主動配電網(wǎng)的用戶由傳統(tǒng)電力負荷和有源結構體構成，對電網(wǎng)與用戶間的互動提出了新的要求。文章重點闡述了主動配電網(wǎng)用戶的互動服務及其信息交互接口標準化的問題，提出了主動配電網(wǎng)的“外”向特征，并在用戶的范圍、服務類型、接口模型及其功能、信息交互接口標準化等方面進行了分析，促進標準化互動服務的發(fā)展。
0.引言
主動配電網(wǎng)是智能配電網(wǎng)發(fā)展過程中的高級技術形態(tài)，能夠綜合監(jiān)測和調控并網(wǎng)的分布式發(fā)電、柔性負載、儲能裝置以及用戶側智能設備等，在靈活的電網(wǎng)結構之上，借助預先態(tài)勢感知、預先風險告警、預先趨勢防控等主動管控手段，實現(xiàn)可控潮流分布和系統(tǒng)狀態(tài)優(yōu)化，并可提供對“上游”系統(tǒng)的可靠支撐和對“下游”用戶的主動接納。同時，接入分布式發(fā)電單元的有源負荷已經(jīng)具備向電網(wǎng)提供反向電力供應、降損、穩(wěn)壓等支撐能力。
目前對主動配電網(wǎng)技術的研究主要集中在含分布式電源的規(guī)劃、運行控制與優(yōu)化、故障處理等方面，例如隨機性和間歇性可再生能源的主動接入和消納、并網(wǎng)保護方式、靈活調配的潮流優(yōu)化等，已取得了大量突破性的基礎成果，并應用于一批試點工程，實現(xiàn)了預期的技術目標。但無論是理論研究還是工程應用，均圍繞配電網(wǎng)本身的范疇開展，其對“上”和對“下”的外部特性及相應的支撐與響應技術還有待深入研究。如何在智能配電網(wǎng)的“內”與“外”都能更明顯地體現(xiàn)主動特征及其所產(chǎn)生的優(yōu)勢效益，是對未來主動配電網(wǎng)全面發(fā)展的更高要求。文章立足于主動配電網(wǎng)末端與用戶及其智能設備間的互動服務，關注其“外”與“下”特性，討論雙向信息交互接口模型的標準化。
1.主動配電網(wǎng)用戶服務
1.1用戶范圍
一般認為，用戶是電網(wǎng)末端的電力使用者;主動配電網(wǎng)的用戶除了傳統(tǒng)意義的電力負荷之外，不僅增加了已知的分布式能源、微電網(wǎng)、智能樓宇、智能家居、工業(yè)自動化等有源結構體，而且應涵蓋新興的面向用戶服務的能源提供商、集成商、運營托管機構等第三方市場，具有地理位置分布廣泛、數(shù)量容量差異較大、響應特性各不相同、結構層次復雜嵌套、自成獨立體系等特點，使得在其參與主動配電網(wǎng)互動活動時增加了系統(tǒng)復雜性、時變性和不確定性。
1.2用戶服務
參與主動配電網(wǎng)的互動活動并與電網(wǎng)發(fā)生電力及其相應的信息交換的用戶已經(jīng)具備了自我供電運行甚至反向送電、提供電力服務的能力。目前情況看，可概括為公共基礎服務、需求響應服務、能效評估服務、電網(wǎng)緊急服務、局部市場交易服務類等其他有待開發(fā)的電力增值服務類型。
1)公共基礎服務類：包括一般性用電設備、電動汽車充放電、用電信息采集、分布式電網(wǎng)出力監(jiān)控等，實現(xiàn)主動配電網(wǎng)和用戶正常運行的電力供應和數(shù)據(jù)采集。
2)需求響應服務類：包括電網(wǎng)對用戶的用電慣性、合約和事件的積極響應、用戶對電網(wǎng)運行狀態(tài)的主動調整，涉及用戶的“內”調節(jié)和“外”調節(jié)，實現(xiàn)主動配電網(wǎng)與用戶常態(tài)下的雙向供用電優(yōu)化動態(tài)平衡。
3)能效評估服務類：包括同時對設備用電特征及其關聯(lián)電網(wǎng)損耗的監(jiān)測和雙向調整，評價供用電效率，實現(xiàn)主動配電網(wǎng)經(jīng)濟性的可觀測和分布概況，進而對電網(wǎng)規(guī)劃和運行以及用戶用電模式提供決策支撐。
4)電網(wǎng)緊急服務類：是有源用戶根據(jù)電網(wǎng)要求提供緊急電力供應和運行支撐的出力服務，包括本地轉供、末端電壓調節(jié)、區(qū)域黑啟動等，體現(xiàn)用戶向電網(wǎng)的主動。
5)局部市場交易服務類：包括含有第三方電力批發(fā)商和能源集中商的本地局部電力市場的電力交易，有源用戶、并網(wǎng)中壓配電網(wǎng)的分布式電源、儲能裝置等均可參與交易，輔助本地的供用電平衡。
2.信息交互接口
2.1接口模型
