能源互联网下用户侧信息通信网络研究

戢桂华

福建省邮电工程有限公司

能源互联网下用户侧信息通信网络研究

戢桂华

福建省邮电工程有限公司

相较于传统电网，能源互联网下用户侧信息通信网络优势明显。本文主要论述能源互联网用户侧关键应用，并提出具体研究内容及方法，为能源互联网下用户侧信息通信网络设计奠定良好的基础，以满足能源互联网的通信要求。

能源互联网 用户侧 信息通信网络

1 前言

分布式能源和微网的发展，使电网配置及管理更加复杂，而电网结构要求也比较高。能源互联网是可再生能源、互联网及电力系统的综合。因能源互联网用户侧通信设备比较复杂，增加通信网络管理难度，可采用软件定义网络(SDN)进行有效解决。它具备数据和控制分离特性，便于快速升级。

2 能源互联网用户侧关键应用

2.1 分布式能源

在智能电网中，被动接入分布式电源，而能源互联网对其提出了很高的自我管理要求。该界面内，分布式互联网实现了即插即用，便于分布式发电、储能设备等，快速接入或脱离电网。采取该种方式，不仅能够使能源在电网中的接入和脱离效率不断提高，也能够控制安装成本，使能源互联网具备较好的开拓性。

2.2 微网

微网的本质是智能化电网结构，其储能、发电设施和负载兼备，且自治性高。能够借助发电、储能及负载，实现功率平衡。微网也具备即插即用特性，能够实现发电设备的快速并入或脱离，而且不会干扰微网的稳定性。微网内部设备微网管理层信息透明，是其能源平衡和自治管理的基础。微网管理层中涉及到的信息很多，包括发电和用电设备状态、线路运行状态，及外部环境信息等。信息的完整性，有助于微网对能源生产及需求管理的调控，使能源处于平衡发展状态，并实现自我管理。

2.3 能源交易

其属于能源互联网业务范畴。大量采用分布式能源，用户不仅可使用能源，也可提供能源。与此同时，其对通行网络的需求也逐渐增加。该界面内的能源交易，可使能源交换方式发生转变，以不经过中心节点的端对端为主。而主要能源交易模式是用户对用户(C2C)[1]。

2.4 用户侧需求管理

以往需求响应主要通过电价改变，对用户的用电模式产生影响，实现调峰平谷。能源互联网中，用户不仅能够进行用电模式更改，也可以增加发电功率或与其他用户进行能源交易，避免用户承载过大的电网压力。该背景下，因复核方和电网信息通信体系比较完善，能够使电网在获取用户数据时，更加精确。可依据实际数据获取情况，对各用户需求进行针对性管理。科学配置用户侧发电设备和储能设备，使用户在需求侧管理中更加主动，并分担电网压力。

2.5 高级量测体系

高级量测体系主要是对用电信息进行采集、传输和分析，继而对电网公司进行数据传输。能源互联网中，用户侧信息的采集主体是AMI，通过它实现通信网络至用户侧的尾部连接。未来发展中，以智能电网设备为主，能够实现信息传输。以AMI为载体，对用户的实时用电数据、智能设备运行状况和分布式电源运行情况等，进行有效采集和传输。为满足能源双向交易要求，AMI可对用户交易信息进行传输。其主要传输内容包含用户侧发电和储能情况、功率消耗和电网实时电价等。其属于基础性通信网络设施[2]。

3 能源互联网下用户侧信息通信网络研究

3.1 AMI通信

AMI的作用是采集和传输用户侧信息。能源互联网背景下，因用户侧业务复杂，包含的相关数据也比较多，需重点解决AMI通信问题。AMI网络数据量大，采集点多，覆盖范围广，严格控制拓扑设计过程，效率与成本兼顾。计算机能力和电池功率等，都会对ATM网络中的智能表计产生影响。节点位置固定，网络规模大，连接不稳。在低功耗有损网络中，可使用IEFT工作组的低功耗有损网络路由协议，在AMI网络的改进RPL协议中极具适用性。

3.2 通信网络安全性

能源互联网具备通信范围和层次方面的优越性，使信息更加安全、保密、完整。与此同时，增加了能源交易难度，用户与电网公司的双向交易和用户之间的双向交易皆可实现。相较于传统电力通信网，能源互联网具备开放互联特性，可在用户侧通信网络和Internet互联网中实现连接，其必须具备较高的安全性。因而，要进行安全防护体系设计，使通信网络更加安全。

3.3 用户侧混合组网

能源互联网中的用户侧通信网络复杂，智能家居、手机、WiFi、蓝牙等设备在用户侧并存，各通信协议之间存在功能差异。不同类型网络能够共同存在于能源互联网用户侧。因而，对能源互联网提出了很高的兼容性要求，可实现现有通信网络基础设施的充分应用。以TCP/IP协议为例，它已经实现了异构网络的互通关联。

3.4 建立通信协议和标准

能源互联网的适用性强，设备接入种类比较多，设备需具备较高的灵活性。其必须通过通信协议组实现，使能源互联网的信息传输要求得以满足。现有通信协议仅在能源互联网某部分通信中具备适用性。而世界上首个能源互联网标准是中国主导的泛在绿色社区控制网络协议[3]。

3.5 软件定义网络

软件定义网络，使数据层面和控制层面分离，使网络设备的控制功能处于向上集中状态，且注重数据转发。其不仅能够采用统一的方法，实现全网络资源配置，也能够促进流量工程和负载均衡等网路优化。将SDN通信网络设置在能源互联网用户侧，有助于使管理层快速获取全网状态，实现全局调控，而网络设备更具通用性。以软件方式定义通信协议，使通信网络的维护和升级更加便利，也有助于对能源互联网中的各类通信设备和通信网络接入/分离等，进行快速处理。

4 结语

综上所述，能源互联网下用户侧信息通信网络研究比较复杂，专业性强，涉及到诸多相关要素。需明确具体研究内容及方向，并对SDN在能源互联网中的应用优势进行分析，为实际研究工作奠定良好的基础，不断提高通信网络质量，使软件定义网络更加安全，推进能源互联网信息通信网络的快速发展。

[1]李建岐，石文浩，等.能源互联网下用户侧信息通信网络研究[J].电力信息与通信技术，2016，(04)：13-17.

[2]马溪原，郭晓斌，等.能源互联网的形态与试点构想[J].南方电网技术，2016，(08)：2-10.

[3]王羿.能源互联网的信息通信架构体系研究[J].电力信息与通信技术，2015，(07)：15-21.