能源互联网的信息通信架构体系研究

黄印君 九江职业技术学院

1 能源互联网的信息通信架构体系研究相关背景和现状

1.1 能源互联网的信息通信架构体系研究相关背景

美国著名学者杰里米指出将新能源与互联网技术、通信技术有效融合，可构建新型的能源互联网体系来对能源进行有效的配置。在提出这种构想后，德国和日本等国也纷纷推出了各自的分析模型和架构，比如德国推出的E-Energy计划；日本推出的数字电网等。而我国作为能源互联网的积极倡导者和领导者，也在这一领域进行了积极的研究和探讨，并指出能源互联网是坚强智能电网未来发展的趋势，其以能源为核心资源、以特高压电网为骨干、以信息通信为通道、以人工智能为神经，协调各种类能源，并进行高效资源配置和综合服务架构体系。在此理论研究基础上，国家电网参与并制定了一系列能源互联网的信息通信架构体系技术标准和规范。

1.2 能源互联网的信息通信架构体系发展现状

能源互联网是以能源和电力技术为基础发展起来的，其平稳运行需要极复杂的体系构建和各种标准协议的制定来保障。我国发布的智能电网技术标准架构包含了发电、输配电、光纤通信、综合调度等共计92个标准，为国际能源互联网的快速、规范发展以及部分核心技术的突破和共享起到积极的作用。而作为能源互联网有效支撑的信息通信技术架构也日益完善和成熟，其为实现智能电网的互动和大规模电网的平稳运行奠定了坚实的基础。

2 能源互联网的信息通信架构体系建立原则

能源互联网的信息通信架构体系建立必须与国情以及技术和产业发展水平相适配，因此，必须符合以下规则：

2.1 开放共享性原则

随着经济发展的全球化，开放共享性原则是建立能源互联网的信息通信架构体系的首要原则。与传统能源体系不同的是，能源互联网能充分的融合各种分布式电源以及接入其系统平台的软硬件设施种类众多，各种接口标准和协议也是多种多样，为了确保能源互联网的平稳、持续运行，开放共享性是必然的趋势和内在要求，否则无法充分的发挥能源互联网的效果。

2.2 系统集成性原则

系统集成性是能源互联网的信息通信架构体系的典型特征。在畅通的信息通信技术的基础上，能源互联网可高效的保障分布式电源、能源储存和负荷的协调运行，从而确保削峰填谷的能力。

2.3 分布性原则

分布性是能源互联网的信息通信架构体系的客观要求。分布式对等接入是能源互联网的重要特征，因此，必须要摒弃传统的以中心调度为主的通信架构体系，而应采取高效的分布式调配资源来实现其最优化。

2.4 互动灵活原则

互动性是能源互联网的信息通信架构体系的必然要求。在新型的能源互联网体系中会出现超大规模发电厂、分布式多层级发电单元和储能单元、企业、家庭用户等并存的局面，从而表现出能源互联网各组成部分之间的良好互动性和灵活性，从而引导能源的高效良性流动。

3 能源互联网的信息通信架构体系研究

能源互联网及信息通信架构是一个极为复杂的体系，本文主要从以下五个方面进行详细的研究与探讨：

3.1 智能传感研究

3.1.1 智能化传感主要通过使用嵌入式传感器对能源互联网中的主要设备、通信线路和使用环境进行实时监测和控制，使能源互联网准确的感知电网运行状态、电气量、量测量等其它关键数据，从而保障了电网安全平稳的运行。然而，能源互联网具有地域分布广阔性和终端设备多样性的特点。这样就使得智能传感技术也相应具有多样性和复杂性的特性，并且需要在高低温等极端条件下稳定可靠运行。因此，必须针对其自动感知、免维护技术和低能耗、高灵敏性等技术进行充分和广泛的研究。

