摘要：隨著智能配電網的新技術和設備供應商數量的不斷增加，整合各設備供應商資源的需求也越來越迫切。
為了提供一個相對穩定的框架，滿足工業界和用戶在效率、產品設計和通用性上的共同需求，并消除技術障礙，促進公平競爭與經濟增長的機會，根據智能配電網當前的應用情況和未來的發展情況，有必要討論數據模型、通信協議和電網接入的標準化問題。
分布式電源不斷發展，其中有一部分是可再生能源，它們接入中壓電網后引入了動態分布網絡的概念，這就需要更多的數字化技術來支持數據交換和網絡自動化。
為了更有效地應用這些新技術，需要解決以下關鍵問題：分布式電源接入網絡，微型電源與配電網絡接口的標準化，協調購售電以及輔助服務的規程，正常和非正常狀態下的數據監控等。歐盟的標準化工作在一些層面上zui大限度地實現了微電網的利益，同時避免了對電力系統穩定性和安全性的影響。
CIRED2013智能電網工作組的研究報告認為，智能電網方面的標準化問題主要涉及接口規范，這些規范將使得系統、設備和裝置的互操作性成為可能。其中包括：①數據模型標準：電力系統數據交換的標準化過程和語義;②通信協議：用于ICT系統和設備之間的句法和語義理解的通信標準，以實現具有互操作性的ICT架構;
③并網標準：系統一次/二次設備接入和使用的并網要求。
標準化組織和性活動
在電工技術領域中，除了標準化組織(ISO)和電信聯盟(ITU)之外，電工委員會(IEC)是世界上主要的標準化組織，IEC組織負責并發布所有的電氣、電子及相關技術的標準。
在層面，有幾種關于智能電網標準化的路線圖和部署。IEC SG3(戰略組)制定了一種路線圖，其中包括涉及一系列相關標準的定義和描述，并提出了有待開發的建議。在區域層面，歐洲、德國、日本和中國也開展了智能電網標準化的路線圖的研究項目。這些項目都參考了智能電網的相關標準和工作，如IEC TC 8的“電力供應系統方面"，IEC TC13的“電能計量、計費和負荷控制"和IEC TC57的“電力系統管理和相關的信息交換"。
IEC TC8技術委員會主要負責與其他標準委員會協調有關電力供應系統方面的標準。作為致力于智能電網相關主題的委員會，其所關注的問題主要涉及術語、電力系統可靠性、并網問題以及能量供應特點和智能電網應用場景系列等。
IEC TC13技術委員會主要負責計量設備和系統方面的標準，其中包括智能計量系統的性標準，主要用于電網中和終端用戶的發電站、網絡的電能計量、計費和負荷控制、客戶信息和付費等，以及研究各種計量測試設備和方法的標準。
IEC TC57技術委員會負責電力系統管理及相關信息交換方面的標準，其中涉及通信接口、信息安全和數據模型規范等，主要用于電網自動化(保護、變電站自動化、配電自動化)、DER管理、SCADA、EMS、DMS、市場通信以及電力系統和家居之間的信息交換、建筑及工業自動化等。IEC TC 57技術委員會共發布了127個標準文件。目前還有39個項目處于12個工作組的研發中。
智能電網標準化過程
歐盟的智能電網任務M/490，是一個正在開展的性智能電網標準化進程，見圖1。這個進程采用基于應用場景驅動的方法來協調各個標準化組織的技術委員會的工作。這個過程的輸入是各種應用案例以及從市場收集到的需求、研究/試點項目以及現場實施項目。這些應用案例就其整體內容進行分析，并通過應用案例庫進行管理。然后，將這些應用案例映射到智能電網架構模型(SGAM)，以便確定其應用案例是否受現有標準支持，若有差距，就需要研究新的標準。在缺少規范的情況下，必須以文檔方式記錄相應的差距，交給相應負責的委員會，以備制定新的標準。如果受現有標準支持，該標準可以視為適合于智能電網。
圖1 M/490智能電網標準化流程
這個過程綜合使用一些越來越多地應用于標準化進程的新方法，其中包括基于應用案例需求的工程化方法、系統結構工程化方法和基于UML的建模技術。將應用案例作為了解智能電網所需功能的常見手段，其原因在于它們很容易被某個領域的大多數利益相關者所了解。這些案例提供了收集并將復雜系統的需求程式化(一定程度上)的途徑，這些需求包括從用戶需求到解決方案的規范等。通過一個相關序列圖，應用案例可以及時顯示其交互功能和服務，從而對接口規范提出相應的要求。系統架構應該能夠顯示一個復雜系統中各元素的相互作用，相互關系和依賴關系。
數據模型標準
