在電網前加“智能”二字,進一步詮釋了它與IT行業(yè)的聯(lián)系,IT相關技術的發(fā)展應用,可以為智能電網的建設部署與順利運行提供技術支撐與保障。為此,眾多IT行業(yè)大公司充分發(fā)揮其在信息通信領域的專長,從技術角度對智能電網進行支持。
從世界能源電力發(fā)展趨勢看,智能電網的大規(guī)模興起,很可能導致電力產業(yè)自工業(yè)革命以來一場新的、跨行業(yè)的新技術革命,引起電力、IT等行業(yè)的重大變革,同時導致建筑業(yè)、汽車業(yè)、新材料行業(yè)、通訊行業(yè)等多個產業(yè)發(fā)生重要突破,并催生出一系列新興產業(yè)。智能電網已經不再是傳統(tǒng)意義上的電網,它融合了電力電子、信息通信、傳感測量、超導、控制仿真、大規(guī)模儲能等一系列新的技術應用,代表了未來電力工業(yè)與信息通信等產業(yè)的融合發(fā)展趨勢。
圖1 :智能電網總體示意圖
概括講,電力IT系統(tǒng)發(fā)展變革可以分為三個階段。
第一階段:過程級。以業(yè)務自動化為目標,電力企業(yè)主要在生產領域從最初沒有IT到有初步的IT建設,如早期的DAS、SCADA、PLC等。
第二階段:管理級。主要是業(yè)務流程整合。當前,在電力的全流程數據環(huán)境中間有很多的應用孤島及信息孤島;業(yè)務流程整合就是把各種孤立的應用通過業(yè)務流程的鏈條整合在一起,從過去EMS、DMIS、RMIS、FMIS到現(xiàn)在的D5000、OMS、SG186等,其目標是初步實現(xiàn)電力的電力流、信息流、業(yè)務流融合的戰(zhàn)略。
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第三階段:智能級。實現(xiàn)以客戶最佳體驗為中心的按需用電、精確發(fā)電、實現(xiàn)真正的雙向一次潮流和二次信息流,最大限度地減少能耗,最終實現(xiàn)面向智能電網的戰(zhàn)略目標。
目前,我國電力系統(tǒng)正處于從第二個階段向第三個階段過渡。在戰(zhàn)略流程和業(yè)務流程之間還需要一個智能決策支持系統(tǒng)(即OSS運營支撐系統(tǒng)),這樣就形成了與企業(yè)戰(zhàn)略融合,可以快速適應變化和競爭的智能IT系統(tǒng)。
智能電網的本質就是能源替代和兼容利用,它需要在創(chuàng)建開放的系統(tǒng)和建立共享的信息模式的基礎上,整合系統(tǒng)中的數據,優(yōu)化電網的運行和管理。要實現(xiàn)整個電網中無所不在的“智能”特色,電力和IT產業(yè)的協(xié)作是必然的。在國家電網智能電網計劃中,大約有60-80%的投資將用于實現(xiàn)遠程控制、交互智能等非傳統(tǒng)項目。電力業(yè)務系統(tǒng)對IT支撐需求之強烈前所未有,智能電網將成為拉動電力行業(yè)信息化需求新的增長點。
智能電網計劃的啟動將帶動電網生產運行、經營管理、客戶服務以及社會能源利用模式的重大變革。信息化作為智能電網“四化”特征的突破口,其重要性凸顯。智能電網下信息化的重要特征,其發(fā)展趨勢、建設方向都將成為電網企業(yè)以及IT業(yè)界共同關注的問題。在智能電網建設的大環(huán)境下,企業(yè)信息化將滲透到電網業(yè)務價值鏈的各個環(huán)節(jié),管理信息化與自動化的結合將更加緊密,技術引領與業(yè)務驅動并重,信息化與業(yè)務創(chuàng)新將深度融合。
在智能電網建設框架下,信息化建設將隨著電網應用需求的提升而面臨新的發(fā)展要求。
1、信息化將滲透到業(yè)務全流程
智能電網的建設將覆蓋從電源、輸配電、售電和用電管理的各個環(huán)節(jié),信息化也將成為各業(yè)務環(huán)節(jié)實現(xiàn)智能化的手段,信息化部門需要為更多新的業(yè)務需求提供支撐和服務,如提供基于智能設備的應用功能、為設備安全交互提供可監(jiān)測的數字寬帶網絡等。信息化部門也需要更加深入業(yè)務,緊跟智能電網建設帶來的業(yè)務變革。
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2、應用集成將結合更緊密
在建設智能電網的環(huán)境下,生產自動化與管理信息化的結合將更加緊密。由于大批的智能設備、儀器儀表、傳感器等將被置入各級電網以及終端用戶側,屆時將有大量的設備狀態(tài)數據、生產實時數據、負荷數據在各類設備之間、系統(tǒng)之間傳遞,企業(yè)的生產管理和經營決策都需要依賴這些數據來完成,管理決策信息也需要有效地反饋到電網運行中,并進行調節(jié)。信息化部門將需要提供自動化與管理信息化交互的平臺,為更多實時數據的安全傳輸、科學管理和分析應用提供環(huán)境和工具。目前的調度OMS/OSS及SG186->SG-ERP過渡都是向這個方向發(fā)展。
