楊云濤

（國網(wǎng)陜西省電力有限公司，西安 710061）

0 引言

當(dāng)前，建設(shè)以低碳化、智慧化、電氣化為核心的綜合能源利用體系，成為行業(yè)發(fā)展共識(shí)。綜合能源服務(wù)將多類型能源的生產(chǎn)、存儲(chǔ)、傳輸、消費(fèi)以及能源市場交易進(jìn)行深度融合，最終達(dá)到節(jié)能減排、提升能效的目的。在現(xiàn)代信息技術(shù)和傳感器技術(shù)的支持下，綜合能源服務(wù)體系已由傳統(tǒng)的能源價(jià)值鏈向多要素協(xié)同優(yōu)化的能源網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變，其中，融合通信系統(tǒng)在能源網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化、智慧化方面起到了支撐作用。

融合通信系統(tǒng)是支撐綜合能源網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制、指令調(diào)度、數(shù)據(jù)傳輸?shù)冉⒌木C合通信體系，是綜合能源網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。綜合能源網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的功能需求和性能需求，與電力通信網(wǎng)等傳統(tǒng)通信系統(tǒng)既有關(guān)聯(lián)，又有顯著區(qū)別，目前綜合能源領(lǐng)域還沒有通用的通信標(biāo)準(zhǔn)。文獻(xiàn)[1]構(gòu)建了以電能為載體的能源互聯(lián)網(wǎng)信息通信總體架構(gòu)，其中通信網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)資源，支撐數(shù)據(jù)可靠傳輸、業(yè)務(wù)正常運(yùn)行和決策快速部署；文獻(xiàn)[2]將IEC 61850技術(shù)推廣至微電網(wǎng)通信系統(tǒng)領(lǐng)域，提出一種廣泛適用的微電網(wǎng)通信體系架構(gòu)；文獻(xiàn)[3]提出適應(yīng)電力物聯(lián)網(wǎng)的通信網(wǎng)新架構(gòu)，從面向新業(yè)務(wù)的電力通信網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展趨勢兩方面進(jìn)行探索；文獻(xiàn)[4]提出了能源互聯(lián)網(wǎng)共享運(yùn)營平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)，其中以電力專網(wǎng)、第三方通信網(wǎng)作為網(wǎng)絡(luò)層，支撐業(yè)務(wù)系統(tǒng)、設(shè)備等數(shù)據(jù)安全傳輸。這些研究主要集中于通信技術(shù)的性能參數(shù)、應(yīng)用范圍的比較分析，沒有充分考慮綜合能源業(yè)務(wù)對(duì)通信系統(tǒng)建設(shè)的功能需求和性能需求。

本文依據(jù)智慧園區(qū)綜合能源網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，分析了綜合能源網(wǎng)絡(luò)通信需求，設(shè)計(jì)了面向智慧園區(qū)的綜合能源網(wǎng)絡(luò)融合通信系統(tǒng)，并通過某綜合能源示范項(xiàng)目中通信系統(tǒng)的現(xiàn)場應(yīng)用，驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可行性和有效性。

1 智慧園區(qū)綜合能源網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

從能源輸入看，電力、熱力和天然氣是智慧園區(qū)綜合能源網(wǎng)絡(luò)的主要能源。通過對(duì)文獻(xiàn)[5-6]提出的園區(qū)綜合能源系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，構(gòu)建由源、網(wǎng)、儲(chǔ)、荷四個(gè)模塊組成的智慧園區(qū)綜合能源網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖1所示。外部能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)由電網(wǎng)、天然氣管網(wǎng)、熱網(wǎng)組成，內(nèi)部包含能源傳輸、存儲(chǔ)設(shè)備，滿足用戶側(cè)電、熱、冷、氣4種負(fù)荷消費(fèi)需求[7-9]。

（1）源模塊包括電網(wǎng)、天然氣網(wǎng)、熱網(wǎng)，分別由變壓器、壓縮機(jī)、熱交換站作為輸入，風(fēng)能和太陽能分別通過園區(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏機(jī)組輸入。

（2）網(wǎng)模塊中，應(yīng)用電解制氣、電制冷、電鍋爐、燃料電池、燃?xì)忮仩t、冷熱電聯(lián)產(chǎn)（Combined Cooling Heating and Power，CCHP）等設(shè)備及系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能源的相互轉(zhuǎn)化，構(gòu)建能源輸送和分配網(wǎng)絡(luò)，支持電、熱、冷、氣的綜合供應(yīng)[10]。

