《智能电网标准：规范、需求与技术》周振宇，许晨，伍军译；（日本）佐藤拓郎，（美国）丹尼尔·M.卡门，段斌，（斯洛伐克）马丁·马库，周振宇|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《智能电网标准：规范、需求与技术》

【作　者】周振宇，许晨，伍军译；（日本）佐藤拓郎，（美国）丹尼尔·M.卡门，段斌，（斯洛伐克）马丁·马库，周振宇

【丛书名】智能电网关键技术研究与应用丛书

【页 数】 306

【出版社】 北京：机械工业出版社 , 2020.04

【ISBN号】978-7-111-64398-2

【价 格】139.00

【分 类】智能控制-电网-标准

【参考文献】 周振宇，许晨，伍军译；（日本）佐藤拓郎，（美国）丹尼尔·M.卡门，段斌，（斯洛伐克）马丁·马库，周振宇. 智能电网标准：规范、需求与技术. 北京：机械工业出版社, 2020.04.

图书封面：

图书目录：

《智能电网标准：规范、需求与技术》内容提要：

本书是一本全面介绍智能电网标准的译著。全书涵盖了智能电网所涉及的相关技术内容和标准，包括智能电网发展政策、全球范围内的关键项目取得的进展、各国和国际标准组织之间的合作，以及未来发展趋势等。全书共分为10章，探讨了可再生能源发电、电网、智慧储能和电动汽车、智慧能源消费、智能电网通信、智能电网防护与安全、智能电网的互操作性、多种可再生能源并网等内容。本书内容丰富，全面展示了智能电网的概念。本书适用于电力系统、电气工程等专业高年级本科生、研究生的智能电网课程，也可作为电力行业的研究人员或相关政策和标准制定人员的参考用书。

《智能电网标准：规范、需求与技术》内容试读

第1章

智能电网概述

1.1简介

自18世纪英国工业革命以来，世界人口持续增长。以建设一个更加富足的社会为

目标，众多行业飞速发展，导致了全球范围内能源需求的显著增长。因此，C02(二氧

化碳)排放量的增加已经威胁到了全球环境，而传统化石能源的开发在地球上已经达到其使用极限。与传统能源相比，核能被认为是清洁、安全、可靠的能源。然而，在2011年3月，这种观点由于日本福岛核电站事故而被动摇。因此，许多国家和国际机构现在对使用可再生能源技术产生清洁和安全的能源表现出极大的兴趣。但是，维持能源供需平衡，通过可再生能源满足国家能源需求，以及放弃以化石燃料为主的能源生产，这些仍存在许多挑战。例如，基于自然太阳能发电、风力发电和水力发电的能源供应是波动的，不能够满足电力系统的严格要求。为了使可再生能源成为一种稳定的能源资源，有必要实时监控电力的供应和需求，通过将传统电网与现代信息和通信技术相结合来获取供需平衡。

2009年12月，联合国在丹麦哥本哈根组织召开了《联合国气候变化框架公约》

(简称《框架公约》)(C0P15)缔约方大会第五十届会议和《京都议定书》缔约方会议

第五届会议(COP15/MOP5)。工业界达成了一项长期目标协议，即防止全球平均气

温比未工业化社会气温高2℃(3.6℉)以上。发布的第一个欧盟电力指令是96/62/

EC指令，其主要目标是在1996年开放电力市场，在1998年将其扩展到天然气市场。

之后，该指令被废除，并在2003年被第二个欧盟电力指令2003/54/EC所替代，在

2004年被替换成欧盟热电联产指令2004/08/EC21.2007年9月，欧盟委员会发布了第

三次能源改革方案，随后在2009年7月被欧洲议会和欧洲理事会批准为2009/72/EC指

令)。自2011年3月以来，在适用于欧盟内部天然气和电力市场的第三次能源改革方案中，天然气和电力指令已经转变为国家法律，以便到2020年引入约80%的智能仪

表。欧洲议会和欧洲理事会还成立了能源监管合作机构(ACER),以促进欧洲电力

和天然气内部能源市场的发展)

