SGUI定義研究V0.7-華電20131028資料

1、智能電網(wǎng)用戶接口概念研究V 0.7華北電力大學(xué)2013年10月目 錄1.前言12.范圍13.相關(guān)術(shù)語(yǔ)13.1 IEEE P203013.2 IEC 749843.3 ESI白皮書43.4其它術(shù)語(yǔ)54.智能電網(wǎng)用戶接口概念模型54.1 用戶的智能電網(wǎng)接口54.2 通信基礎(chǔ)64.3 智能電網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)94.4 智能電網(wǎng)用戶接口概念模型105智能電網(wǎng)用戶接口定義115.1 SGUI概念115.2 接口的層次性125.3 需求響應(yīng)用戶接口（DRI）125.4 能效用戶接口（EEI）146其他接口定義分析156.1 美國(guó)SGUI概念156.2 NIST ESI概念156.3 IEC62746概念166.4

2、 IEEE P2030概念177接口實(shí)例說明187.1 DR系統(tǒng)實(shí)例187.2 充電系統(tǒng)實(shí)例217.3 EE系統(tǒng)實(shí)例23華北電力大學(xué)（北京）1. 前言IEC PC118智能電網(wǎng)用戶接口（Smart Grid User Interface，簡(jiǎn)稱SGUI）標(biāo)準(zhǔn)的編制工作正在進(jìn)行中，且已有部分成果，但還沒有發(fā)布正式標(biāo)準(zhǔn)文檔。因此，國(guó)內(nèi)外專家雖然有了SGUI高度抽象層面的共識(shí)，但還沒有統(tǒng)一的SGUI概念定義。本文檔通過對(duì)IEC 7498、IEEE P2030、NIST Framework and Roadmap for Smart Grid Interoperability Standards, Re

3、lease 2.0和SGIP ESI白皮書中相關(guān)概念進(jìn)行研究，分析得出“智能電網(wǎng)用戶接口（SGUI）”、“需求響應(yīng)用戶接口（DRI）”和“能效用戶接口（EEI）”的概念，以期對(duì)后續(xù)國(guó)內(nèi)和IEC的SGUI標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工作有所助益。2. 范圍本文根據(jù)智能電網(wǎng)用戶相關(guān)應(yīng)用的需求，借鑒國(guó)際相關(guān)研究成果，分析研究智能電網(wǎng)用戶接口的內(nèi)涵，并給出一種智能電網(wǎng)用戶信息交換接口（SGUI）的定義。3. 相關(guān)術(shù)語(yǔ)本文檔在研究SGUI的概念時(shí)主要參考了以下標(biāo)準(zhǔn)：IEEE P2030；ISO/IEC 7498-1；ESI 1.0；IEC SG3 ；IEC 62746；IEC 61850；IEC 61968；XML Sc

4、hema Definition Language (XSD) 1.1 Part 1: Structures, W3C等。3.1 IEEE P20303.1.1 architecture（架構(gòu)）：系統(tǒng)或組件的組織結(jié)構(gòu)、關(guān)系以及管理它們?cè)O(shè)計(jì)和革新的原則和指導(dǎo)方針。architecture: The organizational structure of a system or component, their relationships, and the principles and guidelines governing their design and evolution over time

5、.3.1.2 data flow（數(shù)據(jù)流）：從數(shù)據(jù)生產(chǎn)者到數(shù)據(jù)消費(fèi)者的應(yīng)用層通信。data flow: Application-level communications from a producer of data to a consumer of the data.3.1.3 data link（數(shù)據(jù)鏈路）：從源地址到目的地址的物理通信連接（電線、光纖、無(wú)線等）。data link: A physical communication connection (wire, fiber, wireless, etc.) from a source to a destination.3.1.4 i

6、nterface（接口）：實(shí)體間的邏輯連接，通過數(shù)據(jù)鏈路來支持?jǐn)?shù)據(jù)流的實(shí)現(xiàn)。interface: A logical connection from one entity to another that supports one or more data flows implemented with one or more data links.3.1.5 electric power system(EPS)（電力系統(tǒng)）：為負(fù)荷提供電力的設(shè)施。electric power system (EPS): Facilities that deliver electric power to a loa

7、d.3.1.6 end-use application（終端應(yīng)用）：設(shè)備或系統(tǒng)中的管理或控制設(shè)備的電力消耗或生產(chǎn)的進(jìn)程。end-use application: A process that administers or controls the consumption or production of electricity at a device (equipment or system) or facility.3.1.7 energy management system (EMS)（能源管理系統(tǒng)）：系統(tǒng)工具，用于監(jiān)測(cè)、控制和優(yōu)化能源的生產(chǎn)、交付和消耗。energy management

8、 system (EMS): A system of tools used to monitor, control, and optimize the generation, delivery, and/or consumption of energy.3.1.8 Smart Grid interoperability（智能電網(wǎng)互操作性）：組織機(jī)構(gòu)能夠進(jìn)行有效地通信和轉(zhuǎn)移有意義的數(shù)據(jù)，即使這些數(shù)據(jù)使用不同的信息系統(tǒng)，這些信息系統(tǒng)建立在跨地區(qū)和文化的基礎(chǔ)設(shè)施之上。Smart Grid interoperability: The ability of organizations to effect