信息交互接口模型是主動配電網(wǎng)用戶服務的具體表達方式，通過接口模型來實現(xiàn)服務提供者與服務接受者以統(tǒng)一的信息模型、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式、統(tǒng)一的交互方式進行服務需求、過程和響應信息的傳遞，最終以電力流動來實現(xiàn)服務的約定。
接口模型一般采用開放式的分層架構(見圖1)，使服務的定義與通信基礎架構和應用系統(tǒng)松耦合，可以由傳統(tǒng)的專有交易平臺承載，又可由基于總線和云技術的虛擬環(huán)境建立，運用訂閱/發(fā)布或者請求/應答的消息模式來實現(xiàn)。
目前看，電網(wǎng)與用戶間已分別采用智能電表、公用網(wǎng)關、智能終端等裝置載體來實現(xiàn)設備間的雙向信息傳遞，也可在擁有類似于能量管理系統(tǒng)等集中管控系統(tǒng)間交互各用戶的服務信息，靈活適應各類用戶與電網(wǎng)間不同層級的服務需求。
圖1信息交互接口模型分層架構
2.2接口功能
接口功能是服務信息能夠安全、完整和真實地從發(fā)送者向接受者傳送的必要保障，包括安全隱私功能、可維護功能、可擴展功能等。
1)安全隱私功能：考慮用戶服務信息、交互接口和通信網(wǎng)絡的安全性，包括身份驗證、授權、保密性、完整性、不可抵賴性和審計等方面，具有交互記錄和狀態(tài)的信息追蹤。
2)可維護功能：考慮用戶服務信息的存檔、歷史追溯、場景重現(xiàn)等，滿足在服務中斷后的信息恢復和服務更新后信息延續(xù)的要求，具有向后兼容的能力。
3)可擴展功能：考慮變化的已有服務和新增的全新服務，能夠在不影響原有服務和其他服務的情況下，擴展服務的功能、信息和接口，具有開放式的即插即用能力。
3.接口模型的標準化
3.1已有標準
電網(wǎng)側和用戶側的智能設備和系統(tǒng)已有的信息交互與通信標準整體上具有多樣性、多變性和差異性的特點。
在應用層，電網(wǎng)側的信息模型以國際電工委員會(IEC)制定的公共信息模型(commoninformationmodel，CIM)和IEC61850模型為主流，電網(wǎng)調度、運行系統(tǒng)和自動化監(jiān)控裝置均采用的這兩大標準來描述電網(wǎng)的對象，應用IEC61968和IEC61970作為面向應用的信息交互標準，應用IEC61850作為現(xiàn)場裝置數(shù)據(jù)上下行的規(guī)范。用戶側的信息模型比較復雜，面向需求響應的OpenADR、面向用戶間的IEC62746、面向智能能源應用的SEP2.0等。在通信層，面向建筑物內通信的DLMS/COSEM、面向樓宇自動化和家庭的ZigBee、面向工業(yè)自動化的KNX、LonWorks和Modbus協(xié)議、基于IP網(wǎng)絡和分布式模塊化的WebService等。
3.2服務標準化
主動配電網(wǎng)用戶服務尚未成熟，其標準化的服務定義、服務對象、服務需求、服務場景、服務流程、服務結果均未有詳實和權威的共識。但迅速發(fā)展的主動配電網(wǎng)用戶服務已迫切需要制定統(tǒng)一的服務描述和交互規(guī)范，來支撐用戶與主動配電網(wǎng)的互動活動。
一方面，應制定新的標準來描述主動配電網(wǎng)的服務：以IECCIM為基礎，考慮參與主動服務主體的適度模型擴展，根據(jù)每個服務的信息需求，從CIM中定制抽取與服務配套的模型子集，參考IEC61968消息機制，形成基于XSD的服務消息框架，并分析參與特定服務主體間所需的信息交互流程，通過WebService的通信方式，建立服務的信息交互接口模型。
另一方面，應最大限度地考慮復用已有的標準和系統(tǒng)，在不破壞或者嚴重影響服務主體內部信息處理方式的情況下，制定服務信息交互標準與已有標準的映射關系，使服務能夠通過分解、再組合和轉換的過程，高效構建可動態(tài)調配的靈活組態(tài)服務架構，適應不斷發(fā)展更新的服務要求。
4.結語
用戶的互動服務是主動配電網(wǎng)未來發(fā)展的重點方向之一，體現(xiàn)對“外”和向“下”的主動特征。本文初步探討互動服務的類型、信息交互接口的要求及其接口模型標準化的問題?？芍?，在信息交互接口的標準化過程中，依然有大量的有待發(fā)現(xiàn)的需求和未確定的技術環(huán)節(jié)需要進一步研究、試驗和開發(fā)，從而進一步推動主動配電網(wǎng)的完整構建。