20O9年美国通过发布《美国复苏与再投资法案》(ARRA),对电力网络进行了重

组，以实施对现有电力网络的升级。2010年1月，美国国家标准技术研究所(NIST)

发布了《智能电网互操作性的标准架构与发展路线图1.0版》。美国国家标准技术研究

智能电网标准——规范、需求与技术

所根据2007年签订的《能源独立和安全法案》(EISA2007)启动了智能电网互操作委

员会(SGP),以协调智能电网与各种组织的标准开发，例如开放智能电网用户组

(OpenSG User Group)、美国电气电子工程师学会(EEE)、国际互联网工程任务组(IETF)、美国电信行业协会(TIA)和紫蜂联盟(ZigBee Alliance)。

日本是一个先进的工业国家，建成了以核电为主的稳定电力网络。但是在2011年3月11日的福岛核电站事故发生后，这种观点完全被改变了。此次事故发生后，各方对于智能电网可再生能源技术的研究、发展以及政策的兴趣迅速增长起来。

智能电网需要通过双向信息和通信技术来实时监控能源供需之间的平衡。因为发电成本不仅取决于发电方式，还取决于用电时间、用电位置和用电量，所以购买的电价应根据客户的不同情况而相应地变化。此外，电网公司和客户相互交流电力供需信息是非常重要的。不仅要确保发电、储能和输电系统的可靠性，还要确保信息和通信系统的可靠性。例如，许多用户通过个人计算机/笔记本电脑或手机在家中使用电子邮件、短消

息服务(SMS)或互联网网页进行能量监控和管理。然而，通过互联网传输用电量和客

户隐私信息等关键数据具有很大的安全隐患。网络安全技术将在保障智能电网的安全可靠运行中发挥重要作用。

实现下一代智能电网的挑战存在于市场需求与现存标准之间的差距，以及不同标准之间互操作性的缺失。为了缩小未来需求与现有标准之间的差距，各个标准发展组织

(SD0)一直在努力推动智能电网的标准化进程。全世界的政府和工业组织均已经认识

到智能电网标准化的重要性，它们努力推动标准化发展和实施进程，确保当前对智能电网的投资在未来仍具价值，确保不同制造商的产品具有互操作性，促进创新，支持消费者进行选择，创造规模化经济来降低成本，并为智能电网设备和系统打开全球市场。作

为发布智能电网相关标准的主要国际标准化组织之一，国际电工委员会(EC)指出，

“对于智能电网的各种产品、解决方案、技术和系统来说，更高级别的语法和语义互操作性是必要的6”。互操作性对于确保不同系统或组件之间信息的顺利交换和使用是必要的。互操作性的两个主要领域是语法互操作性和语义互操作性。语法互操作性通过标准化数据格式和协议确保不同系统之间的信息通信和交换能力，这是国际电工委员会和其他标准发展组织所关注的典型领域。语义互操作性是语法互操作性的下一步，通过标准化信息交换参考模型，以确保不同系统具有解析交换信息的能力。除标准发展组织外，还有许多技术联盟、论坛和专家组积极参与智能电网的标准化进程。本章将概述发达国家和发展中国家智能电网的现状。本章的组织如下：1.2节概述主要的智能电网相关组织，包括标准发展组织、监管机构、技术联盟、论坛、专家组以及营销/宣传组织；

1.3节介绍美国智能电网的发展现状；1.4节介绍欧盟智能电网的发展现状；15节介绍日本智能电网的发展现状；1.6节介绍韩国智能电网的发展现状；1.7节介绍中国智能电网的发展现状；1.8节给出本章结论