9、ively communicate and transfer meaningful data even though they may be using a variety of different information systems over widely different infrastructures, possibly across different geographic regions and cultures.3.1.9 Entities（實(shí)體）：（包括設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、軟件程序等）實(shí)體通常位于域中，通過接口相互連接。每個(gè)觀點(diǎn)都有更為匹配自己技術(shù)的實(shí)體。然而，從另

10、外觀點(diǎn)上看，每個(gè)實(shí)體可匹配適當(dāng)?shù)膶?shí)體（們）。Entities (devices, communication networks, computer systems, software programs, etc.) are generally located inside a domain and are connected to each other through one or more interfaces. Each perspective has entities that more closely map to its technology. However, each entit

11、y can map to an appropriate entity or entities in another perspective.3.1.10 utility（電力公司）：進(jìn)行電的發(fā)、輸、配送的機(jī)構(gòu)。utility: An electric power generation, transmission, or distribution organization.3.1.11 Bulk generation（大型發(fā)電）：大量電力的生產(chǎn)者，可為配電存儲(chǔ)能量。Bulk generation: The generators of electricity in bulk quantities.

12、 May also store energy for later distribution.3.1.12 Transmission（輸電）：大量電力遠(yuǎn)距離傳輸?shù)妮d體。Transmission: The carriers of bulk electricity over long distances.3.1.13 Distribution（配電）：分配電力至客戶或從客戶產(chǎn)生的電力。Distribution: The distributers of electricity to and from customers.3.1.14 Control/operations（控制/運(yùn)行）：管理電力的傳輸。

13、Control/operations: The management of the movement of electricity.3.1.15 Service providers（服務(wù)提供商）：為電力客戶和電力公司提供服務(wù)的組織。Service providers: The organizations providing services to electrical customers and utilities.3.1.16 Markets（市場(chǎng)）：電力市場(chǎng)的經(jīng)營(yíng)者和參與者。Markets: The operators and participants in electricity mar

14、kets.3.1.17 Customers（用戶）：電力的終端使用者。Customers: The end users of electricity.3.1.18 用戶接口點(diǎn)實(shí)體：用戶接口點(diǎn)是一個(gè)內(nèi)部部署的設(shè)備通用點(diǎn)，可與用戶域外部實(shí)體通信?？梢允俏锢斫涌谙洹㈦姳?、EMS、發(fā)電機(jī)控制器、受控負(fù)荷設(shè)備或直接連接。一個(gè)用戶可有多個(gè)接口點(diǎn)。Customer Point(s) of Interface- Entity: The customer point(s) of interface is a common point for the on-premises devices that may co

15、mmunicate with the entities outside of the customer domain. Can be a physical interface box, meter, EMS, generator controller, controllable load devices, or directly connected. A single customer may have more than one point of interface.3.1.19 用戶能源門戶：支持用戶與服務(wù)提供商的交互?？赏ㄟ^網(wǎng)絡(luò)訪問、電話支持或其他手段進(jìn)行。包括能源使用、計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)和用戶授

16、權(quán)。Customer Energy Portal: Supports customer interaction with the service provider. May be accessed via the Internet, telephone support, or other means. Includes energy usage, billing data, and customer authorizations.3.2 IEC 74983.2.1 實(shí)系統(tǒng)（real system）：一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)、相應(yīng)的軟件、外圍設(shè)備、終端、操作員、物理過程和信息傳送手段等的集合，形成了一個(gè)

17、能執(zhí)行信息處理和/或信息傳送的自治整體。3.2.2 開放實(shí)系統(tǒng)（real open system）：在與其他實(shí)系統(tǒng)通信時(shí)，遵守OSI標(biāo)準(zhǔn)要求的實(shí)系統(tǒng)。3.2.3 開放系統(tǒng)（open system）：開放實(shí)系統(tǒng)與OSI有關(guān)的各方面在參考模型中的表示。3.2.4 應(yīng)用進(jìn)程（application process）：在開放實(shí)系統(tǒng)中，為具體應(yīng)用執(zhí)行信息處理的元素。3.2.5 開放系統(tǒng)互連環(huán)境（OSIE）：由OSI參考模型定義的概念、元素、功能、服務(wù)、協(xié)議等，及其派生出的用于在開放系統(tǒng)之間通信的特定標(biāo)準(zhǔn)的抽象表示。3.2.6 應(yīng)用進(jìn)程調(diào)用（application-process-invocation）：

