郭馨澤，劉瀟瀟

(1.長沙電力職業(yè)技術(shù)學院，湖南長沙410000;2.湖南省電力公司科學研究院，湖南長沙410007)

面對日漸凸顯的全球資源環(huán)境問題、劇烈波動的能源價格、愈加嚴厲的監(jiān)管政策、快速攀升的用電負荷，以及更高的用戶服務質(zhì)量要求，全球電力行業(yè)面臨前所未有的挑戰(zhàn)。為了應對這些挑戰(zhàn)，各國都在積極研究并提出電力行業(yè)未來的發(fā)展方向，而建設智能電網(wǎng)已經(jīng)成為全球電力行業(yè)應對各自挑戰(zhàn)，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的共同選擇。

開展智能用電小區(qū)建設試點，是為了研究智能電網(wǎng)先進技術(shù)如何應用于居住區(qū)，探索我國智能用電小區(qū)建設模式，展現(xiàn)國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)成果，從而更好地宣傳堅強智能電網(wǎng)先進理念，提高電網(wǎng)智能化水平，提升用電服務能力，試點新的業(yè)務模式，促進智能用電小區(qū)有序發(fā)展。

1 建設原則

(1)實用性:智能用電小區(qū)的設計和建設以居民客戶智能用電的實際需求為根本出發(fā)點，小區(qū)要有實際客戶參與試用，取得具有實際意義的數(shù)據(jù)。

(2)先進性:綜合采用先進的智能用電、信息、通信技術(shù)理念;智能用電小區(qū)建設涵蓋可再生能源/分布式能源接入、用電信息采集與服務互動、電力光纖到戶等，應積極探索新型的業(yè)務模式，達到用戶智能用電和電網(wǎng)智能配電的目的。

(3)前瞻性:在小區(qū)低壓電力通信網(wǎng)、用電信息采集、雙向互動服務平臺、智能家居、電力自助終端、電動汽車充電設施、分布式電源與儲能、配網(wǎng)自動化、社區(qū)主站建設等方面，考慮智能電網(wǎng)客戶服務的發(fā)展需求和智能電網(wǎng)各類業(yè)務發(fā)展需求。

(4)示范性:智能用電小區(qū)應充分考慮示范價值，形成在國家電網(wǎng)公司系統(tǒng)和面向各級政府、社會的示范效應。

(5)展示性:通過直觀形式，有效地宣傳智能用電的清潔高效、低碳環(huán)保、友好互動的新型理念，展示國家電網(wǎng)公司的良好形象。

(6)推廣性:智能用電小區(qū)的建設中要積極積累建設經(jīng)驗，充分分析和利用運行數(shù)據(jù)，注重成果的推廣價值。

2 總體概述

智能用電小區(qū)建設整體方案在電力光纖到戶的基礎(chǔ)上，通過引入、整合電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)“三網(wǎng)融合”，集成了用電信息采集、低壓配電自動化、電動汽車充電樁管理、95598社區(qū)智能用電服務互動平臺、小區(qū)智能家居、小區(qū)物業(yè)管理、光伏發(fā)電等系統(tǒng)，通過通信網(wǎng)絡連接，實現(xiàn)智能用電功能集中展示及電力公司和客戶之間的雙向互動。

采用PFTTH(光纖復合纜)技術(shù)和EPON無源光網(wǎng)絡通信技術(shù)實現(xiàn)電力光纖到戶，構(gòu)建覆蓋小區(qū)的通信網(wǎng)絡;建設用電信息采集、小區(qū)配電自動化、電動汽車充電樁管理、智能家居、光伏發(fā)電系統(tǒng)等功能模塊，實現(xiàn)了小區(qū)各種信息的采集、分析、處理、控制，實現(xiàn)小區(qū)相關(guān)子系統(tǒng)的信息綜合利用，與小區(qū)物業(yè)管理子系統(tǒng)和智能用電小區(qū)95598網(wǎng)上互動業(yè)務實現(xiàn)集成。通過小區(qū)物業(yè)展示大廳的電子公告屏，實現(xiàn)對智能用電小區(qū)系統(tǒng)的綜合展示;通過樣板間的電視屏和智能交互終端，實現(xiàn)對智能家居和光伏發(fā)電的綜合展示。