1.2智能电网相关组织概试

本节概述智能电网相关组织，包括标准发展组织、监管机构、技术联盟、论坛、专

第1章智能电网概述

家组以及营销/宣传组织)。一般来说，标准发展组织是制定、修正、协调和修改技术标准的组织。有些标准是非正式的或自发的，虽然被工业界广泛采用，却没有得到法律的正式批准。除了标准发展组织之外，还有各种技术联盟、论坛、专家组、监管机构以及营销/宣传组织，也都积极参与开发或评估与智能电网相关的技术规范，并与标准发展组织合作推动标准化进程。

1.2.1智能电网标准发展组织

根据其角色、地位和应用领域进行分类，标准发展组织可以是地方性、区域性或国际性组织，也可以是政府、半政府或非政府组织实体。政府性的标准发展组织通常是盈利性组织，而半政府组织和非政府组织通常是非盈利性组织。

1.2.1.1国际电工委员会（EC)

国际电工委员会(EC)是国际标准化组织(ISO)和国际电信联盟(TU)中最

成熟和最大的标准发展组织之一。它是一个非政府性的国际标准发展组织，起草和出版

电气、电子相关技术的国际标准。EC开发的标准还适用于家用电器和办公设备、半导

体、光纤、电池、纳米技术以及可再生能源系统和设备。EC还通过检验检测来确定设

备、系统或组件是否符合其国际标准。

EC在2010年颁布了《EC智能电网标准化发展路线图》，概述了智能电网和现

有标准之间的差距。在发展路线图中，EC将通信、安全和规划指定为智能电网的基

本要求。除了这三个基本要求，IEC还规定了13个具体应用和要求，包括：智能输

电系统和传输电平检测；停电预防/EMS(能源管理系统)；先进配电管理；配电自

动化；智能变电站自动化过程总线；分布式能源(DER)；计费和网络管理的高级计

量；需求响应/负荷管理；智能家居和楼宇自动化；电能存储；电动汽车；状态监

测；可再生能源发电。EC还规定了实施智能电网但不限于智能电网应用和系统所需

的其他要求，包括电磁兼容性(EMC)、低压(LV)安装、对象识别、产品分类

属性、文档和用户案例。

现有的EC核心标准如图1.1所示，总结如下：

·EC/TR,技术报告62357：电力自动化标准框架以及对面向服务架构(S0A)

概念的说明。

·EC61850：基于通用网络通信平台的变电站自动化系统标准

·IEC61970:能源管理系统、通用信息模型(CIM)和通用接口定义(GD)。

·IEC61968:配电管理系统(DMS)、通用信息模型和组件接口规范(CIS)。

·IEC62351:安全性

EC已经致力于由EC62051-62059和EC/TR61334规定的高级计量基础设施

(AMI),由IEC61850-7-410:IEC61850-7-420规定的分布式能源和由EC61851

规定的电动汽车(EV)等新领域。这些领域向EC标准提出了新的要求。为了促进智

能电网的标准化，EC概述了以下一般建议6：

建议一：智能电网可以有多种形态和概念，并且概念不统一。此外，传统系统和现

有成熟领域的通信系统必须被并人其中和使用。EC应避免标准化应用模型和业务模

智能电网标准—规范、需求与技术

控制

通信层

中心

应用领域

支持服务

1

应用和数据库

巷密C4G通用信总模型E间6有976300

GDG通用接口定义)

(IEC619704xx)

1559

1EC61850对象模型

(1EC61850-7-3、

7-4、7-410、7-420)

EC61850服务模型(IEC 61850-7-2 AC SI

&GOOSE)

EC61850配置文件和映射

1EC618508&9.