18、為了支持信息處理的特定情況，對(duì)給定的應(yīng)用進(jìn)程的部分或全部能力的特定使用。3.2.7 應(yīng)用實(shí)體（application-entity）：應(yīng)用進(jìn)程內(nèi)的活動(dòng)元素，表現(xiàn)為一組能力的集合。這些能力與OSI相關(guān)且為了應(yīng)用層定義的。3.2.8 服務(wù)（service）：(N)層及其以下各層的一種能力，在(N)層和(N+1)層之間的邊界上把這種能力提供給(N+1)實(shí)體。3.2.9 實(shí)體（entity）：(N)子系統(tǒng)內(nèi)的活動(dòng)元素，是為對(duì)應(yīng)于一特定(N)實(shí)體類型的(N)層定義的一組能力（不包括任何正在使用的額外能力）的具體化。3.3 ESI白皮書3.3.1 應(yīng)用（Application）：由域內(nèi)的參與者執(zhí)行的任務(wù)。

19、一些應(yīng)用可由單一參與者完成，有些應(yīng)用是由多個(gè)參與者配合完成。3.3.2 關(guān)聯(lián)（Association）：是參與者間建立的邏輯連接關(guān)系。關(guān)聯(lián)的端點(diǎn)即連接參與者的接口。3.3.3 接口（Interface）：兩系統(tǒng)連接、作用或相互通信處。3.4其它術(shù)語(yǔ)4. 智能電網(wǎng)用戶接口概念模型4.1 用戶的智能電網(wǎng)接口智能電網(wǎng)的電力用戶需要和電網(wǎng)進(jìn)行能量和信息的交換，用戶消費(fèi)電網(wǎng)輸送的電力，同時(shí)也提供自己分布式能源的電力給電網(wǎng)。用戶需要與電網(wǎng)進(jìn)行信息交換，同時(shí)也要于電力運(yùn)營(yíng)商、電力服務(wù)商、電力市場(chǎng)和第三方服務(wù)商進(jìn)行相關(guān)的信息交換。用戶除了與電網(wǎng)等電力相關(guān)的部門進(jìn)行信息交換外，還需要與煤氣、水、有線電視和電話等

20、非電力部門進(jìn)行信息交換。圖 4-1 用戶接口的信息流與能量流因此，智能電網(wǎng)的電力用戶不但要具有電能量的交換接口還要具有天然氣等其它能量的交換接口，還要具有各種信息交換的接口與外界進(jìn)行各種信息交換，電力用戶的外界接口如圖4-1所示。電力用戶與外界的接口要完成多種功能，用來滿足用戶日常的生產(chǎn)和生活的需要， 不但要有能量流接口還要有信息流接口。作為電網(wǎng)企業(yè)（發(fā)電、輸電、配電）首先要為用戶提供能量，用戶通過能量接口與電網(wǎng)的配電設(shè)施連接，獲取電能，同時(shí)用戶也可通過這個(gè)能量接口向電網(wǎng)提供電能，把用戶分布式能源系統(tǒng)的電能反向輸送給電網(wǎng)。電網(wǎng)企業(yè)與用戶主要進(jìn)行能量流的交互。而電力運(yùn)行企業(yè)、電力市場(chǎng)企業(yè)、電力服

21、務(wù)商和第三方服務(wù)商主要與用戶進(jìn)行信息流的交換。電力的運(yùn)行企業(yè)在智能電網(wǎng)的領(lǐng)域中不但要運(yùn)行和控制電網(wǎng)實(shí)施保障電力供應(yīng)，還要管理和控制用戶的電力設(shè)施，包括用戶能源管理系統(tǒng)、用戶負(fù)荷設(shè)施、用戶儲(chǔ)能和分布式能源系統(tǒng)進(jìn)行合理用電和安全用電。電力市場(chǎng)企業(yè)通過信息交換，為用戶提供各種電力市場(chǎng)信息，指導(dǎo)用戶的電力消費(fèi)，最終平衡供需關(guān)系。電力服務(wù)商提供支持電力系統(tǒng)、配電和用戶之間業(yè)務(wù)流程的服務(wù)。這些業(yè)務(wù)流程不僅包括傳統(tǒng)的公用服務(wù)事業(yè)，例如計(jì)費(fèi)，用戶賬戶管理等，還包括擴(kuò)充的用戶服務(wù)，例如能源使用管理和家庭能源發(fā)電等等。第三方服務(wù)商提供新型服務(wù)和產(chǎn)品來滿足智能電網(wǎng)帶來的新需求和機(jī)遇，這些新興的服務(wù)代表著重大的新的經(jīng)

22、濟(jì)增長(zhǎng)領(lǐng)域。4-2 接口業(yè)務(wù)的分類按服務(wù)的提供方劃分，用戶接口可分4類，電力運(yùn)行接口、電力市場(chǎng)接口、電力服務(wù)接口和第三方服務(wù)接口，如圖4-2所示。4.2 通信基礎(chǔ)電力相關(guān)部門建立的電力專用通信網(wǎng)和公共互聯(lián)網(wǎng)Internet 的發(fā)展使電力用戶與電網(wǎng)及運(yùn)營(yíng)企業(yè)、電力市產(chǎn)、電力服務(wù)企業(yè)、第三方的服務(wù)商的通信成為可能，這種端到端的通信如圖4-3所示，電力通信專網(wǎng)連接著發(fā)電、輸電、變電、配電和用電部門，甚至是用戶的電表，專用通信網(wǎng)在實(shí)現(xiàn)通信功能的同時(shí)也保證了信息的安全。圖4-3 P2030端到端的智能電網(wǎng)通信模型用戶與電力運(yùn)行企業(yè)通信：電力運(yùn)行企業(yè)控制/運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)（亦被稱為后端辦公）可以是一個(gè)單一的聚合

