智能電網(wǎng)中的通信網(wǎng)絡(luò)資源管理關(guān)鍵技術(shù)研究

梁猛

摘 要： 我國的人口居世界首位，居民對(duì)電力的需求也非常大，尤其是近年來經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的背景下，電力需求激增。電能供需之間存在著很大的矛盾，很多地方在用電高峰期都面臨著用電緊張的問題。但是電網(wǎng)的需求側(cè)實(shí)際上存在著大量的浪費(fèi)現(xiàn)象。因此基于智能電網(wǎng)的先進(jìn)的通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)可以對(duì)需求側(cè)進(jìn)行有效的資源管理，能夠提升電力資源使用效率。本文主要研究了智能電網(wǎng)中的通信網(wǎng)絡(luò)資源管理的關(guān)鍵技術(shù)，還望能對(duì)電網(wǎng)資源的合理配置起到一定的幫助作用。

關(guān)鍵詞： 智能電網(wǎng)；通信網(wǎng)絡(luò)資源；管理技術(shù)

引言：

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電能的需求量水漲船高，但是我國的發(fā)電水平遠(yuǎn)還不能滿足日益增長的電能需求，供需之間不能達(dá)到平衡[1]。居民的用電需求和商業(yè)、工業(yè)的用電需求使得電能優(yōu)化供需新理論和方法的誕生迫在眉睫。經(jīng)調(diào)查顯示，配電網(wǎng)和用電網(wǎng)等需求側(cè)網(wǎng)絡(luò)浪費(fèi)了很多電力資源，因此我們必須探索出在電能資源有限的情況下，如何能夠?qū)π枨髠?cè)的資源做到充分利用不浪費(fèi)。本文將對(duì)此做出簡明的探析。

一、智能電網(wǎng)鄰域網(wǎng)絡(luò)中的空時(shí)頻譜共享

以智能電表為主要形式的智能配電網(wǎng)的供電設(shè)備分布比較分散，并且分布的范圍也很廣，傳統(tǒng)的單一形式的頻譜共享方式已經(jīng)不能滿足智能電網(wǎng)對(duì)通信質(zhì)量的要求。因此，本文將探究動(dòng)態(tài)頻譜共享在智能電網(wǎng)鄰域網(wǎng)之中的應(yīng)用，將對(duì)空域頻譜和時(shí)域頻譜共享的范圍就進(jìn)行研究。

（一）空域頻譜共享

在這種共享模式下，各個(gè)用戶可以實(shí)時(shí)與主用戶之間取得通信聯(lián)系，主要的中介物質(zhì)就是頻譜，只需要在通信過程中控制功率來改善頻譜信號(hào)對(duì)主用戶的干擾即可實(shí)現(xiàn)高效的傳輸。但智能電網(wǎng)的用戶和主用戶之間的距離不能太近，因?yàn)橹饔脩舻幕緯?huì)發(fā)出大量的干擾信號(hào)，使得用戶和其他區(qū)域的通信受阻[2]。因此在具體的實(shí)施過程中，要讓智能電網(wǎng)的用戶處于臨界范圍之外的區(qū)域，頻譜共享才能保持順暢。而且智能電網(wǎng)用戶和主用戶之間的距離越大，基站對(duì)智能電網(wǎng)用戶造成的信號(hào)干擾越小，甚至可以不受功率的限制進(jìn)行實(shí)時(shí)的頻譜共享，我們把超出臨界范圍之外的區(qū)域成為自由空域頻譜共享區(qū)域。而且并不是全部的用戶都能夠享受頻譜共享，因此嚴(yán)格控制臨界值的范圍。

（二）時(shí)域頻譜共享

在頻譜的空閑階段，智能電網(wǎng)用戶可以在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行機(jī)會(huì)式的頻譜共享，但是要根據(jù)相關(guān)檢測技術(shù)，檢測出頻譜的空閑時(shí)段，主用戶停止共享的時(shí)候，就可以切換到空閑模式，這樣主用戶受到的干擾也會(huì)降到最小。時(shí)域頻譜共享的位置區(qū)域同樣也有邊界的存在。

（三）空時(shí)結(jié)合的頻譜共享

上文提到，空域頻譜傳輸和時(shí)域頻譜傳輸都有一定的缺陷，存在著一定的共享盲區(qū)，用戶一旦進(jìn)入該區(qū)域共享的機(jī)會(huì)就會(huì)消失，而且數(shù)據(jù)通信會(huì)即刻停止。如果想要解決上述兩種方法存在的缺陷，可以嘗試運(yùn)用空時(shí)結(jié)合頻譜共享的策略。這種策略里面涵蓋兩個(gè)區(qū)域，就是上文提到的時(shí)域區(qū)域和空域區(qū)域，兩個(gè)區(qū)域都有較大的自由性，共享的盲區(qū)也可以直接被消除。因此我們可以說這種方法可以給區(qū)域內(nèi)的所有用戶提供頻譜共享的技術(shù)，機(jī)會(huì)的獲得率為100%。在運(yùn)行過程中，只要控制發(fā)射機(jī)的功率保持在較低的數(shù)值上，空時(shí)結(jié)合頻譜信息傳輸發(fā)生中斷的概率也會(huì)大大降低，遠(yuǎn)低于時(shí)域頻譜共享和空域頻譜共享。