网页服务OPC/UA

现场设备

图1.1EC61850模型和通用信息模型(CM)。转自《EC智能电网标准化发展路线图1.0》，

©2010EC,瑞士日内瓦，www.iec.ch6],经国际电工委员会(IEC)许可使用

型，而是专注于规范必要的接口和满足产品要求。

建议二：智能电网标准化的潜力，特别是EC/TR62357的潜力应由EC推动。应

当通过多种方式向利益相关者告知TC57开发的可能应用程序。

建议三：EC不应注重各种技术连接标准的协调，其受制于不同的标准、监管制度

和规范。T℃8指定了一般的最低要求，但这些问题的详细标准化超出了EC标准化的

范围。

建议四：EC应与利益相关者、各组织和其他重要的监管机构以及行业协会密切合

作。EC应该对市场数据系统进行调查。

建议五：EC应在优先行动领域与美国国家标准技术研究所合作，并为本地或区域

标准提供咨询，并认可《智能电网互操作性的标准架构与发展路线图》的成果。

建议六：产品控制应与实现技术创新和管理创新的企业管理相结合。应该建立一个新的模型，而不是用原来的通用信息模型来解决这个问题。

1.2.1.2国际标准化组织(IS0)

国际标准化组织成立于1947年，其总部设在瑞士日内瓦。它由各地标准机构的代

表组成。IS0出版了全球专利、工业和商业标准⑧。1S0把英语、法语和俄语作为它的

3种官方语言。它管理具体项目或派专家参加技术工作，并出版经过制定和批准的标准。

1.2.1.3国际电信联盟（TU)

国际电信联盟位于瑞士日内瓦，始建于1865年5月。TU是联合国的一个专门机

构，负责与信息和通信技术有关的问题，。其责任包括分配卫星轨道、协调全球共

4

木三第1章智能电网概述

享无线电频谱的使用、改善发展中国家的电信基础设施、促进国际标准的制定等。TU

在许多领域都非常活跃，例如有线和无线通信技术、2G/3G移动通信网络服务、宽带

互联网、航空工程和海上导航、射电天文学、卫星气象、电视广播和下一代网络

(NGN)等。

1.2.1.4国际汽车工程师学会(SAE)

国际汽车工程师学会(SAE)是全球航空航天、汽车和商业车辆行业工程专业人士

和研究人员所组成的学会)。SAE建立和管理世界上最多的航空航天和地面车辆标准，

在全球有超过12.8万名会员。在电动汽车领域，SAE已经发布了多个标准，内容涉及

电动汽车电池的性能评估、电池系统的安全性、可再生能源存储系统最大可用功率的确定、电动汽车电池的包装、电动汽车和公用电网之间的通信和电动汽车服务设备

(EVSE)、电动汽车与客户之间的通信、电动汽车服务设备的互操作性等。SAE发布的

诸多标准，如SAEJ2847、SAEJ1772和SAEJ2836已被美国国家标准技术研究所研究确

定为智能电网发展的关键标准。

1.2.1.5·美国电气电子工程师学会（EEE)

美国电气电子工程师学会(EEE)成立于1884年，前身是美国电气工程师学会

(AEE)，总部设在纽约，是一个拥有超过40万名电气和电子工程师的专业机构，其中

约51%会员生活在美国2,1。EEE根据纽约州的《非盈利公司法》组建，致力于

推动技术创新和进步。到21世纪初期，已组建了38个团体，制定了900多项标准。

2010年1月，EEE推出了智能电网门户网站来汇集广泛的资源，为全球智能电网参与

者提供专业知识和指导。EEE已经制定了许多与智能电网相关的标准，包括EEE

P2030、IEEE802系列、IEEE SCC211457、IEEE1159、IEEE762和IEEE SCC31。这

些标准中的一部分在本书中有详细介绍

1.2.1.6欧洲标准化委员会(CEN)

欧洲标准化委员会(CEN)是一个非盈利性组织，成立于1961年。CEN是一个由

欧盟正式承认为欧洲标准机构的区域性组织，旨在促进处于全球贸易中的欧洲经济、提高欧洲公民福祉和改善欧洲环境，其目标是通过开发、维护和分发一致的标准和规范为各种利益相关者提供有效的基础架构。该委员会由30个国家成员组成，他们致力于为各个部门开发在欧洲内部市场的标准。

1.2.1.7欧洲电工标准化委员会(CENELEC)