（3）儲(chǔ)模塊包括電、熱、冷、氣儲(chǔ)能裝置，抵消能源峰值需求，起到能量緩存作用。

（4）荷模塊是園區(qū)綜合能源網(wǎng)絡(luò)的能源消費(fèi)環(huán)節(jié)，為用戶提供靈活、低碳、安全、高效的能源供應(yīng)。

2 智慧園區(qū)綜合能源網(wǎng)絡(luò)通信需求

基于圖1，從性能和功能兩個(gè)維度分析智慧園區(qū)綜合能源網(wǎng)絡(luò)對(duì)通信系統(tǒng)的主要需求。

圖1 智慧園區(qū)綜合能源網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)Fig.1 Architecture of integrated energy system for smart park

2.1 功能需求

綜合能源網(wǎng)絡(luò)依賴通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多種能源的協(xié)同傳輸與優(yōu)化控制，包括工業(yè)控制、能源計(jì)量、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測等業(yè)務(wù)，覆蓋電力、天然氣、熱力的傳輸管線、控制開關(guān)、計(jì)量終端設(shè)備等，其對(duì)通信系統(tǒng)的功能需求可分為3個(gè)方面。

（1）工業(yè)控制。主要包括智慧園區(qū)冷、熱、電、氣等能源網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)化控制；分布式能源系統(tǒng)的運(yùn)行控制；部分網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的遙測、遙控采集和控制等。

（2）能源計(jì)量。通過在能源輸入側(cè)、消費(fèi)側(cè)以及重要的控制與負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，應(yīng)用計(jì)量裝置或傳感器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、校驗(yàn)、分析、處理以及權(quán)限控制等功能。

（3）設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測。主要包括能源網(wǎng)絡(luò)及重要設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)測，如對(duì)CCHP、充電站（樁）、光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能裝置的監(jiān)測等。

2.2 性能需求

從實(shí)時(shí)性、帶寬、可用性、安全性、可擴(kuò)展性5個(gè)方面，分析智慧園區(qū)綜合能源網(wǎng)絡(luò)對(duì)通信系統(tǒng)的性能需求。

2.2.1 實(shí)時(shí)性

能源網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型主要有狀態(tài)量、量測量、控制量、其他量等，各類數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)見表1，各類數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性要求見表2[11-13]。

表1 綜合能源網(wǎng)絡(luò)融合通信系統(tǒng)主要傳輸數(shù)據(jù)Tab.1 Main transmission data of integrated energy network converged communication system

表2 數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性要求Tab.2 Real?time data transmission requirements

2.2.2 帶寬

通信帶寬與業(yè)務(wù)需求、用戶數(shù)量、站點(diǎn)數(shù)量密切相關(guān)。以綜合能源網(wǎng)絡(luò)中的電網(wǎng)通信為例[14]，對(duì)通信帶寬進(jìn)行估算，含冷、熱、氣的園區(qū)通信系統(tǒng)帶寬需求可參照計(jì)算。

2.2.2 .1 終端需求估算

通常情況下，變電站的調(diào)度數(shù)據(jù)系統(tǒng)帶寬需求Bs=192 kbit/（s·站），配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的單個(gè)無線節(jié)點(diǎn)帶寬需求Bd為3~4 kbit/（s·站）。

2.2.2 .2 收斂比設(shè)定

變電站至匯聚層收斂比為1（不收斂），匯聚層至核心層收斂比取1：2（50%），核心層至骨干層收斂比取1：2（50%）；配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)無線節(jié)點(diǎn)并發(fā)率為1：10（平均每個(gè)時(shí)刻有10%的節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)）；帶寬冗余度一般取總帶寬需求的20%。

2.2.2 .3 計(jì)算公式

（1）APN專網(wǎng)GRE專線帶寬需求：[無線節(jié)點(diǎn)數(shù)量×10%（并發(fā)率）×Bd]×120%。

假設(shè)一個(gè)區(qū)域內(nèi)有2048個(gè)無線節(jié)點(diǎn)，根據(jù)公式計(jì)算需要GRE專線帶寬0.8~1 Mbit/s。

