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4.1 能源控制
在能源互联网中, 骨干网络仍将承担能源远距离传输的功能; 分布式能源单元不仅是能源负荷, 也是重要的能源供应来源, 实现不同特征能源流融合是能源路由器必须具备的功能. 一方面, 能源路由器必须要保证流入能源的质量满足需求要求; 另一方面, 应能够保证能源的合理流动, 实现恰当数量的能源流向恰当的负荷; 第三方面, 能够及时监控能源流的质量, 实时调节保证能源流的安全流动。
以电力能源为例, 承担局域能源单元与骨干网络互联的能源路由器必须能够实现骨干高压能源流到低压适用的能源流的变压调节、交流能源和直流能源的相互转换; 局域能源单元互联的能源路由器必须具备消纳可再生能源生产, 尽可能地保证可再生能源的高效利用, 因此, 变压、整流、存储和消纳功能是能源路由器必须具备的功能. 保证能源流的适时流动要求路由器必须能够感知负荷和能源供应变化, 具备改变能源流动方向和数量的功能, 负荷监控和自动调节使其需具备的功能, 多级别变压和能源存储管理技术能够较好的支撑该功能. 电流质量的细微变化都有可能造成整个能源供应体系的崩溃, 及时发现和处理能源质量问题是主要解决办法, 在路由器上实现能源质量的监控和调节是分布式保证能源质量问题的有效方法, 能源质量感知和自动安全保护功能也应该在能源路由其中加以设置。
4.2 信息保障
信息是决定能源路由器控制策略恰当与否的关键, 准确性和时效性尤为重要, 一方面, 要求所有策略的选择都能够受最最广泛信息的支持, 避免片面信息引起决策失误; 另一方面, 要求所有信息必须被及时传送, 避免过时信息的影响. 兼容(或具备) 信息通信和信息处理功能是能源路由器有效运行的必然要求, 要求各能源路由器不仅能够分享其管理范围内所集的实时信息, 还能够对得到的信息进行处理和利用. 信息保障的实现需要能源路由器具有两方面的功能: 通信和计算. 通信功能要求能源路由器应具有通信接口, 能够与通信链路连接实现信息的接收与发送. 为保证信息的传输时延、可靠性和安全性, 能源路由器可以设置为支持多种通信模式, 不仅能够便于在多种情况下保证通信功能的实现, 还为通过冗余传输保证通信可靠性提供了基础. 此外, 设计有针对性的通信协议和安全防护机制也是通信功能保障必须考虑的问题. 计算功能要求能源路由器具有信息处理模块, 一方面可以联合信
息采集设备, 完成原始数据的收集和存储, 并进行冗余信息的过滤和初步处理; 另一方面, 设计高效的信息处理架构或借用数据中心完成数据的深层次处理, 并把有用信息发送到相应的控制单元. 在信息采集阶段可以借用物联网的研究成果, 云计算和大数据方面的研究成果可以较好地支撑信息的高效计算。 此外, 信息模型也是值得关注的方面, 它将保证各种信息流的有序高效流动。
4.3 定制化需求管理
支持用户个性化能源使用策略是能源互联网的主要功能之一, 其实现基础在于支持用户和能源互联网的交互. 一方面, 用户可以根据当前的能源供应形势调整自己的能用使用策略, 能源互联网根据所有用户能源策略制定能源供应模式满足用户需求; 另一方面, 能源互联网会搜集不同用户的能源使用数据, 从中计算出相应的能源使用规律, 制定合理的能源使用策略, 作为一个最佳使用策略反馈给用户, 供用户选择. 因此, 能源路由器应具有接收和处理所管理区域内用户请求的能力, 并且能够及时准确地用能源价格等反映当前的能源供应形势的信息反馈给用户, 涉及交互和需求管理等功能模块。
未来的能源单元从范围上来看, 可以包括单一设备、家庭、建筑物、小区、甚至一个区域或国家,定制化服务保障具有明显的范围特征要求, 所需的信息和能源支撑方法存在差异, 要求路由器具有针对性的解决方案. 对于特定设备, 如电动汽车, 其对应的用电策略可能仅包括充供电管理, 其仅需要能源网络提供当前的电压、电流水平和能源价格等信息, 并能够接收和识别它的策略, 设备移动性支持要求能源路由器之间具有协同工作机制; 随着能源单元范围的扩大, 包含的设备数量、类型都将大幅度提高, 以家庭为例, 它可以包括能源存储设备、能源生产设备(太阳能、燃气等) 和能源消耗设备, 能源路由器的工作重点在于协调各设备间联合工作, 按照即定的目标安排能源生产、存储和消费. 此外,为适应能源管理企业需求, 能源路由器还必须设计有必要的开放接口, 允许第三方根据需求更有效地完成它们之间的协同工作。
4.4 网络运行管理
网络运行管理对能源互联网来说同样重要, 实时保持网络的可用性、可扩展性、可靠性、可生存性、安全性等是追求的目标。 能源路由器为实施网络管理提供了天然介质, 设置管理功能模块, 开发针对性的管理协议对于能源互联网的运营具有重要的意义。 从功能角度看, 管理功能应包括网络的接入识别、管理策略的远程部署、异常处理和修复、以及日志文件的设定与管理等。
能源路由器作为能源单元接入能源互联网的统一手段, 便捷的管理界面是必不可少的功能, 要实现类似Internet 中路由器的功能, 通过连接对应的信息和能源控制接口, 能源路由器应具有友好、便捷的控制界面, 通过该界面, 用户可以根据需求选择或配置其需要的功能模块. 通信、能源管理功能的实现将主要通过能源路由器来完成, 远程控制管理模块将提高管理的效率, 为保证网络的可靠性和可用性提供技术支持. 异常的自动化处理和修复是时效性要求较高的能源互联网系统必须具备的功能,从能源角度看, 远动、继电保护、测距等业务必须支持, 通信模块为指令的传输提供支撑, 通信模块和管理控制模块的联动是保证该管理功能实施的关键, 规定和开发相应的标准是实现该功能的主要方式. 记录系统运营过程中发生的各种信息, 形成日志文件对系统的持续优化运行至关重要, 针对能源互联网运营, 设计合理的路由器日志文件内容和格式必须得到足够重视。
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