23、的實(shí)體，依據(jù)電力企業(yè)或能源提供模型的類型，管理每個(gè)輸、配電網(wǎng)段的輸、配以及用戶或一個(gè)控制實(shí)體（如DMS/EMS或其他）。電力運(yùn)行企業(yè)可以通過回程網(wǎng)與用戶側(cè)的DER網(wǎng)絡(luò)通信，也可以通過辦公移動(dòng)網(wǎng)與用戶側(cè)的ESIs/xAN，智能電表/ESI等網(wǎng)絡(luò)通信?；爻叹W(wǎng)可以認(rèn)為屬于電力企業(yè)和/或由公共電信服務(wù)提供商管理，它可以是有線的（撥號(hào)，T1，雙絞線，電纜，光纖等），也可以是無(wú)線的（3G，WIMAX，點(diǎn)到點(diǎn)，尋呼機(jī)，無(wú)線電等）。辦公移動(dòng)網(wǎng)用于電力企業(yè)的調(diào)度，維護(hù)以及日常運(yùn)行。DER網(wǎng)絡(luò)使用有線/無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，通過ESIs和/或電子表與用戶駐地網(wǎng)連接，能夠用來平衡電力負(fù)荷。ESI是一種特殊的設(shè)備，可以認(rèn)為它是網(wǎng)

24、絡(luò)中心，也可以認(rèn)為是邏輯上的網(wǎng)關(guān)。xAN代表了HAN，BAN和IAN三種網(wǎng)絡(luò)。智能電表是AMI的一部分，用于各種各樣的計(jì)量任務(wù)。用戶與電力市場(chǎng)企業(yè)通信：電力市場(chǎng)企業(yè)提供有關(guān)變化能源/電力價(jià)格信息的能源信息服務(wù)，建立一個(gè)能源買賣市場(chǎng)，使用戶和電力企業(yè)的動(dòng)態(tài)能源交換服務(wù)成為可能。電力市場(chǎng)企業(yè)通過安全的公共網(wǎng)絡(luò)連接與用戶進(jìn)行通信。用戶與電力服務(wù)商通信：電力服務(wù)商為電力系統(tǒng)中發(fā)，配電和用戶的商業(yè)流程提供服務(wù)。電力服務(wù)商可以通過公共網(wǎng)/內(nèi)聯(lián)網(wǎng)/因特網(wǎng)服務(wù)提供商（ISPs）與用戶進(jìn)行通信。通過寬帶接入路由，ISPs為用戶駐地網(wǎng)提供互聯(lián)網(wǎng)接口，為用戶提供能源管理服務(wù)，而各層次的能源管理服務(wù)通過互聯(lián)網(wǎng)云時(shí)必須

25、提供特定程度的協(xié)議安全。用戶與第三方服務(wù)商通信：第三方服務(wù)商提供的服務(wù)有家庭和商業(yè)的能源管理服務(wù)，需求響應(yīng)服務(wù)以及終端用戶和電力企業(yè)的聚合服務(wù)。第三方服務(wù)商網(wǎng)絡(luò)可以通過寬帶互聯(lián)網(wǎng)路由，用戶無(wú)線/有線HAN網(wǎng)絡(luò)和HBES網(wǎng)絡(luò)與用戶能源設(shè)備通信，以管理用戶中的控制開關(guān)，執(zhí)行器，電機(jī)，能源，負(fù)荷，其他智能設(shè)備和有線設(shè)備。其中寬帶互聯(lián)網(wǎng)路由包括wifi路由，電纜調(diào)制解調(diào)器，ADSL調(diào)制解調(diào)器，WiMAX調(diào)制解調(diào)器等等。用戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)：用戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)(CPN)包括HAN、BAN、IAN。它允許應(yīng)用程序，例如：遠(yuǎn)程控制負(fù)載、DER監(jiān)控和控制、顯示居民用戶用電狀況、樓宇系統(tǒng)的集成。它也提供審計(jì)/日志功能，記錄用戶側(cè)

26、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的執(zhí)行情況。用戶能源管理系統(tǒng)通信：DER通信：用戶側(cè)發(fā)電（即分布式電源）和儲(chǔ)能系統(tǒng)可以使用有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，通過SGUI或智能電表連接到HAN、BAN、IAN。分布式電源可以用來平衡電網(wǎng)的電力負(fù)荷。電能可以由用戶供給電網(wǎng)，能源供應(yīng)的比例可以動(dòng)態(tài)的變化。電動(dòng)汽車通信：電動(dòng)汽車既可以是負(fù)荷，也可以是電源/儲(chǔ)能裝置，電能可以反饋電網(wǎng)，保持平衡。當(dāng)車輛處于靜止，電網(wǎng)給電池充電時(shí)，PEVs被認(rèn)為是一個(gè)負(fù)荷；當(dāng)PEVs放電時(shí)，電網(wǎng)公司使用適量的（規(guī)?；╇姵剡M(jìn)行放電，對(duì)規(guī)避用電高峰具有重要意義。負(fù)荷控制通信：負(fù)荷可以是電器，PEVs等。負(fù)荷可以分為工業(yè)負(fù)荷，商業(yè)負(fù)荷和居民負(fù)荷。智能電表通信：智能電表