（2）匯聚層至核心層帶寬需求：[（下轄變電站數(shù)量×Bs）×50%（收斂比）+1024 kbit/s（匯聚層自身需求）]×120%。

假設(shè)縣級(jí)區(qū)域下轄10個(gè)變電站，根據(jù)公式計(jì)算其上行帶寬需求為2.2~2.4 Mbit/s。

（3）核心層至骨干層帶寬需求：[所有下轄匯聚節(jié)點(diǎn)需求帶寬之和×50%（收斂比）+（下轄變電站數(shù)量×Bs）×50%（收斂比）+配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)帶寬×50%（收斂比）+2048 kbit/s（核心層自身需求）]×120%。

假設(shè)市級(jí)節(jié)點(diǎn)下轄5個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)，每個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)上行帶寬與上述計(jì)算一致，同時(shí)市級(jí)節(jié)點(diǎn)下轄變電站20個(gè)，則根據(jù)公式計(jì)算其上行帶寬需求為8~10 Mbit/s。

2.2.3 可用性

融合通信系統(tǒng)支撐著綜合能源網(wǎng)絡(luò)的安全可靠運(yùn)行，綜合能源網(wǎng)絡(luò)對(duì)融合通信系統(tǒng)具有極強(qiáng)的依賴性，可實(shí)現(xiàn)多種能源的協(xié)同傳輸與優(yōu)化控制。融合系統(tǒng)通信遙信、遙測、遙控業(yè)務(wù)對(duì)于可用性的要求如表3所示[15]。

表3 融合通信系統(tǒng)可用性要求Tab.3 Communication system availability requirements

2.2.4 安全性

在綜合能源網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)安全性方面，國內(nèi)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，本文以電力系統(tǒng)作為參考，根據(jù)《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》及《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案》的要求，電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)工作應(yīng)堅(jiān)持安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證的原則[16]。

2.2.5 可擴(kuò)展性

綜合能源網(wǎng)絡(luò)融合通信系統(tǒng)應(yīng)易于擴(kuò)展，當(dāng)能源網(wǎng)絡(luò)增加電、熱、冷、氣的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)，或光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能等控制節(jié)點(diǎn)時(shí)，通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備標(biāo)準(zhǔn)化和即插即用的功能，以支撐綜合能源網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)“平臺(tái)化”拓展。

3 綜合能源網(wǎng)絡(luò)融合通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

依據(jù)以上分析，設(shè)計(jì)適用于智慧園區(qū)綜合能源網(wǎng)絡(luò)的融合通信系統(tǒng)，對(duì)各種通信技術(shù)選型及組網(wǎng)方式進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

智慧園區(qū)綜合能源網(wǎng)絡(luò)融合通信系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示，系統(tǒng)包括多種通信方式獨(dú)立應(yīng)用與綜合應(yīng)用，滿足綜合能源網(wǎng)絡(luò)對(duì)通信方式的性能與功能需求。與綜合能源網(wǎng)絡(luò)調(diào)控層、區(qū)域?qū)?、終端層對(duì)應(yīng)，通信系統(tǒng)一般分為三層：骨干網(wǎng)、接入網(wǎng)和駐地網(wǎng)[17]。

圖2 智慧園區(qū)綜合能源網(wǎng)絡(luò)融合通信系統(tǒng)架構(gòu)Fig.2 Architecture of converged energy network communication system for smart park

對(duì)融合通信系統(tǒng)涉及的主流通信技術(shù)，從帶寬、時(shí)延、傳輸距離、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、適用場景等方面進(jìn)行比較，結(jié)果如表4所示。各級(jí)通信方式的選擇，應(yīng)綜合考慮能源網(wǎng)架特性、通信技術(shù)特征、數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)地理分布以及場景環(huán)境影響4個(gè)因素。當(dāng)園區(qū)規(guī)模較小且相對(duì)集中時(shí)，調(diào)控層、區(qū)域?qū)雍隙橐?，通信系統(tǒng)也可由三層簡化為兩層，即以光纖構(gòu)建骨干網(wǎng)，以工業(yè)以太網(wǎng)、無線通信等靈活多樣的通信方式構(gòu)建駐地網(wǎng)。

表4 融合通信系統(tǒng)主流通信技術(shù)比較Tab.4 Comparison of mainstream communication technologies in converged communication system

3.2 骨干網(wǎng)