系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 智能用電小區(qū)整體結(jié)構(gòu)圖

智能用電小區(qū)涉及多的系統(tǒng)間、系統(tǒng)與客戶間的信息交互，嚴格遵循電監(jiān)安全要求，將信息按照安全等級劃分為不同的區(qū)域，將通信網(wǎng)絡劃分為信息內(nèi)網(wǎng)和信息外網(wǎng)，在不同的網(wǎng)絡和安全分區(qū)之間，采取安全措施和加裝網(wǎng)絡隔離設備，從而保證了信息的安全性。

3 具體功能

3.1 用電信息采集系統(tǒng)

通過采用光纖復合電纜或電力線載波通信技術(shù)，建設小區(qū)用電信息采集通信網(wǎng)絡，安裝智能電能表、采集器等設備，實現(xiàn)用電信息采集、用戶數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)同享等功能，實時獲取用電信息并掌握用電規(guī)律，實現(xiàn)小區(qū)內(nèi)電力客戶的“全覆蓋、全采集、全費控”。

用電信息采集系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖2所示。

3.2 智能用電雙向互動服務

通過部署智能交互終端、自助用電服務終端等設備，結(jié)合規(guī)劃建設的95598互動網(wǎng)站，實現(xiàn)雙向互動服務。

(1)提供信息互動。向用戶提供用電狀況、繳費結(jié)算、用能效率、營業(yè)網(wǎng)點分布、電價政策、服務種類等信息查詢服務;

圖2 用電信息采集系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

(2)業(yè)務受理互動。受理用戶的業(yè)擴報裝、投訴、舉報與建議等業(yè)務;

(3)用戶繳費互動。提供智能化多渠道繳費服務;

(4)輔助服務互動。包括用能管理、能效診斷、需求側(cè)管理、增值服務及分布式電源、電動汽車、儲能裝置等新能源新設備的接入與使用等服務。

3.3 配點自動化

建立完善的、先進的、可持續(xù)發(fā)展的配電自動化系統(tǒng)。通過配電自動化系統(tǒng)的建設，實現(xiàn)縮短用戶停電時間、提高供電可靠性、提高配電運行的工作效率等目標。總體上，配電自動化主站系統(tǒng)是配電SCADA、故障處理、配網(wǎng)分析應用、配網(wǎng)仿真、實時信息發(fā)布、設備視頻監(jiān)控以及配網(wǎng)相關(guān)系統(tǒng)的有效集成，按照業(yè)務流在配網(wǎng)運行管理集成系統(tǒng)上整合各類信息系統(tǒng)，以縮短用戶停電時間為主線、以提高配電運行管理為目標串聯(lián)各類信息，提高配網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行水平。

3.4 三網(wǎng)融合

結(jié)合“三網(wǎng)融合”，采用光纖復合電纜入戶技術(shù)，構(gòu)建信息通信網(wǎng)絡，支持電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的“三網(wǎng)融合”?！叭W(wǎng)融合”結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

3.5 電動汽車充電樁

在智能用電小區(qū)內(nèi)建成完善的電動汽車配套充電基礎(chǔ)設施，形成科學合理的電動汽車充電樁布局，通過充電樁計量、控制裝置，統(tǒng)計分析用戶充電要求，合理調(diào)配用戶充電時段和充電容量，實現(xiàn)電動汽車有序充電。電動汽車充電樁管理系統(tǒng)如圖4所示。

圖3 “三網(wǎng)融合”結(jié)構(gòu)圖

圖4 充電樁管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.6 光伏發(fā)電

在智能用電小區(qū)內(nèi)大力推廣太陽能熱水器，積極推動清潔能源發(fā)展。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池板、并網(wǎng)逆變器、電能表、操作終端、避雷裝置及相應配套設備構(gòu)成。個人計算機通過可以查詢并網(wǎng)逆變器電壓、電流、歷史發(fā)電量等信息。光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖5。

3.7 智能家居

安裝智能交互終端，實現(xiàn)對家庭用能設備信息采集、監(jiān)測、分析及控制，進行用電方案設置，實現(xiàn)家電聯(lián)動，并可通過電話、手機、遠程網(wǎng)絡等方式實現(xiàn)家居的監(jiān)控與互動。