27、執(zhí)行各種智能量測(cè)任務(wù)，是AMI的主要部分。SGUI可選擇安裝在智能電表中，相當(dāng)于鄰域網(wǎng)NAN 和用戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)CPN之間的通信網(wǎng)關(guān)，包括家庭樓宇電子系統(tǒng)HBES、負(fù)荷、電動(dòng)汽車、用戶側(cè)DER網(wǎng)絡(luò)。NAN、CPN、HBES和DER網(wǎng)絡(luò)可以用不同的物理介質(zhì)進(jìn)行互聯(lián)。因此，為了最大程度地實(shí)現(xiàn)互操作性，涉及智能電表的通信標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)局限于某一特定的通信介質(zhì)。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的開放系統(tǒng)互連（OSI）參考模型，通過對(duì)分層的功能的使用，使得ICT中的互操作性已得到了普遍的改善。在這個(gè)參考模型中，功能被分成不同的層，層與層間通過服務(wù)接口層進(jìn)行連接。如圖4-1-2所示，IEEE P2030智能電網(wǎng)信息技術(shù)互

28、操作性的重點(diǎn)是4至7層。圖4-4 OSI參考模型4.3 智能電網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)在電力運(yùn)行、電力市場(chǎng)和電力服務(wù)等領(lǐng)域中，管理人員需要使用相應(yīng)的管理系統(tǒng)來輔助管理人員的工作，包括管理電力的傳輸、為電力客戶提供服務(wù)和電力市場(chǎng)的經(jīng)營(yíng)等。這些管理系統(tǒng)集成了多種業(yè)務(wù)處理工具，監(jiān)測(cè)、控制和優(yōu)化能源的生產(chǎn)、交付和消耗。管理系統(tǒng)是針對(duì)不同業(yè)務(wù)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，也稱為智能電網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)。電力用戶需要在自己的用戶系統(tǒng)（/設(shè)備）與智能電網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)之間建立數(shù)據(jù)流，實(shí)現(xiàn)信息的交互，如圖4-5所示，SGUI具有支持信息流建立和信息交的能力，SGUI的這種能力是通過自身的實(shí)體功能和通信基礎(chǔ)設(shè)施（OSI環(huán)境）提供的服務(wù)實(shí)現(xiàn)的。用戶應(yīng)用

29、系統(tǒng)信息交換概念模型如圖4-5所示。從計(jì)算機(jī)科學(xué)的角度看，智能電網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)由許多應(yīng)用進(jìn)程組成，包括具有通信功能的進(jìn)程和無(wú)通信功能的進(jìn)程。當(dāng)一個(gè)應(yīng)用進(jìn)程需要與另一個(gè)應(yīng)用進(jìn)程通信時(shí)（如配電EMS的讀取用戶數(shù)據(jù)進(jìn)程要求用戶的采集進(jìn)程提供功率數(shù)據(jù)時(shí)）就是調(diào)用SGUI服務(wù)的一個(gè)過程，如圖4-6所示。圖4-5 用戶應(yīng)用系統(tǒng)信息交換概念模型智能電網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的各應(yīng)用進(jìn)程處于OSI環(huán)境之上，這些進(jìn)程可以通過調(diào)用SGUI接口提供的服務(wù)，直接或間接地使用OSI環(huán)境完成通信。圖4-6 應(yīng)用進(jìn)程調(diào)用SGUI進(jìn)行通信的過程4.4 智能電網(wǎng)用戶接口概念模型智能電網(wǎng)用戶接口SGUI的主要功能是為用戶的應(yīng)用系統(tǒng)提供通信服務(wù)，用

30、戶的應(yīng)用系統(tǒng)使用這些基本的通信服務(wù)功能，可以注冊(cè)到電力服務(wù)系統(tǒng)，得到電力服務(wù)系統(tǒng)的認(rèn)證和授權(quán)后能夠與各種運(yùn)行、市場(chǎng)和服務(wù)程序進(jìn)行信息交互，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的互動(dòng)化。智能電網(wǎng)對(duì)SGUI的通信服務(wù)功能要求如下：l 注冊(cè)管理，用戶生命周期服務(wù)，允許注冊(cè)用的啟用，停止和控制；l 安全認(rèn)證管理，進(jìn)行身份驗(yàn)證，通信服務(wù)加密和解碼；l 客戶端管理，記錄管理注冊(cè)用戶（在生命周期內(nèi)）；l 資源使用授權(quán)管理；l 信息交換服務(wù)包括：發(fā)布/訂閱消息，請(qǐng)求/回復(fù)消息，消息加密；l 系統(tǒng)管理，允許管理和監(jiān)視接口信息交換，進(jìn)行接口配置管理、故障管理、安全管理和記賬管理等，并發(fā)性控制服務(wù)（用來管理分布在服務(wù)中的共享的、同一的項(xiàng)目