骨干網(wǎng)提供匯聚子站與通信主站之間的數(shù)據(jù)通道，支撐能源網(wǎng)絡(luò)調(diào)度服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器運(yùn)行，一般以SDH/MSTP（多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)）作為骨干網(wǎng)，滿足大帶寬、低時(shí)延、高可靠需求，同時(shí)與上級(jí)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議兼容[18]。

智慧園區(qū)各類通信子站最終匯聚到骨干網(wǎng)。骨干網(wǎng)每一個(gè)匯聚子站均設(shè)置SDH交換機(jī)，采用光纖自愈環(huán)網(wǎng)，具有高速、可靠、實(shí)時(shí)的優(yōu)勢，將能源網(wǎng)絡(luò)的骨干節(jié)點(diǎn)（子站）信息與調(diào)度中心（主站）互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)集中統(tǒng)一管理，由調(diào)度中心對(duì)風(fēng)機(jī)、光伏、變壓器、壓縮機(jī)、熱交換站、儲(chǔ)能設(shè)備、CCHP系統(tǒng)進(jìn)行集中控制，通過優(yōu)化各項(xiàng)控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)源、網(wǎng)、儲(chǔ)、荷模塊的統(tǒng)一調(diào)度，滿足用戶對(duì)電、熱、冷、氣四類負(fù)荷的需求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)綜合能源網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營成本最優(yōu)的目標(biāo)。

3.3 接入網(wǎng)

接入網(wǎng)構(gòu)建駐地網(wǎng)至匯聚子站之間的數(shù)據(jù)通道，將駐地網(wǎng)集中的數(shù)據(jù)匯聚并發(fā)送至骨干網(wǎng)，同時(shí)將骨干網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)下行發(fā)送到駐地網(wǎng)。園區(qū)通信一般以GPON/EPON作為接入網(wǎng)通信方式，相比SDH/MSTP骨干網(wǎng)，PON網(wǎng)絡(luò)投資較少，運(yùn)維簡單，可以滿足智慧園區(qū)子區(qū)域內(nèi)、短距離、1.25~10 Gbit/s帶寬下的通信需求。

接入層通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)因地制宜，可綜合采用光纖、載波、無線等多種通信方式，實(shí)現(xiàn)多種方式的統(tǒng)一接入、統(tǒng)一接口規(guī)范和統(tǒng)一管理，并支持以太網(wǎng)和標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口。以園區(qū)配電網(wǎng)為例，接入網(wǎng)匯聚的范疇以10 kV網(wǎng)段為單位，將10 kV網(wǎng)段內(nèi)所有用戶信息收集匯聚后，接入至骨干網(wǎng)。對(duì)于用戶較為集中的園區(qū)，通信系統(tǒng)由雙環(huán)GPON/EPON光纖構(gòu)成接入網(wǎng)，對(duì)于較為分散的控制節(jié)點(diǎn)，可采用4G/5G終端實(shí)現(xiàn)接入。

3.4 駐地網(wǎng)

駐地網(wǎng)支撐綜合能源網(wǎng)絡(luò)中終端數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)視以及操作指令的執(zhí)行。駐地網(wǎng)一般選擇工業(yè)以太網(wǎng)、載波、ZigBee、WiFi、4G/5G、RS485總線、230 MHz無線專網(wǎng)等通信方式。由于園區(qū)綜合能源業(yè)務(wù)種類、設(shè)備類型、部署方式等不盡相同，駐地網(wǎng)對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)帶寬、容量、實(shí)時(shí)性、可靠性、安全性等需求存在較大差異，但總體具有方式靈活、成本低、覆蓋廣、安全性和可用性較高的特點(diǎn)。

融合通信系統(tǒng)以多種通信方式滿足園區(qū)綜合能源業(yè)務(wù)的通信需求。光伏、風(fēng)電、CCHP、配電、儲(chǔ)能等能源控制終端，在智慧園區(qū)中作為數(shù)據(jù)匯聚、邊緣計(jì)算、應(yīng)用集成的中心，具有高可靠、低時(shí)延、大帶寬的通信需求，一般采用工業(yè)以太網(wǎng)、5G、RS485總線、230 MHz無線專網(wǎng)等通信方式與業(yè)務(wù)主站系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。智能表計(jì)、傳感器、配網(wǎng)自動(dòng)化等能源計(jì)量、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測（控）業(yè)務(wù)，具有數(shù)據(jù)量大、覆蓋范圍廣、雙向可靠通信的需求，一般以高速電力線載波（High-Speed Power Line Carri?er，HPLC）、4G、RS485總線為主，結(jié)合園區(qū)數(shù)據(jù)采集、視頻監(jiān)控等業(yè)務(wù)的實(shí)際需求，因地制宜選取Zig?Bee、WiFi等輔助通信方式，并可根據(jù)園區(qū)內(nèi)光纖網(wǎng)絡(luò)、無線專網(wǎng)覆蓋情況靈活切換。

