1 適用范圍

本規(guī)范規(guī)定了新型電力負荷管理系統(tǒng)微網(wǎng)數(shù)據(jù)接入的相關(guān)要求，涵蓋了數(shù)據(jù)通信架構(gòu)、數(shù)據(jù)交互、安全防護、數(shù)據(jù)范圍和形式等內(nèi)容，新型電力負荷管理系統(tǒng)接入的單個微網(wǎng)資源需要僅有一個營銷戶。本規(guī)范適用于國網(wǎng)江蘇省電力有限公司、承擔新型電力負荷管理系統(tǒng)和微網(wǎng)建設(shè)的研發(fā)及實施單位。

2. 微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

一種計算機系統(tǒng)，包括提供基本支持服務(wù)的軟硬件平臺，以及保證微網(wǎng)內(nèi)發(fā)電、配電、用電設(shè)備安全經(jīng)濟運行的應(yīng)用軟件。

2.1 云云互聯(lián)

云云互聯(lián)是指云計算平臺與云計算平臺之間的連接和通信，它使得云計算平臺間能夠流暢進行數(shù)據(jù)交互、協(xié)同工作。

2.2 云邊互聯(lián)

云邊互聯(lián)是指云計算平臺與邊端設(shè)備（智能控制器、網(wǎng)關(guān)等）之間的連接和通信，它使得邊端設(shè)備能夠與云端進行數(shù)據(jù)交互、協(xié)同工作，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的實時處理和分析，同時也能將計算和存儲資源更好地分布到邊緣，以滿足低時延、高可靠等應(yīng)用需求。

2.3 APN

APN是一種由運營商構(gòu)建的專用無線網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)，它確保物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以安全、準確地與特定的網(wǎng)絡(luò)通信并進行數(shù)據(jù)傳輸。

2.4 智能控制器

能夠?qū)照{(diào)、照明、充電樁、光伏、儲能等設(shè)備進行負荷互動調(diào)節(jié)并和各種能源采控終端進行數(shù)據(jù)交互的智能設(shè)備。

3.通信架構(gòu)

微網(wǎng)接入新型電力負荷管理系統(tǒng)通信架構(gòu)主要包括可調(diào)資源設(shè)備層、微網(wǎng)能量管理層、主站層。對于部署在互聯(lián)網(wǎng)區(qū)的微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，宜采用云云互聯(lián)的方式實現(xiàn)微網(wǎng)資源接入；對于部署在客戶側(cè)局域網(wǎng)的微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，宜通過在客戶側(cè)安裝能源網(wǎng)關(guān)，采用云邊互聯(lián)的方式實現(xiàn)微網(wǎng)資源接入；對于客戶側(cè)能量管理系統(tǒng)能力較弱或沒有能量管理系統(tǒng)，宜采用安裝具備能量管理系統(tǒng)功能的微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)（智能控制器），采用云邊互聯(lián)的方式實現(xiàn)微網(wǎng)資源接入。

圖1 微網(wǎng)接入通信架構(gòu)圖

4.數(shù)據(jù)交互

4.1 數(shù)據(jù)內(nèi)容

根據(jù)新型電力負荷管理系統(tǒng)微網(wǎng)業(yè)務(wù)需求，微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)接入新型電力負荷管理系統(tǒng)的內(nèi)容包括檔案數(shù)據(jù)、測點數(shù)據(jù)，接收新型電力負荷系統(tǒng)的調(diào)控指令數(shù)據(jù)三部分

1.檔案數(shù)據(jù)。檔案數(shù)據(jù)指微網(wǎng)檔案，包括微網(wǎng)名稱、微網(wǎng)類型、微網(wǎng)所屬地區(qū)、微網(wǎng)地址、合同容量、運行方式、微網(wǎng)場景、電壓等級以及微網(wǎng)下的其他檔案等。

2.測點數(shù)據(jù)。測點數(shù)據(jù)指監(jiān)測微網(wǎng)的特征狀態(tài)，包括上調(diào)裕度、下調(diào)裕度、微網(wǎng)總用電負荷、微網(wǎng)調(diào)控類型、微網(wǎng)有功調(diào)節(jié)量、微網(wǎng)調(diào)控開始時間、微網(wǎng)調(diào)控結(jié)束時間以及微網(wǎng)下的其他分項測點數(shù)據(jù)。