數據模型標準可以在智能電網架構模型的信息層表示。將數據模型從通信協議和技術中解耦的概念，被越來越多地應用于電力系統相關的標準化工作中。通過引入的數據模型和通信服務之間的適配層[如IEC 61850標準中的抽象通信服務接口(ACSI)]，這使得可以靈活地應用不同的通信技術。這一技術的獨立性可確保數據模型的長期穩定，也為配合和利用通信技術的發展提供了可能性。
智能電網的數據模型標準可以分為四個語義域，其中包括收益計量和需求響應。
1)公共信息模型(CIM)的語義域，涵蓋一系列標準，例如IEC 61970，IEC 61968和IEC 62325(zui后一個是特定的能源市場交易模型)。
2)IEC 61850的語義域，覆蓋現場層面的整個供電側，在不久的將來，也將包括電動汽車充電站和智能用戶接口的連接。
3)電量計量配套規范(COSEM-IEC 62056)的數據交換模型主要為收益計量。
4)需求響應的數據交換模型，目前由IEC TC57 WG21工作組開發，致力于智能電網的智能用戶接口。
智能電網中的應用案例越來越多地涉及不同語義域的數據交換。為了使用標準來支持這個現象，IEC成立了專門的聯合工作組，以便開發在IEC61850、CIM和COSEM數據模型之間進行互操作的規范。
通信協議
通信協議了在系統內部和系統之間進行信息交換的語法格式和規則。在智能電網語境下，通信協議定義了基于數據模型標準的信息是如何在智能電網系統、設備和部件之間進行交換的。在智能電網應用中，需要考慮一些特定的非功能性需求，如網絡的安全性、可靠性、服務質量以及共存等。
通信協議標準的狀態分為被公布為標準(IS)、技術規范(TS)、技術報告(TR)或是在編制中的標準。除了這些*的標準外，也有在區域中使用的規范，如DNP3和Modbus協議。
目前，IEC61850標準的工作重點是從變電站之外到客戶/生產商接口的大量部署方案以及在DER管理中的應用案例。對于這類Web服務技術，目前正在研究其標準化問題。
并網規范
在現場層面，并網連接通過協同為利益相關者創造了各種附加值，例如，由于考慮了各種環境因素，使得電價可以靈活地適應發電和負荷的變化;而且市場能夠更好地應對價格的波動等。
分布式發電設備的并網要求在一些國家或配電公司可能是非常復雜的，目前還沒有出現*的標準，可用于指導可再生能源和其他小型發電、儲能資源并入電網。
在國家層面，IEEE針對并網問題開發了一系列標準。基礎標準是IEEE 1547“分布式電源并網標準"，該標準提供了有關并網的性能、運行、測試、安全條件和維護等。標準系列中的附加標準涉及各種條件，如并網系統測試、應用、監測、信息交換和控制、孤島運行和網絡系統。IEEE 1547系列的提供了更多的信息。
歐洲標準EN 50160、EN 50438和EN 50439提供了微型發電機并網的要求。歐洲委員會ENTSO-E(歐洲輸電系統運營商網絡)起草了2012 年及以后的網絡法規，其中包括適用于所有發電機的并網要求。
歐盟開展了一系列制定統一的分布式能源并網要求和標準的活動。歐洲標準化組織CEN/CENELEC則通過技術委員會TC8X(CLC/TC8C)進行其工作。
zui值得我國借鑒的是，歐洲的智能電網標準化過程，或者研究新標準的四個關鍵步驟。*是收集廣泛的案例，而不是閉門造車;第二是對所有案例進行整體分析，而不是以偏概全;第三是將對所有案例進行映射分析[將這些應用案例映射到智能電網架構模型(SGAM)]，而不是生搬硬照;第四是確認研發新標準的必要性，而不是為創新而創新。
我們經常說*的企業制定標準，但是我們更需要掌握*的制定標準的過程。因此，建議我國相關部門盡快通過建立智能電網項目的案例庫，通過對所有案例整體分析以及在架構模型下的分析，確定新舊標準的關系、確定標準開發的必要性。
任何給定業務流程和數據交換模型的標準化進程都與標準化、一致性的測試程序相關，這些程序保證了兼容性，可贏得公眾的信任與支持。
這些標準的制定旨在提供一個相對穩定的框架，滿足工業界和用戶在效率、產品設計和通用性上的共同需求，并消除技術障礙，促進公平競爭與經濟增長的機會。對于*的智能電網來說，越早實施相關的技術標準，取得成功的幾率就越高。
作者簡介：
范明天，博士，教授，研究領域為城市電網規劃、城市電網應急管理、配電自動化規劃、優化計算方法等。張毅威，博士，副教授，研究領域為電力系統穩定與控制、智能配電網。張祖平，碩士，教授，研究領域為電力系統規劃運行分析、電力系統分析數學模型及計算方法、特高壓大電網關鍵技術、城市電網規劃方法等。曹其鵬，本科，研究方向為電網的需求側響應。
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