3、面向電力私有云服務的一體化平臺架構
目前,電力企業(yè)信息化建設正在從管理級應用向智能級應用轉變,EAI建設成為當前電力企業(yè)解決信息孤島,實現(xiàn)信息資源共享的重要手段。隨著虛擬化技術及云計算、云服務的成熟,未來電力信息基礎架構將成為企業(yè)私有云服務平臺。電力云的技術架構為云計算的基礎架構,包括IaaS、PaaS和SaaS三個層次。而電力系統(tǒng)對云計算的需求,其一是希望能夠在瞬間我們把大量的數據吸納進來,然后是對數據的快速檢索,最后是對數據的運算,以得出有效結論支撐企業(yè)高效運轉。同時一體化得基礎架構也為企業(yè)應用的虛擬化提供了基礎保障。如目前國網規(guī)劃的一級應用級數據容災中心已經隱約看到未來電力云服務的雛形。
相對于電力三、四區(qū)的管理信息業(yè)務,電力調度業(yè)務同樣也存在資源的合理利用與優(yōu)化的問題,但考慮到電網控制對安全及可靠性的特殊要求,在這個領域只可能有限地借鑒云計算的一些特性為智能電網的三態(tài)控制提供服務。
智能電網的信息化體系實際上是從信息化架構層級、電網產業(yè)鏈、業(yè)務類型三個不同的維度,對建設體系進行劃分和組合。智能電網下,無論是從電能流的方向還是從企業(yè)業(yè)務鏈遞進方向,每個環(huán)節(jié)都伴隨有大量數據生成、被采集、處理,供分析應用,并最終以不同的形態(tài)展示在用戶面前。信息化的理念和技術將在這些環(huán)節(jié)實現(xiàn)智能化目標的過程中充分發(fā)揮作用。在這樣的體系結構下,未來智能電網信息化建設將主要有以下的內容。
1、 覆蓋全流程的信息通信網絡
智能電網的運行依賴于大量數據采集、傳輸、計算分析,覆蓋高、中、低壓的寬帶通信網絡是智能電網的基礎。智能電力設備將通過通信網絡進行數據通信和互動,實施自動故障識別、對已經發(fā)生的擾動做出響應等。基于通訊網絡設施,大量的數據在各設備、系統(tǒng)之間進行傳輸和計算,對數據的處理能力和計算效率提出了更高的要求,分布式計算技術和云計算服務的應用將應運而生。
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2、基于標準化的企業(yè)云服務平臺
智能電網強調需要建立高速的信息通道,使數據在業(yè)務流引擎的驅動下,在電網設備運行、電網調度以及各業(yè)務系統(tǒng)間有序流動,包括電網實時運行數據、電網拓撲結構數據、計量數據、用戶數據以及外部應用系統(tǒng)數據,從而實現(xiàn)信息集成,形成跨部門、跨系統(tǒng)、跨應用的業(yè)務協(xié)同環(huán)境。電網企業(yè)可以通過建立企業(yè)服務總線,集成分散式和集中式的應用系統(tǒng)。形成企業(yè)私有云服務平臺,同時,為了不同系統(tǒng)和不同主體能夠相互識別與交換信息、協(xié)調運行,接口協(xié)議和通用信息模型(CIM)等標準規(guī)范必不可少。當然,要達到系統(tǒng)之間的無縫銜接,還必須界定各個系統(tǒng)的軟、硬件組成,明確它們相互之間的接口。
3、新一代電網的業(yè)務功能開發(fā)和應用創(chuàng)新
智能電網業(yè)務功能的開發(fā)與應用創(chuàng)新是智能電網價值的根本體現(xiàn)。智能電網的功能開發(fā)可以覆蓋電網企業(yè)業(yè)務流、電能流的各個環(huán)節(jié)。從目前的研究進展和發(fā)展趨勢來看,與智能電網相關的業(yè)務需求基本有:電網的優(yōu)化、系統(tǒng)模擬和方針、設備資產的全生命周期管理、設備狀態(tài)的檢測與遠程診斷、電力交易撮合、營銷與配電一體化管理、需求側管理、智能家電應用解決方案、企業(yè)生產經營績效分析等。智能電網的業(yè)務功能將隨著業(yè)務的發(fā)展和需求的增長不斷地豐富完善。
4、縱深的信息安全防御體系
堅強是智能電網的基礎,堅強不僅僅是要求骨干網架的安全穩(wěn)定、抗攻擊性強,對智能電網運行所依賴的整個信息環(huán)境的安全也同樣有嚴格的要求,建立一套覆蓋物理層到應用層的縱深信息安全防御體系是對堅強智能電網的基礎支撐。
結束語
未來的三到五年,智能電網建設的不斷提速會推進信息化與工業(yè)化的兩化融合。智能電網對電力信息化的整合和集成都提出了更高的要求,極大地推動電力行業(yè)信息化建設的發(fā)展。與此同時,信息化與電力工業(yè)的深度融合也將隨著智能電網的建設體現(xiàn)得更加充分。此外,云計算、物聯(lián)網等信息通信技術從技術層面也將會推動信息化與電力工業(yè)的持續(xù)深度融合。