3.調(diào)控指令數(shù)據(jù)。調(diào)控指令數(shù)據(jù)指新型電力負荷管理系統(tǒng)下發(fā)給微網(wǎng)的負荷調(diào)控指令。

4.2 交互方式

微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)接入新型電力負荷管理系統(tǒng)選用云云互聯(lián)和云邊互聯(lián)兩種方式接入，采用消息中間件、緩存等交互方式，保證海量數(shù)據(jù)實時、高效接入。數(shù)據(jù)格式應(yīng)簡潔、輕量、易擴展。

4.2.1 云云互聯(lián)

云云互聯(lián)采用HTTPS安全協(xié)議+Restful接口設(shè)計風格，基于XML數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)傳輸編碼應(yīng)為UTF-8，對微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)與新型電力負荷管理系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交互格式進行擴展定義，詳見附錄7.2。

4.2.2 云邊互聯(lián)

云邊互聯(lián)采用IEC104協(xié)議，保證數(shù)據(jù)傳輸標準化、通用性及可擴展性。

4.3 交互流程

微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)接入新型電力負荷管理系統(tǒng)可以選用云云互聯(lián)和云邊互聯(lián)兩種方式接入，均滿足分鐘級百萬并發(fā)數(shù)據(jù)采集和遠程安全調(diào)控任務(wù)下發(fā)的要求。微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)上傳的遙測數(shù)據(jù)最小粒度應(yīng)為1分鐘級。

4.3.1 云云互聯(lián)

根據(jù)微網(wǎng)客戶的申請由新型電力負荷管理系統(tǒng)發(fā)放微網(wǎng)接入秘鑰，此秘鑰和微網(wǎng)一一對應(yīng)。微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)通過調(diào)用新型電力負荷管理系統(tǒng)在互聯(lián)網(wǎng)側(cè)開放的微網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸接口，實現(xiàn)微網(wǎng)檔案資源、負荷資源的數(shù)據(jù)接入，實現(xiàn)微網(wǎng)負荷資源的上下調(diào)節(jié)。云云互聯(lián)接口分類為檔案類、測點數(shù)據(jù)類、控制指令獲取，分別調(diào)用頻率不低于2分鐘、1分鐘和30秒。

圖2 云云互聯(lián)交互流程圖

4.3.2 云邊互聯(lián)

根據(jù)微網(wǎng)客戶的申請由新型電力負荷管理系統(tǒng)發(fā)放微網(wǎng)接入APN專用物聯(lián)網(wǎng)卡，此物聯(lián)網(wǎng)卡和微網(wǎng)一一對應(yīng)。云邊互聯(lián)方式需要在新型電力負荷管理系統(tǒng)的微網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)接入?yún)^(qū)建檔，通過微網(wǎng)專用的APN數(shù)據(jù)傳輸通道直采的方式實現(xiàn)微網(wǎng)數(shù)據(jù)接入和負荷資源調(diào)控。

圖3 云邊互聯(lián)交互流程圖

5 安全防護

5.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

根據(jù)《國網(wǎng)江蘇省電力有限公司關(guān)于印發(fā)新型電力系統(tǒng)全場景網(wǎng)絡(luò)安全防護指導意見的通知》（蘇電互聯(lián)〔2021〕473號文）要求，在公司現(xiàn)有安全分區(qū)及“三道防線"柵格狀縱深防護架構(gòu)基礎(chǔ)上，按照安全風險可控程度，進一步將安全防護區(qū)域抽象劃分為可信網(wǎng)絡(luò)區(qū)域、安全緩沖區(qū)和非可信網(wǎng)絡(luò)區(qū)域。