31、）；l 時(shí)間服務(wù)，對(duì)分布式應(yīng)用進(jìn)程提供一個(gè)配置需要的時(shí)間精度；l 提供可選的通信服務(wù)質(zhì)量，如果網(wǎng)絡(luò)信息不能發(fā)送到預(yù)定地址，確保發(fā)送源能收到未發(fā)送的提示信息，提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息處理速度的動(dòng)態(tài)調(diào)整。如圖4-7所示，接口概念模型分為五個(gè)域，即用戶域、電力運(yùn)營(yíng)商域、電力服務(wù)商域、第三方服務(wù)商域和電力市場(chǎng)域。電力服務(wù)商域包含計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、用戶管理系統(tǒng)、緊急服務(wù)系統(tǒng)、樓宇管理系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)、需求響應(yīng)服務(wù)系統(tǒng)、售電市場(chǎng)管理系統(tǒng)等；第三方服務(wù)商域包含電能管理服務(wù)系統(tǒng)、輔助服務(wù)系統(tǒng)、需求響應(yīng)用戶系統(tǒng)、用戶聚合服務(wù)系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)等；用戶域包含用戶系統(tǒng)、智能設(shè)備、簡(jiǎn)單設(shè)備和電表。用戶域與電力運(yùn)行域、電力市場(chǎng)域、電力

32、服務(wù)商域和第三方服務(wù)商域進(jìn)行信息交換；電力服務(wù)商域從電網(wǎng)運(yùn)行域、電力市場(chǎng)域取得信息，經(jīng)過處理后與用戶進(jìn)行信息交換，同時(shí)也與第三方服務(wù)商域進(jìn)行信息交換。監(jiān)管部門負(fù)責(zé)對(duì)電力運(yùn)行、電力市場(chǎng)、電力服務(wù)商域和第三方服務(wù)進(jìn)行監(jiān)督，因此，也有信息交換。圖4-7 用戶接口的概念模型用戶與電力服務(wù)商、第三方服務(wù)商之間通過通信基礎(chǔ)設(shè)施（SGUI接口）進(jìn)行信息交換，完成各種業(yè)務(wù)，電力服務(wù)商系統(tǒng)與電力運(yùn)行系統(tǒng)、電力市場(chǎng)系統(tǒng)通過企業(yè)信息總線（如IEC 61968等）進(jìn)行通信。5智能電網(wǎng)用戶接口定義5.1 SGUI概念智能電網(wǎng)用戶接口（SGUI）是智能電網(wǎng)領(lǐng)域中為用戶系統(tǒng)和用戶設(shè)備提供通信服務(wù)的實(shí)體，通過直接或間接調(diào)用通

33、信網(wǎng)絡(luò)提供的信息交換功能，實(shí)現(xiàn)用戶應(yīng)用進(jìn)程與智能電網(wǎng)其它相關(guān)系統(tǒng)之間的通信，旨在促進(jìn)智能電網(wǎng)的互操作。SGUI的模型如圖5-1所示，目前，定義的SGUI連接五個(gè)域，即用戶域、電力服務(wù)商域、電力運(yùn)行域、電力市場(chǎng)域和第三方服務(wù)商域。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)接口的管理和安全控制，SGUI管理系統(tǒng)是一個(gè)必要的系統(tǒng)，主要功能包括安全認(rèn)證、用戶管理、運(yùn)行管理和服務(wù)質(zhì)量管理等。圖5-1 SGUI的定義5.2 接口的層次性SGUI位于OSI應(yīng)用層之上的應(yīng)用系統(tǒng)之中，是應(yīng)用系統(tǒng)中的一個(gè)通信服務(wù)子層，SGUI由一組特殊的應(yīng)用進(jìn)程組成，為更高子層提供服務(wù)。服務(wù)系統(tǒng)和用戶用用系統(tǒng)，可直接調(diào)用OSI環(huán)境，也可通過其他服務(wù)XMPP間接

34、調(diào)用OSI環(huán)境，為用戶和電網(wǎng)提供交互信息。接口的層次如圖5-2所示。圖5-2 SGUI接口的層次性SGUI接口的層次性可以通過DR業(yè)務(wù)為例進(jìn)行說明，DR業(yè)務(wù)調(diào)用DR業(yè)務(wù)服務(wù)接口，由DR業(yè)務(wù)服務(wù)接口調(diào)用SGUI通信服務(wù)，而SGUI可以直接或間接調(diào)用OSI環(huán)境來完成信息交換。5.3 需求響應(yīng)用戶接口（DRI） 需求響應(yīng)用戶接口（DRI）是通過調(diào)用SGUI服務(wù)，實(shí)現(xiàn)需求響應(yīng)應(yīng)用進(jìn)程間通信的實(shí)體。需求響應(yīng)應(yīng)用進(jìn)程存在于參與需求響應(yīng)的各系統(tǒng)和設(shè)備中。圖5-3 用戶DR信息交換概念模型圖5-3是DR信息交換概念模型，分為4個(gè)域：電網(wǎng)域/電力運(yùn)行域/電力市場(chǎng)域、電力服務(wù)商域、第三方服務(wù)商域以及用戶域。監(jiān)管部