綜上，針對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)最常出現(xiàn)的兩個(gè)問題，缺乏頻譜和通信可靠性得不到保障，可以將時(shí)域和空域創(chuàng)造性的結(jié)合在一起，無論從空間還是時(shí)間上都能消除掉共享盲區(qū)，使頻譜利用的機(jī)會(huì)達(dá)到最大值，通信信號(hào)發(fā)生終端的幾率也會(huì)降到最低。

二、電動(dòng)汽車聯(lián)合充饋電調(diào)度管理

V2G系統(tǒng)提供了了電車和電網(wǎng)之間的雙向能源互動(dòng)，可以有效地儲(chǔ)存電能，使電網(wǎng)之間的供需達(dá)到平衡的水平，能夠幫助電網(wǎng)本身調(diào)節(jié)用電高峰的能源調(diào)配，還可以調(diào)整電網(wǎng)頻率和電壓值。V2G是由若干個(gè)V2H和V2V組成的[3]。

（一）V2H場景構(gòu)造

當(dāng)電車的電量不足時(shí)，最簡便的方法就是返回家中進(jìn)行充電，這樣就誕生了V2H的場景。V2H的組成部分有電動(dòng)汽車、BC、家庭負(fù)載和能源管理系統(tǒng)。在V2H之中，只要將BC別分插入電車和端口，就能將電網(wǎng)中的電能傳導(dǎo)至汽車內(nèi)部。其次，電車的電池還可以作為一種特殊的儲(chǔ)電設(shè)備，在繼續(xù)用電的時(shí)候，通過BC將儲(chǔ)存的電量釋放到家庭用電設(shè)備之中。但必須要注意的是，電車的電池儲(chǔ)存的電能是直流電，家庭用電一般都是交流電，因此BC必須要具備直流-交流的轉(zhuǎn)化能力。

標(biāo)準(zhǔn)化V2H場景主要涵蓋了以下幾種特點(diǎn)：

1.在此場景中，我們?cè)O(shè)定每個(gè)家庭只擁有一輛電動(dòng)汽車。

2.汽車的電池可以作為一個(gè)電能儲(chǔ)存站，可以幫助家庭能源管理系統(tǒng)進(jìn)行需求側(cè)保持高效的運(yùn)行管理，使得用戶的電量荷載曲線更加平滑。

3.V2H場景實(shí)現(xiàn)的可能性大，而且操作比較簡單，僅需要在原有的家庭能源管理系統(tǒng)之中增加BC和電動(dòng)汽車就可以，不用重建新型電網(wǎng)系統(tǒng)。

V2H場景中主要的缺陷在于EV的充電時(shí)間會(huì)和家庭用電高峰期產(chǎn)生重合，從而給家庭電網(wǎng)造成更大的負(fù)荷，而EV充電時(shí)必須要有人看管，所以本文認(rèn)為可以將充電時(shí)間設(shè)置在0-7時(shí)，即可解決這一問題。

（二）V2V場景構(gòu)造

如果大量的電車聚集在某個(gè)特定的區(qū)域內(nèi)，比如在停車場或者路邊的充電站時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生V2V場景。V2V的組成成分比較簡單，只要需要一個(gè)聚合器、若干電動(dòng)汽車和若干BC。聚合器的功能主要是利用通信技術(shù)控制對(duì)車輛進(jìn)行輸電。某些車輛不必立即充電的話，連接BC之后，選擇充電模式，電流就會(huì)控制在一定的范圍內(nèi)，保證下一次使用車輛的時(shí)候電量充滿[4]。而另外一些車輛要求在較短的時(shí)間內(nèi)完成充電，有嚴(yán)格的時(shí)間限制，這種情況下，聚合器會(huì)將區(qū)域內(nèi)的電量進(jìn)行空間調(diào)度，使急需充電的車輛在最短的時(shí)間內(nèi)充滿電。也就是說，聚合器可以有效避免大量汽車在同一時(shí)間內(nèi)充電對(duì)電網(wǎng)帶來過高的電能負(fù)載，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)資源的合理配置。

V2V場景主要有以下幾種特點(diǎn)：

1.涵蓋了多輛電動(dòng)汽車。

2.V2V系統(tǒng)是基于V2H系統(tǒng)發(fā)展出來的，上文提高V2H場景一般只有一輛汽車，而V2V系統(tǒng)更加注重的是區(qū)域內(nèi)的多輛汽車之間在不同時(shí)段內(nèi)進(jìn)行的充饋電管理，實(shí)現(xiàn)電能的空間流動(dòng)。而且V2V場景里的汽車既能是公共區(qū)域內(nèi)的電車也也能是用戶家里的電車。

3.V2V場景實(shí)現(xiàn)的可能性要小于V2H，并且操作難度較大。

三、結(jié)束語

本文從智能電網(wǎng)鄰域網(wǎng)絡(luò)中的空時(shí)頻譜共享和電動(dòng)汽車聯(lián)合充饋電調(diào)度管理兩個(gè)角度，淺析了智能電網(wǎng)下通信網(wǎng)絡(luò)資源管理的技術(shù)要點(diǎn)。但由于本人專業(yè)水平不足，文中必有紕漏和缺陷存在，還望各位讀者在閱讀過程中能夠及時(shí)指正，共同促進(jìn)本項(xiàng)研究的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[4]慶濤.電力通信網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)管理關(guān)鍵技術(shù)的研究[D].北京郵電大學(xué)，2015.008-110.