4 工程應(yīng)用

按照設(shè)計(jì)的融合通信系統(tǒng)架構(gòu)，建立某園區(qū)綜合能源示范項(xiàng)目通信系統(tǒng)架構(gòu)，基于融合通信系統(tǒng)構(gòu)建智慧園區(qū)能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，應(yīng)用安全防護(hù)措施，并對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行測試。

4.1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目定位區(qū)域多能互補(bǔ)、循環(huán)利用的綜合能源園區(qū)，以電能、天然氣、光伏、風(fēng)能等多能供給，依托國家級(jí)輸氣管線，園區(qū)規(guī)劃120 km2，建設(shè)110 kV變電站3座，液化天然氣（LNG）工廠1座(日處理天然氣40萬m3），35 MPa加氫站1座，光伏裝機(jī)為32 MW，風(fēng)電裝機(jī)為16 MW，熱電聯(lián)產(chǎn)裝機(jī)為27 MW，余熱鍋爐蒸汽產(chǎn)量36 t/h。

項(xiàng)目利用風(fēng)、光、天然氣發(fā)電，通過LNG液化、制氫、充電等環(huán)節(jié)消納后，余電上網(wǎng)，未上網(wǎng)電量轉(zhuǎn)化為電池儲(chǔ)能。熱能形成高溫蒸汽，供應(yīng)園區(qū)內(nèi)的化工、紡織、食品生產(chǎn)企業(yè)，富余熱量用于園區(qū)冬季供暖，園區(qū)整體實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化建設(shè)目標(biāo)。

4.2 通信系統(tǒng)架構(gòu)

園區(qū)通信系統(tǒng)架構(gòu)主要滿足智慧園區(qū)能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)與終端之間高可靠、低時(shí)延、差異化的通信需求，建成以光纖為主、多種通信技術(shù)為輔的融合通信網(wǎng)絡(luò)。

園區(qū)骨干網(wǎng)基于MS-OTN技術(shù)的OptiXtrans光傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)SDH、PKT、OTN技術(shù)融合，單通道最大帶寬200 Gbit/s。建設(shè)接入網(wǎng)3個(gè)，基于SmartAX EA5800設(shè)備，GPON端口數(shù)量最多272個(gè)，最大帶寬10 Gbit/s，接入網(wǎng)覆蓋變電站3座、光伏控制終端126個(gè)、風(fēng)機(jī)控制終端32個(gè)、環(huán)網(wǎng)柜34臺(tái)、柱上開關(guān)274臺(tái)。駐地網(wǎng)采用4G/5G、HPLC、ZigBee技術(shù)接入智能電表1.3萬只、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測傳感器0.6萬余個(gè)，通過工業(yè)以太網(wǎng)、RS485總線接入配電智能終端設(shè)備262臺(tái)，通過WiFi實(shí)現(xiàn)CCHP、變電站1080P高清視頻回傳，無人巡檢實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)回傳等。

4.3 云平臺(tái)部署

基于融合通信架構(gòu)和回傳數(shù)據(jù)，建設(shè)了智慧園區(qū)能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，涵蓋LNG液化工廠、熱電聯(lián)產(chǎn)、加氣站、加氫站、風(fēng)電場、屋頂光伏、變電站7個(gè)應(yīng)用場景，各場景具備狀態(tài)感知、運(yùn)行監(jiān)測、視頻監(jiān)控、智能運(yùn)維等功能[19-24]。

