隨著智能配電網(wǎng)的新技術(shù)和設(shè)備供應(yīng)商數(shù)量的不斷增加，整合各設(shè)備供應(yīng)商資源的需求也越來(lái)越迫切。

    為了提供一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的框架，滿(mǎn)足工業(yè)界和用戶(hù)在效率、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和通用性上的共同需求，并消除技術(shù)障礙，促進(jìn)公平競(jìng)爭(zhēng)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的機(jī)會(huì)，根據(jù)智能配電網(wǎng)當(dāng)前的應(yīng)用情況和未來(lái)的發(fā)展情況，有必要討論數(shù)據(jù)模型、通信協(xié)議和電網(wǎng)接入的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。

    分布式電源不斷發(fā)展，其中有一部分是可再生能源，它們接入中壓電網(wǎng)后引入了動(dòng)態(tài)分布網(wǎng)絡(luò)的概念，這就需要更多的數(shù)字化技術(shù)來(lái)支持?jǐn)?shù)據(jù)交換和網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化。

    為了更有效地應(yīng)用這些新技術(shù)，需要解決以下關(guān)鍵問(wèn)題：分布式電源接入網(wǎng)絡(luò)，微型電源與配電網(wǎng)絡(luò)接口的標(biāo)準(zhǔn)化，協(xié)調(diào)購(gòu)售電以及輔助服務(wù)的規(guī)程，正常和非正常狀態(tài)下的數(shù)據(jù)監(jiān)控等。歐盟的標(biāo)準(zhǔn)化工作在一些層面上最大限度地實(shí)現(xiàn)了微電網(wǎng)的利益，同時(shí)避免了對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性的影響。

    CIRED2013智能電網(wǎng)工作組的研究報(bào)告認(rèn)為，智能電網(wǎng)方面的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題主要涉及接口規(guī)范，這些規(guī)范將使得系統(tǒng)、設(shè)備和裝置的互操作性成為可能。其中包括：①數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)：電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程和語(yǔ)義；②通信協(xié)議：用于ICT系統(tǒng)和設(shè)備之間的句法和語(yǔ)義理解的通信標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)具有互操作性的ICT架構(gòu)；③并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)：系統(tǒng)一次/二次設(shè)備接入和使用的并網(wǎng)要求。

    標(biāo)準(zhǔn)化組織和國(guó)際性活動(dòng)

    在電工技術(shù)領(lǐng)域中，除了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)之外，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)是世界上主要的標(biāo)準(zhǔn)化組織，IEC組織負(fù)責(zé)并發(fā)布所有的電氣、電子及相關(guān)技術(shù)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

    在國(guó)際層面，有幾種關(guān)于智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化的路線圖和部署。IECSG3(戰(zhàn)略組)制定了一種路線圖，其中包括涉及一系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的定義和描述，并提出了有待開(kāi)發(fā)的建議。在區(qū)域?qū)用妫瑲W洲、德國(guó)、日本和中國(guó)也開(kāi)展了智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化的路線圖的研究項(xiàng)目。這些項(xiàng)目都參考了智能電網(wǎng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和工作，如IECTC8的“電力供應(yīng)系統(tǒng)方面”，IECTC13的“電能計(jì)量、計(jì)費(fèi)和負(fù)荷控制”和IECTC57的“電力系統(tǒng)管理和相關(guān)的信息交換”。

    IECTC8技術(shù)委員會(huì)主要負(fù)責(zé)與其他標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)協(xié)調(diào)有關(guān)電力供應(yīng)系統(tǒng)方面的標(biāo)準(zhǔn)。作為致力于智能電網(wǎng)相關(guān)主題的委員會(huì)，其所關(guān)注的問(wèn)題主要涉及術(shù)語(yǔ)、電力系統(tǒng)可靠性、并網(wǎng)問(wèn)題以及能量供應(yīng)特點(diǎn)和智能電網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景系列等。

    IECTC13技術(shù)委員會(huì)主要負(fù)責(zé)計(jì)量設(shè)備和系統(tǒng)方面的標(biāo)準(zhǔn)，其中包括智能計(jì)量系統(tǒng)的國(guó)際性標(biāo)準(zhǔn)，主要用于電網(wǎng)中和終端用戶(hù)的發(fā)電站、網(wǎng)絡(luò)的電能計(jì)量、計(jì)費(fèi)和負(fù)荷控制、客戶(hù)信息和付費(fèi)等，以及研究各種計(jì)量測(cè)試設(shè)備和方法的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