35、門監(jiān)管電網(wǎng)域/電力運(yùn)行域/電力市場(chǎng)域、電力服務(wù)商域和第三方服務(wù)商域的運(yùn)行。電網(wǎng)域/電力運(yùn)行域/電力市場(chǎng)域涉及到的角色（actor）有：配電運(yùn)行管理、配電EMS，和用電信息采集/AMI。電力服務(wù)商域列出的角色是DR系統(tǒng)，第三方服務(wù)商域列出的角色是DR聚合用戶系統(tǒng)，在DR用戶域，分為用戶系統(tǒng)和用戶設(shè)備，均與DR-C相連，DR-C可以根據(jù)需求直接連接到DR系統(tǒng)，也可以連接到DR聚合用戶系統(tǒng)。在第三方服務(wù)商域，每個(gè)DR聚合用戶系統(tǒng)都與用戶域的一個(gè)DR-C相連，然后DR聚合用戶系統(tǒng)又按樹狀層級(jí)聚合，最頂端的DR聚合用戶系統(tǒng)與DR系統(tǒng)相連，第三方服務(wù)商域里可以有多個(gè)DR聚合用戶系統(tǒng)組成的樹狀結(jié)構(gòu)。與需求響

36、應(yīng)直接相關(guān)的角色是DR系統(tǒng)、DR聚合用戶系統(tǒng)和DR-C，它們之間的通信基于SGUI接口。圖5-4 用戶DR接口的概念模型圖5-4是用戶DR接口的概念模型，與圖5-3對(duì)應(yīng)，由圖可見，電網(wǎng)域/電力運(yùn)行域/電力市場(chǎng)域中的actor通過企業(yè)總線IEC 61968等方式連接，而其他三個(gè)域中的actor都是在通信基礎(chǔ)設(shè)施SGUI接口的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)通信的。5.4 能效用戶接口（EEI）能效用戶接口（EEI）是通過調(diào)用SGUI服務(wù)，實(shí)現(xiàn)能效應(yīng)用進(jìn)程間通信的實(shí)體。能效應(yīng)用進(jìn)程存在于參與能效管理的各系統(tǒng)和設(shè)備中。正在編制中。6其他接口定義分析6.1 美國(guó)SGUI概念美國(guó)提交文檔中對(duì)于SGUI的定義：SGUI is

37、a bi-directional, logical, abstract interface that supports appropriately secure communications of information between an entity within the customer domain and an external energy service provider. Devices and applications will implement the SGUI between service providers and customers. SGUI是一個(gè)雙向的、邏輯

38、的、抽象的接口,支持在用戶域中的實(shí)體和一個(gè)外部能源服務(wù)提供商之間進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌踩畔⑼ㄐ?。設(shè)備和應(yīng)用程序?qū)⒃诜?wù)提供商和客戶之間實(shí)現(xiàn)SGUI。從SGUI（美國(guó)）概念中，可以看出SGUI是一個(gè)接口，可提供通信服務(wù)，并且需要依靠設(shè)備和應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)。而這些在SGUIv0.5中都有所體現(xiàn)，故具有一致性。6.2 NIST ESI概念ESI的概念：An ESI is a bi-directional, logical, abstract interface that supports the secure communication of information between internal entit

39、ies (i.e., electrical loads, storage and generation) and external entities. It comprises the devices and applications that provide secure interfaces between ESPs and customers for the purpose of facilitating machine-to-machine communications. ESIs meet the needs of todays grid interaction models (e.

40、g., demand response, feed-in tariffs, renewable energy) and will meet those of tomorrow (e.g., retail market transactions).ESI是一個(gè)雙向的、邏輯的、抽象的接口，支持內(nèi)部實(shí)體和外部實(shí)體之間的安全信息通信。ESI由在ESP和用戶之間提供安全接口的設(shè)備和應(yīng)用組成，促進(jìn)了M2M通信。ESI滿足當(dāng)前的電網(wǎng)交互模型的需求，并將滿足未來的需求。An ESI is a bi-directional, logical, abstract interface that can be int

41、egrated or realized in physical devices such as gateways, energy management systems and electric meters. It consists of two sides or faces, the grid face and the facility face. The grid face is exposed to energy service providers and the facility face is exposed to customer systems.ESI是一個(gè)雙向的、邏輯的、抽象的

42、接口，可以在物理設(shè)備（如網(wǎng)關(guān)、EMS和電表）中集成或?qū)崿F(xiàn)。ESI接口由兩側(cè)或兩面組成，即電網(wǎng)側(cè)和設(shè)備側(cè)。電網(wǎng)側(cè)對(duì)應(yīng)于ESP和設(shè)備側(cè)對(duì)應(yīng)于用戶系統(tǒng)。如圖1、2所示，SGUIv0.5的概念模型，也是具備two sides的性質(zhì)，完成著電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)的信息交互。6.3 IEC62746概念 This International Standard establishes an architecture that is supportive of interfaces and protocol profiles relevant to systems connected to the electrica