平臺(tái)部署架構(gòu)如圖3所示。通過在能源節(jié)點(diǎn)部署一、二次設(shè)備和智能終端等裝置，智能感知和識(shí)別能源網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行工況、設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境情況及其他監(jiān)測數(shù)據(jù)，根據(jù)生產(chǎn)及管理需要，通過駐地網(wǎng)、接入網(wǎng)、骨干網(wǎng)上傳必要數(shù)據(jù)至綜合能源云平臺(tái)主站。應(yīng)用大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)，對(duì)園區(qū)能源網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)廣泛的能源網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)全景感知，對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行在線分析與深度挖掘，基于主站側(cè)負(fù)荷約束和激勵(lì)機(jī)制，在用能高峰期，通過云平臺(tái)發(fā)出需求響應(yīng)指令，柔性、精準(zhǔn)調(diào)節(jié)用能負(fù)荷，緩解高峰壓力，保障能源網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行。

圖3 基于融合通信系統(tǒng)的智慧園區(qū)能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)架構(gòu)Fig.3 Energy IoT cloud platform architecture of smart park based on converged communication system

4.4 安全防護(hù)

智慧園區(qū)能源物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的安全防護(hù)包括終端防護(hù)、網(wǎng)絡(luò)防護(hù)和平臺(tái)防護(hù)三部分。

（1）終端防護(hù)：對(duì)智能表計(jì)、傳感器、控制終端等根據(jù)應(yīng)用場景采取硬件加密，對(duì)通信終端及傳輸設(shè)備采用基于身份認(rèn)證和加密防護(hù)措施，實(shí)現(xiàn)終端與主站之間控制指令和關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的安全防護(hù)。

（2）網(wǎng)絡(luò)防護(hù)：對(duì)WiFi、ZigBee等短距離無線方式，在廠房、臺(tái)區(qū)、能源站等區(qū)域配置安全網(wǎng)關(guān)，滿足數(shù)據(jù)就地接入需求。用能信息采集業(yè)務(wù)通過租用運(yùn)營商APN通道（無線公網(wǎng)）、230 MHz無線專網(wǎng)，經(jīng)統(tǒng)一安全網(wǎng)關(guān)接入云平臺(tái)。

（3）平臺(tái)防護(hù)：云平臺(tái)設(shè)置生產(chǎn)控制區(qū)與互聯(lián)網(wǎng)區(qū)，兩區(qū)通過防火墻、網(wǎng)絡(luò)安全隔離裝置實(shí)現(xiàn)物理隔離，平臺(tái)對(duì)口令數(shù)據(jù)、隱私數(shù)據(jù)和關(guān)鍵業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等敏感信息的本地存儲(chǔ)進(jìn)行加密保護(hù)，通過訪問權(quán)限控制、數(shù)據(jù)脫敏等措施實(shí)現(xiàn)平臺(tái)安全防護(hù)。

4.5 系統(tǒng)測試

通過對(duì)傳輸速率、傳輸延遲、誤碼率等主要性能參數(shù)的測試，典型應(yīng)用場景時(shí)延測試結(jié)果如表5所示。所建立的融合通信系統(tǒng)架構(gòu)具有設(shè)備模塊化、接口標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)可拓展等特征，支持能源網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通信設(shè)備即插即用，滿足工業(yè)控制、能源計(jì)量、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測等應(yīng)用場景的數(shù)據(jù)傳輸要求。

表5 融合通信系統(tǒng)典型應(yīng)用場景時(shí)延測試結(jié)果Tab.5 Delay test results of typical application scenarios of converged communication system

5 結(jié)束語

融合通信系統(tǒng)是綜合能源網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。對(duì)多種通信技術(shù)的集成研究，既有利于新技術(shù)的推廣應(yīng)用，又有利于增強(qiáng)已有系統(tǒng)建設(shè)的薄弱環(huán)節(jié)，提高綜合能源網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化和數(shù)字化水平。本文設(shè)計(jì)了面向智慧園區(qū)的綜合能源網(wǎng)絡(luò)融合通信系統(tǒng)，包括骨干網(wǎng)、接入網(wǎng)、駐地網(wǎng)三層，涵蓋了主流通信技術(shù)的獨(dú)立應(yīng)用和集成應(yīng)用。通過工程現(xiàn)場應(yīng)用驗(yàn)證了設(shè)計(jì)系統(tǒng)的可行性和有效性，可有效滿足智慧園區(qū)綜合能源網(wǎng)絡(luò)各類應(yīng)用場景的高可靠、低時(shí)延、差異化通信需求，為融合通信系統(tǒng)在綜合能源網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究提供了架構(gòu)支撐和技術(shù)驗(yàn)證。