3.1.2 随着近年来物联网技术在智能传感领域的长足进步，有助于能源互联网的信息通信模型和应用的完善和成熟，其可以帮助数据包自动挑选最佳路由，从而避开拥堵区和拥堵线路，确保了传输的快速、高效和安全。基于智能传感网络的深入应用，智能电网需求侧能量管理的互动性服务功能也日益丰富和人性化，通过APP能远程控制智能家居，从而提升服务体验和节约能源。目前智能传感设备也向着网络通信自动化、高带宽利用率和能源自给自足等方向发展。

3.2 通信技术研究

电力通信网主要有骨干网和接入网之分。其中接入网主要负责配电和用电的通信，因此能源互联网通信必须加强无源光网络技术、工业以太网和宽带等多组网技术标准的研究和应用。骨干网方面则主要规定了SDH网保护结构的类型与特性和传送网结构和网络节点接口标准。而针对低损耗长距离传输的问题，应研究超低损光纤和天地协同通信体系架构的研究和标准化协议的制定。

3.3 云计算研究

3.3.1 根据ISO17789:2014《信息技术云计算参考架构》，其构建了基本的功能模型以及弹性应用接口标准接口协议。同时应加强云计算服务体系和安全标准等方面的深入研究和应用。

3.3.2 云计算平台是一种可提供弹性的、用户所需的网络服务平台，能实现配置资源的共享和软硬件资源的最大化利用。其在能源互联网中的应用也日益广泛和深入。能源互联网需要统计能源产生和使用的云计算服务平台，以供不同时段、不同区域资源的共享和自动分析、计算和统计，从而提升了数据精确性和较好的解决了传统手工计算的难题。云计算平台通过整合各种计算资源，使其成为能源互联网及信息通信体系的重要基础设施。

4 大数据研究

建立适用于能源互联网的大数据存储和交换共享标准体系，有利于实现其高速、稳定的运行。IECTR20943信息技术实现了元数据注册系统内容的一致性；而ISO8000则制定了数据和信息质量的标准化规范。由于不同设备接口语言和数据存储方式和数据库结构的差异导致数据无法有效融合的问题则需要研究相应标准化技术或通用的可转化标准体系来有效解决。

5 能源互联网及信息通信安全研究

5.1 根据ISO27000《信息安全技术管理体系》制定了信息安全管理体系的基本标准和应用指导，并针对隔离产品进行安全等级划分的细分和制定不同统计的技术要求。未来应着重完善能源互联网电力监控系统安全接入和交换数据标准和应用研究，以确保能源互联网的安全平稳运行。

5.2 信息认证和授权是关系到能源互联网及信息通信安全的重要模块，其设计和管理水平的高低直接决定了访问业务管理系统的便捷性和安全性。主要的安全认证机制包括口令认证、移动数字证书认证、生物特征认证的技术。而安全授权技术则主要包括授权管理设备和基于访问角色的权限控制等，防止未经授权的非法使用。在能源互联网环境下，可针对其终端和服务器端可信认证模型进行深入研究，从而构建稳固且高效的可信认证框架，实现统一认证、授权和目录管理。

5.3 随着能源互联网逐步走向千家万户以及居民用户隐私安全防范意识的提升，因此，能源互联网涉及用户隐私保护也是非常重要的问题。可通过建立用户数据隐私防护方案和算法模型研究，从用户数据上传、查询和发布等环节进行有效控制，最终达到既能有效利用信息进行科学管理和决策又不泄露用户隐私的最佳方案。

6 结束语

综上所述，能源互联网及信息通信架构通过综合应用电子技术、信息技术、人工智能技术和通信技术实现了将大量分散的能源采集装备、能源储存装置、各类型的终端负载进行有效融合，从而将传统的石化能源与新型的新能源关联起来，实现不同能源间的互动和共享，其对于我国产业升级换代、国家能源安全和经济效益的提升都起到了至关重要的作用。因此，必须站在战略性的高度来积极引导和鼓励相关产业和企业借鉴国内外的实例，设计和研究出符合我国国情的能源互联网及信息通信技术架构，进一步推动我国能源互联网装备、物联网、通信技术的进步，最终为我国经济发展的腾飞和能源互联网的快速良好发展奠定坚实的基础，造福于民。

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