通過智能家居交互終端、電話等多種途徑給客戶提供靈活的互動服務，為客戶提供信息采集與查詢、智能控制、用電策略決策等服務。智能家居采集電能表、氣表、水表等信息，采集家電用電信息，遠程控制家電起停;并實現(xiàn)光纖復合電纜到戶，支持三網(wǎng)融合。在客戶深入體驗的基礎(chǔ)上，展現(xiàn)智能電網(wǎng)在用戶側(cè)友好開放、雙向互動的用能模式，實現(xiàn)增值服務，包括生活服務、醫(yī)療保健、社區(qū)服務、社保服務、視頻點播、購物、安防等。

圖5 光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.8 物業(yè)管理

物業(yè)管理系統(tǒng)由物業(yè)管理主站、家居智能交互設備 (含智能交互終端、智能交互機頂盒)等構(gòu)成，由小區(qū)寬帶局域網(wǎng)連接，可為住戶提供社區(qū)智能用電、社區(qū)服務、醫(yī)療服務、視頻電話、智能家居、感應式控制、智能安防等各種物業(yè)管理及增值服務。

(1)智能用電，從95598電力門戶網(wǎng)站獲取家庭單位的電表采集數(shù)據(jù)，通過智能交互終端或機頂盒實現(xiàn)對用電數(shù)據(jù)的明細顯示，用能分析，并根據(jù)家庭用電情況計算單位環(huán)境下的綠色用電指數(shù)。與分布式能源相集成，通過終端讀取分布式能源的即時發(fā)電情況，或通過智能插座實時采集用電負荷數(shù)據(jù)，實現(xiàn)測量顯示、通斷控制、家電控制命令的透明傳輸?shù)取?/p>

(2)智能家居，通過PLC窄帶和433無線技術(shù)實現(xiàn)家庭智能用電設備控制。

(3)社區(qū)服務，在終端顯示社區(qū)新聞及社區(qū)內(nèi)各項通知。

(4)醫(yī)療服務，在終端顯示健康常識，藥品代購及預約就診功能。

(5)視頻電話，通過SIP技術(shù)，智能終端可與社區(qū)內(nèi)用戶實現(xiàn)視頻電話功能。

(6)感應式控制，通過紅外感應設備，交互終端應能主動感應人體所在的活動范圍，實現(xiàn)家庭服務情景模式的切換，以及照明、安防設備的自動啟停。

(7)智能安防，通過無線方式接收煙霧探測器、紅外探測器、緊急求助按鈕、燃氣泄露探測器等設備的報警信號，實現(xiàn)智能安防。

3.9 宣傳展示平臺

在小區(qū)建設過程中，充分考慮示范價值，積極利用各種媒體，對智能用電小區(qū)建設意義、試點目標、建設過程、階段性成果向外界進行宣傳和展示。采用現(xiàn)場參觀、視頻展示、用戶體驗等多種形式向社會直觀展現(xiàn)智能用電小區(qū)試點的先進技術(shù)以及新技術(shù)帶來的用電理念、用電方式的變化，更好地發(fā)揮宣傳示范的效應。

4 結(jié)論

智能用電小區(qū)是將信息通信、計算機和自動控制等技術(shù)運用于住宅小區(qū)，通過有效的信息傳輸網(wǎng)絡、各系統(tǒng)的優(yōu)化配置和綜合應用，向住戶提供先進的安全防范、信息服務、物業(yè)管理等方面的功能，以期為居住者創(chuàng)造安全、舒適、便捷、高效的生活空間。

隨著信息網(wǎng)絡的高速發(fā)展，智能用電小區(qū)建設的重要性日益凸顯。通過將各種用電設備、信息采集設備和計算機通過網(wǎng)絡連接起來，并保持這些設備與住宅的協(xié)調(diào)，從而構(gòu)筑舒適安全的用電環(huán)境與居住空間，滿足人們家居用電安全、可靠、節(jié)能、便于管理、服務需求快速響應等需要。同時智能用電小區(qū)還能為供電企業(yè)提供先進的用電管理手段，通過為用戶提供優(yōu)化用電策略，引導用戶用電行為，響應電網(wǎng)錯峰，實現(xiàn)移峰填谷，提高電網(wǎng)設備的使用效率，實現(xiàn)更經(jīng)濟的電力供應;為用戶提供貼心的用能服務指導，促進用戶改善用能結(jié)構(gòu)，提高電能在終端能源消費中的比重。智能用電小區(qū)不僅僅是一次技術(shù)上的革新，更是生活方式的一種轉(zhuǎn)變，發(fā)展智能用電小區(qū)是未來住宅建設的必然趨勢。