    IECTC57技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)電力系統(tǒng)管理及相關(guān)信息交換方面的標(biāo)準(zhǔn)，其中涉及通信接口、信息安全和數(shù)據(jù)模型規(guī)范等，主要用于電網(wǎng)自動(dòng)化(保護(hù)、變電站自動(dòng)化、配電自動(dòng)化)、DER管理、SCADA、EMS、DMS、市場(chǎng)通信以及電力系統(tǒng)和家居之間的信息交換、建筑及工業(yè)自動(dòng)化等。IECTC57技術(shù)委員會(huì)共發(fā)布了127個(gè)標(biāo)準(zhǔn)文件。目前還有39個(gè)項(xiàng)目處于12個(gè)工作組的研發(fā)中。

    智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程

    歐盟的智能電網(wǎng)任務(wù)M/490，是一個(gè)正在開(kāi)展的國(guó)際性智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程，見(jiàn)圖1。這個(gè)進(jìn)程采用基于應(yīng)用場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)的方法來(lái)協(xié)調(diào)各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織的技術(shù)委員會(huì)的工作。這個(gè)過(guò)程的輸入是各種應(yīng)用案例以及從市場(chǎng)收集到的需求、研究/試點(diǎn)項(xiàng)目以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施項(xiàng)目。這些應(yīng)用案例就其整體內(nèi)容進(jìn)行分析，并通過(guò)應(yīng)用案例庫(kù)進(jìn)行管理。然后，將這些應(yīng)用案例映射到智能電網(wǎng)架構(gòu)模型(SGAM)，以便確定其應(yīng)用案例是否受現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)支持，若有差距，就需要研究新的標(biāo)準(zhǔn)。在缺少規(guī)范的情況下，必須以文檔方式記錄相應(yīng)的差距，交給相應(yīng)負(fù)責(zé)的委員會(huì)，以備制定新的標(biāo)準(zhǔn)。如果受現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)支持，該標(biāo)準(zhǔn)可以視為適合于智能電網(wǎng)。

    這個(gè)過(guò)程綜合使用一些越來(lái)越多地應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程的新方法，其中包括基于應(yīng)用案例需求的工程化方法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工程化方法和基于UML的建模技術(shù)。將應(yīng)用案例作為了解智能電網(wǎng)所需功能的常見(jiàn)手段，其原因在于它們很容易被某個(gè)領(lǐng)域的大多數(shù)利益相關(guān)者所了解。這些案例提供了收集并將復(fù)雜系統(tǒng)的需求程式化(一定程度上)的途徑，這些需求包括從用戶(hù)需求到解決方案的規(guī)范等。通過(guò)一個(gè)相關(guān)序列圖，應(yīng)用案例可以及時(shí)顯示其交互功能和服務(wù)，從而對(duì)接口規(guī)范提出相應(yīng)的要求。系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)該能夠顯示一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)中各元素的相互作用，相互關(guān)系和依賴(lài)關(guān)系。

    數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)

    數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)可以在智能電網(wǎng)架構(gòu)模型的信息層表示。將數(shù)據(jù)模型從通信協(xié)議和技術(shù)中解耦的概念，被越來(lái)越多地應(yīng)用于電力系統(tǒng)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化工作中。通過(guò)引入的數(shù)據(jù)模型和通信服務(wù)之間的適配層[如IEC61850標(biāo)準(zhǔn)中的抽象通信服務(wù)接口(ACSI)]，這使得可以靈活地應(yīng)用不同的通信技術(shù)。這一技術(shù)的獨(dú)立性可確保數(shù)據(jù)模型的長(zhǎng)期穩(wěn)定，也為配合和利用通信技術(shù)的發(fā)展提供了可能性。

    智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)可以分為四個(gè)語(yǔ)義域，其中包括收益計(jì)量和需求響應(yīng)。

    1)公共信息模型(CIM)的語(yǔ)義域，涵蓋一系列標(biāo)準(zhǔn)，例如IEC61970，IEC61968和IEC62325(最后一個(gè)是特定的能源市場(chǎng)交易模型)。

    2)IEC61850的語(yǔ)義域，覆蓋現(xiàn)場(chǎng)層面的整個(gè)供電側(cè)，在不久的將來(lái)，也將包括電動(dòng)汽車(chē)充電站和智能用戶(hù)接口的連接。

    3)電量計(jì)量配套規(guī)范(COSEM-IEC62056)的數(shù)據(jù)交換模型主要為收益計(jì)量。

    4)需求響應(yīng)的數(shù)據(jù)交換模型，目前由IECTC57WG21工作組開(kāi)發(fā)，致力于智能電網(wǎng)的智能用戶(hù)接口。

    智能電網(wǎng)中的應(yīng)用案例越來(lái)越多地涉及不同語(yǔ)義域的數(shù)據(jù)交換。為了使用標(biāo)準(zhǔn)來(lái)支持這個(gè)現(xiàn)象，IEC成立了專(zhuān)門(mén)的聯(lián)合工作組，以便開(kāi)發(fā)在IEC61850、CIM和COSEM數(shù)據(jù)模型之間進(jìn)行互操作的規(guī)范。

