口，具有開(kāi)放式的即插即用能力。
3.接口模型的標(biāo)準(zhǔn)化
3.1已有標(biāo)準(zhǔn)
電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)的智能設(shè)備和系統(tǒng)已有的信息交互與通信標(biāo)準(zhǔn)整體上具有多樣性、多變性和差異性的特點(diǎn)。
在應(yīng)用層，電網(wǎng)側(cè)的信息模型以國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)制定的公共信息模型(common information model，CIM)和IEC 61850模型為主流，電網(wǎng)調(diào)度、運(yùn)行系統(tǒng)和自動(dòng)化監(jiān)控裝置均采用的這兩大標(biāo)準(zhǔn)來(lái)描述電網(wǎng)的對(duì)象，應(yīng)用IEC 61968和IEC 61970作為面向應(yīng)用的信息交互標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用IEC 61850作為現(xiàn)場(chǎng)裝置數(shù)據(jù)上下行的規(guī)范。用戶側(cè)的信息模型比較復(fù)雜，面向需求響應(yīng)的OpenADR、面向用戶間的IEC 62746、面向智能能源應(yīng)用的SEP2.0等。在通信層，面向建筑物內(nèi)通信的DLMS/COSEM、面向樓宇自動(dòng)化和家庭的ZigBee、面向工業(yè)自動(dòng)化的KNX、LonWorks和Modbus協(xié)議、基于IP網(wǎng)絡(luò)和分布式模塊化的Web Service等。
3.2服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化
主動(dòng)配電網(wǎng)用戶服務(wù)尚未成熟，其標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)定義、服務(wù)對(duì)象、服務(wù)需求、服務(wù)場(chǎng)景、服務(wù)流程、服務(wù)結(jié)果均未有詳實(shí)和權(quán)威的共識(shí)。但迅速發(fā)展的主動(dòng)配電網(wǎng)用戶服務(wù)已迫切需要制定統(tǒng)一的服務(wù)描述和交互規(guī)范，來(lái)支撐用戶與主動(dòng)配電網(wǎng)的互動(dòng)活動(dòng)。
一方面，應(yīng)制定新的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)描述主動(dòng)配電網(wǎng)的服務(wù)：以IEC CIM為基礎(chǔ)，考慮參與主動(dòng)服務(wù)主體的適度模型擴(kuò)展，根據(jù)每個(gè)服務(wù)的信息需求，從CIM中定制抽取與服務(wù)配套的模型子集，參考IEC 61968消息機(jī)制，形成基于XSD的服務(wù)消息框架，并分析參與特定服務(wù)主體間所需的信息交互流程，通過(guò)Web Service的通信方式，建立服務(wù)的信息交互接口模型。
另一方面，應(yīng)最大限度地考慮復(fù)用已有的標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)，在不破壞或者嚴(yán)重影響服務(wù)主體內(nèi)部信息處理方式的情況下，制定服務(wù)信息交互標(biāo)準(zhǔn)與已有標(biāo)準(zhǔn)的映射關(guān)系，使服務(wù)能夠通過(guò)分解、再組合和轉(zhuǎn)換的過(guò)程，高效構(gòu)建可動(dòng)態(tài)調(diào)配的靈活組態(tài)服務(wù)架構(gòu)，適應(yīng)不斷發(fā)展更新的服務(wù)要求。
4.結(jié)語(yǔ)
用戶的互動(dòng)服務(wù)是主動(dòng)配電網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)方向之一，體現(xiàn)對(duì)“外”和向“下”的主動(dòng)特征。本文初步探討互動(dòng)服務(wù)的類型、信息交互接口的要求及其接口模型標(biāo)準(zhǔn)化的問(wèn)題。可知，在信息交互接口的標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程中，依然有大量的有待發(fā)現(xiàn)的需求和未確定的技術(shù)環(huán)節(jié)需要進(jìn)一步研究、試驗(yàn)和開(kāi)發(fā)，從而進(jìn)一步推動(dòng)主動(dòng)配電網(wǎng)的完整構(gòu)建。
引文信息
陸一鳴，蘇劍，劉海濤，等.主動(dòng)配電網(wǎng)用戶服務(wù)的信息交互接口標(biāo)準(zhǔn)化[J].供用電，2015,32(9)：25-27.