43、l grid. This part of the standard describes specific message transport and services, based upon the use of an XMPP message transport.Figure 1 shows the relationship of IEC 62746 to other IEC TC57 standards and those of other IEC and ISO technical committees. 圖6-1 IEC62746的應(yīng)用EndPoint：It is a consumer

44、 or producer of messages that are defined by this standard. An End Point can be associated with zero or more resources. An End Point can receive messages pushed from a Head End or send requests or events to a Head End.尾端點(diǎn)：是在標(biāo)準(zhǔn)中定義的信息的消費(fèi)者或生產(chǎn)者。一個(gè)尾端點(diǎn)可以關(guān)聯(lián)到零個(gè)或更多的資源。一個(gè)尾端點(diǎn)可以接收從首端點(diǎn)推送的消息或發(fā)送請(qǐng)求或事件給一個(gè)首端點(diǎn)。Head En

45、d：A special case of an End Point, where a Head End is effectively a parent of many End Points with the responsibility for coordination of those End Points. A Head End is responsible for pushing to or receiving message from many End Points. A market operator or aggregator will typically implement a H

46、ead End interface.首端點(diǎn)：是一個(gè)特殊的尾端點(diǎn)，實(shí)際上是許多尾端點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)這些尾端點(diǎn)。一個(gè)首端點(diǎn)負(fù)責(zé)推送或接收信息從許多的尾端點(diǎn)。市場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)商或聚合器通常會(huì)充當(dāng)一個(gè)首端點(diǎn)的角色。6.4 IEEE P2030概念接口：從一個(gè)實(shí)體到另一個(gè)實(shí)體，支持一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)流、實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)鏈路的邏輯鏈路。7接口實(shí)例說明下文給出具體的接口實(shí)例，通過圖示和文字說明來闡述SGUI接口是如何在DR系統(tǒng)、充電系統(tǒng)和EE系統(tǒng)中完成信息交換的。7.1 DR系統(tǒng)實(shí)例圖7-1 某工業(yè)用戶DR系統(tǒng)實(shí)例結(jié)構(gòu)圖圖7-1是一個(gè)工業(yè)用戶的DR系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例，參與者包括：電網(wǎng)側(cè)的DR服務(wù)系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)、用

47、電信息采集系統(tǒng)、電網(wǎng)管理員、用電管理系統(tǒng)，用戶側(cè)的能源管理系統(tǒng)及下屬的簡(jiǎn)單設(shè)備與智能設(shè)備；DR服務(wù)系統(tǒng)與用電管理系統(tǒng)通過用電信息采集系統(tǒng)獲取當(dāng)前與預(yù)測(cè)的電網(wǎng)狀態(tài)，自動(dòng)生成DR事件或發(fā)送直接控制命令給用戶能源管理系統(tǒng)或其下屬智能設(shè)備，并由電網(wǎng)管理員完成整個(gè)過程的監(jiān)視與管理；圖中智能設(shè)備與能源管理系統(tǒng)是通過SGUI及上層接口相連接，智能設(shè)備也可直接通過SGUI及DRI等接口連入通信網(wǎng)絡(luò)；電網(wǎng)各個(gè)參與者之間的網(wǎng)絡(luò)通信主要使用已有的電力企業(yè)內(nèi)部協(xié)議與支撐的DRI完成（也不排除使用SGUI的可能性）；電網(wǎng)與用戶間的通信必須通過SGUI及SGUI支撐的DRI完成。圖7-2 DR系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與協(xié)議實(shí)例圖圖7-2是DR服務(wù)系統(tǒng)對(duì)工業(yè)用戶中一個(gè)智能設(shè)備進(jìn)行DR管理的協(xié)議棧實(shí)例，二者通過DRI與SGUI組成的SGUI總線實(shí)現(xiàn)用戶設(shè)備與系統(tǒng)與電網(wǎng)系統(tǒng)的互聯(lián)。DR服務(wù)系統(tǒng)通過EPON接入通信網(wǎng)絡(luò)，智能設(shè)備則通過wifi通過網(wǎng)關(guān)接入通信網(wǎng)絡(luò)；其他用戶與電網(wǎng)系統(tǒng)之間的信息交互與圖7-2相似，僅在于低層接入網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況可能不同。用電信息監(jiān)測(cè)與DR服務(wù)系統(tǒng)間通過電網(wǎng)企業(yè)內(nèi)部總線進(jìn)行通信（如NIST），具體過程不做詳述；DR服務(wù)系統(tǒng)當(dāng)獲取到電網(wǎng)負(fù)荷即將達(dá)到并超過設(shè)置閾值時(shí)， DR決策進(jìn)程啟動(dòng)并建立DR事件。圖7-3 DR服務(wù)系統(tǒng)與智能設(shè)備間信息交互序列圖圖7-3是一個(gè)DR服務(wù)系