    通信協(xié)議

    通信協(xié)議指定了在系統(tǒng)內(nèi)部和系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換的語(yǔ)法格式和規(guī)則。在智能電網(wǎng)語(yǔ)境下，通信協(xié)議定義了基于數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)的信息是如何在智能電網(wǎng)系統(tǒng)、設(shè)備和部件之間進(jìn)行交換的。在智能電網(wǎng)應(yīng)用中，需要考慮一些特定的非功能性需求，如網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性、服務(wù)質(zhì)量以及共存等。

    通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的狀態(tài)分為被公布為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(IS)、技術(shù)規(guī)范(TS)、技術(shù)報(bào)告(TR)或是在編制中的標(biāo)準(zhǔn)。除了這些全球公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)外，也有在區(qū)域中使用的規(guī)范，如DNP3和Modbus協(xié)議。

    目前，IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的工作重點(diǎn)是從變電站之外到客戶(hù)/生產(chǎn)商接口的大量部署方案以及在DER管理中的應(yīng)用案例。對(duì)于這類(lèi)Web服務(wù)技術(shù)，目前正在研究其標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。

    并網(wǎng)規(guī)范

    在現(xiàn)場(chǎng)層面，并網(wǎng)連接通過(guò)協(xié)同為利益相關(guān)者創(chuàng)造了各種附加值，例如，由于考慮了各種環(huán)境因素，使得電價(jià)可以靈活地適應(yīng)發(fā)電和負(fù)荷的變化；而且市場(chǎng)能夠更好地應(yīng)對(duì)價(jià)格的波動(dòng)等。

    分布式發(fā)電設(shè)備的并網(wǎng)要求在一些國(guó)家或配電公司可能是非常復(fù)雜的，目前還沒(méi)有出現(xiàn)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，可用于指導(dǎo)可再生能源和其他小型發(fā)電、儲(chǔ)能資源并入電網(wǎng)。

    在國(guó)家層面，IEEE針對(duì)并網(wǎng)問(wèn)題開(kāi)發(fā)了一系列標(biāo)準(zhǔn)。基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)是IEEE1547“分布式電源并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)”，該標(biāo)準(zhǔn)提供了有關(guān)并網(wǎng)的性能、運(yùn)行、測(cè)試、安全條件和維護(hù)等。標(biāo)準(zhǔn)系列中的附加標(biāo)準(zhǔn)涉及各種條件，如并網(wǎng)系統(tǒng)測(cè)試、應(yīng)用、監(jiān)測(cè)、信息交換和控制、孤島運(yùn)行和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。IEEE1547系列的網(wǎng)站提供了更多的信息。

    歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50160、EN50438和EN50439提供了微型發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的要求。歐洲委員會(huì)指定ENTSO-E(歐洲輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò))起草了2012年及以后的網(wǎng)絡(luò)法規(guī)，其中包括適用于所有發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)要求。

    歐盟開(kāi)展了一系列制定統(tǒng)一的分布式能源并網(wǎng)要求和標(biāo)準(zhǔn)的活動(dòng)。歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織CEN/CENELEC則通過(guò)技術(shù)委員會(huì)TC8X(CLC/TC8C)進(jìn)行其工作。

    最值得我國(guó)借鑒的是，歐洲的智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程，或者研究新標(biāo)準(zhǔn)的四個(gè)關(guān)鍵步驟。第一是收集廣泛的案例，而不是閉門(mén)造車(chē)；第二是對(duì)所有案例進(jìn)行整體分析，而不是以偏概全；第三是將對(duì)所有案例進(jìn)行映射分析[將這些應(yīng)用案例映射到智能電網(wǎng)架構(gòu)模型(SGAM)]，而不是生搬硬照；第四是確認(rèn)研發(fā)新標(biāo)準(zhǔn)的必要性，而不是為創(chuàng)新而創(chuàng)新。

    我們經(jīng)常說(shuō)一流的企業(yè)制定標(biāo)準(zhǔn)，但是我們更需要掌握一流的制定標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程。因此，建議我國(guó)相關(guān)部門(mén)盡快通過(guò)建立智能電網(wǎng)項(xiàng)目的案例庫(kù)，通過(guò)對(duì)所有案例整體分析以及在架構(gòu)模型下的分析，確定新舊標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系、確定標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的必要性。

    任何給定業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)交換模型的高效標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程都與標(biāo)準(zhǔn)化、一致性的測(cè)試程序相關(guān)，這些程序保證了兼容性，可贏得公眾的信任與支持。

    這些標(biāo)準(zhǔn)的制定旨在提供一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的框架，滿(mǎn)足工業(yè)界和用戶(hù)在效率、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和通用性上的共同需求，并消除技術(shù)障礙，促進(jìn)公平競(jìng)爭(zhēng)與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的機(jī)會(huì)。對(duì)于全世界的智能電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，越早實(shí)施相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，取得成功的幾率就越高。