欧洲电工标准化委员会(CENELEC)成立于1973年。作为欧洲的标准发展组织，

CENELEC负责欧洲电气工程领域的标准化工作。其成员来自大多数欧洲国家。CEN

ELEC、欧洲电信标准化协会(ETS)和欧洲标准化委员会已经组建了一个关于智能电

网标准的联合工作组(JWG)。这些机构协调的标准在欧洲以外的许多国家都已被广泛

采用，而且也符合欧洲技术标准。在CENELEC成立之前，负责电工标准化的其他两个

欧洲组织是CENELCOM(欧洲共同市场电工标准协调委员会)和CENEL(欧洲电气标

准协调委员会)51。

智能电网标准—规范、需求与技术

1.2.1.8美国电信行业协会(TIA)

美国电信行业协会(TA)是一个为各种信息和通信技术产品制定行业标准的协

会，其拥有近400家成员公司，12个工程委员会。标准化内容涉及卫星指南、电话终端设备、私人无线电设备、蜂窝基站、数据终端、语音互联网协议设备、结构化布线、

数据中心、移动通信、多媒体多播、车载遥测、医疗信息和通信技术、M2M通信和智

能网络16。

1.2.1.9国际互联网工程任务组(ET℉)

国际互联网工程任务组(ET℉)是网络运营商、供应商、设计人员以及互联网研

究人员的大型开放型国际团体。它对任何感兴趣的个人开放。ET℉拥有执行其实际技

术工作的工作组。根据路线、传输和安全等具体议题，工作组被分为几个领域”。

1.2.1.10美国电信行业解决方案联盟（ATIS)

位于华盛顿特区的电信行业解决方案联盟(ATS)为电信行业制定了许多标准。

ATS拥有超过250家成员公司，包括宽带提供商、商业移动无线电服务提供商、竞争

激烈的本地交换运营商、电缆供应商、消费电子公司、数字版权管理公司、设备制造

商、互联网服务提供商等。ATS由电信行业解决方案联盟认证，是第三代合作伙伴计

划(3GPP)的六个组织合作伙伴之一，也是oneM2M的一个创始合作伙伴，oneM2M是

用于各种硬件和软件的通用M2M服务层。

1.2.2面向智能电网的技术联盟、论坛和专家组

1.2.2.1Wi-Fi联盟

Wi-联盟是一个全球非盈利性组织，成立于1999年，旨在推动高速无线局域网技术的普及。Wi-联盟的主要赞助商包括思科、戴尔、苹果、华为、博通、英特尔摩托罗拉、三星电子和得州仪器。Wi-Fi联盟开发了Wi-i认证，这是一个用来在互操作性、安全性和可靠性等方面测试产品是否符合EEE802.11标准的程序。W-Fi认证设备将携带Wi-F认证标志，以确保不同制造商之间的互操作性。Wi-Fi技术被广

泛应用于世界各地的家庭，并且采用率持续增长。Wⅵ-联盟的目标是提供一个高效

的协作论坛，通过新的技术规范和程序来促进W-F行业的发展，并通过测试和认证

实现无缝的产品连接。

1.2.2.2紫蜂联盟(ZigBee)

紫蜂联盟(ZigBee)成立于2002年，是一个开放型、非盈利性组织。其成员包括全球的公司、大学和政府机构。ZigBee致力于开发绿色、低功耗和短距离的无线网络标准，用于监控、控制和传感器应用。ZigBee开发的两个规范包括ZigBee PRO和ZigBee功能集以及ZigBee RF4CE。此外，ZigBee还开发了大量针对建筑自动化、医疗保健、家庭自动化、输入设备、轻链路、网络设备、远程控制、零售服务、智能能源和电信服务等方面的领先标准。与Wi-Fi认证程序类似，ZigBee认证程序认证来自不同制造商的

ZigBee产品，以确保互操作性和质量。

1.2.2.3全球微波接入互操作性(WMAX)论坛

全球微波接入互操作性(WMAX)论坛是2OO1年成立的全球联盟，旨在将基于全

···试读结束···