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歐洲智能電網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化的演進(jìn)

隨著智能配電網(wǎng)的新技術(shù)應(yīng)用和設(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，滿足工業(yè)界和用戶在效率、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和通用性上的共同需求，消除技術(shù)障礙，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。

1 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ISO（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織）和ITU（國(guó)際電信聯(lián)盟）之外，IEC（國(guó)際電工委員會(huì)）是世界上主要的標(biāo)準(zhǔn)化組織，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。IEC SG3（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、日本和中國(guó)也開(kāi)展了智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化路線圖的研究項(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IEC TC 8的 “電力供應(yīng)系統(tǒng)方面”，IEC TC13的“電能計(jì)量、計(jì)費(fèi)和負(fù)荷控制”和IEC TC57的“電力系統(tǒng)管理和相關(guān)的信息交換”。

IEC TC8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。

IEC TC13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)。

IEC TC57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。IEC TC 57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。

2 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，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SGAM（智能電網(wǎng)架構(gòu)模型），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)。

3 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)引入數(shù)據(jù)模型和通信服務(wù)之間的適配層，可以靈活地應(yīng)用不同的通信技術(shù)。

智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)可以分為4個(gè)語(yǔ)義域，其中包括收益計(jì)量和需求響應(yīng)。

（1）CIM（公共信息模型）的語(yǔ)義域，涵蓋一系列標(biāo)準(zhǔn)，例如IEC 61970，IEC 61968和IEC 62325（最后一個(gè)是特定的能源市場(chǎng)交易模型）。

（2）IEC 61850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)充電站和智能用戶接口的連接。

（3）電量計(jì)量配套規(guī)范（COSEM-IEC 62056）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IEC TC57 WG21工作組開(kāi)發(fā)，致力于智能電網(wǎng)的智能用戶接口。

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IEC 61850，CIM和COSEM數(shù)據(jù)模型之間進(jìn)行互操作的規(guī)范。

4 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IS（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)）、TS（技術(shù)規(guī)范）、TR（技術(shù)報(bào)告）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，IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的工作重點(diǎn)是從變電站之外到客戶/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。

5 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IEEE 1547“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)。IEEE 1547系列的網(wǎng)站提供了更多的信息。

歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 50160，EN 50438和EN 50439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。

來(lái)源：供用電