圖4 新型電力系統(tǒng)全場景網(wǎng)絡(luò)安全防護框架

緩沖區(qū)建設(shè)遵循公司網(wǎng)絡(luò)信息安全防護體系要求，遵循“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認證"基本原則，按照公網(wǎng)、前置服務(wù)區(qū)、安全區(qū)進行網(wǎng)絡(luò)分層，支持云邊、云云兩種數(shù)據(jù)接入方式。云邊互聯(lián)，物理上構(gòu)建運營商APN+VPN物聯(lián)采集網(wǎng)絡(luò)通道，邊端設(shè)備通過運營商專線接入緩沖區(qū)。云云互聯(lián)，通過互聯(lián)網(wǎng)通道，采用HTTPS安全協(xié)議+Restful服務(wù)接口將第三方系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入緩沖區(qū)。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如下圖所示：

圖5 緩沖區(qū)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

1.網(wǎng)絡(luò)分層

前置服務(wù)區(qū)：劃分采集前置區(qū)、DMZ區(qū)，用于邊界交互，不存放數(shù)據(jù)。在采集前置區(qū)部署物聯(lián)采集前置服務(wù)，在DMZ區(qū)部署互聯(lián)網(wǎng)交互服務(wù)。

安全區(qū)：部署分布式數(shù)據(jù)緩存，存放全量采集數(shù)據(jù)。

2.安全防護措施

前置服務(wù)區(qū)部署鏈路負載均衡、防火墻、WAF、IDS、網(wǎng)絡(luò)溯源設(shè)備等安全防護設(shè)備。前置服務(wù)區(qū)與安全區(qū)之間部署物理防火墻。

3、安全防護要求

前置服務(wù)區(qū)策略：采集前置區(qū)僅允許對公網(wǎng)、DMZ區(qū)、安全區(qū)進行網(wǎng)絡(luò)訪問，禁止任何外部終端主動向采集前置區(qū)發(fā)起連接，嚴格執(zhí)行“只出不進"原則。

DMZ區(qū)策略：僅允許被采集前置區(qū)、互聯(lián)網(wǎng)訪問，嚴格執(zhí)行“只進不出"原則。

安全區(qū)管理要求：所有緩沖區(qū)數(shù)據(jù)存放在安全區(qū)。

運維管理要求：對不同角色制定不同的運維策略, 僅允許通過堡壘機進行有限權(quán)限訪問，對所有操作進行全程安全審計，對數(shù)據(jù)庫進行運維審計。

4.穩(wěn)定性要求

（1）能量管理系統(tǒng)應(yīng)在規(guī)定的容量設(shè)計范圍的壓力下，正常不間斷的運行7*24個小時，同時能夠保 證平臺運行穩(wěn)定和滿足良好用戶體驗的處理速度；

（2）在出現(xiàn)各種嚴重異常的情況下，能量管理系統(tǒng)能夠容錯，并快速建立一系列的處理機制；

（3）應(yīng)處理與不穩(wěn)定的外部系統(tǒng)的交互；

（4）能量管理系統(tǒng)應(yīng)可監(jiān)測服務(wù)失效，并自動重新恢復；

（5）當能量管理系統(tǒng)出現(xiàn)負載時，應(yīng)自動降低系統(tǒng)負載；

（6）當出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信失敗的情況時，能量管理系統(tǒng)能夠快速；

（7）能量管理系統(tǒng)平均時間大于一年，故障平均恢復時間小于1小時；

（8）能量管理系統(tǒng)以云云互聯(lián)的方式接入新型電力負荷管理系統(tǒng)時，帶寬>=10M，時延<1s，可靠性大于99.99%；

（9）能量管理系統(tǒng)的可用率應(yīng)大于99.99%。

5.2 安全架構(gòu)

緩沖區(qū)通過HTTPS通道、登錄認證、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)加密存儲、數(shù)據(jù)加密傳輸、邏輯隔離裝置數(shù)據(jù)穿透等五重安全機制，保障數(shù)據(jù)安全交付。

圖6 安全防護架構(gòu)

緩沖區(qū)作為客戶側(cè)邊端設(shè)備或云平臺與公司互聯(lián)網(wǎng)大區(qū)的數(shù)據(jù)交互樞紐，對外，對接觸客戶側(cè)現(xiàn)場邊端設(shè)備或云平臺，通過邊界防火墻實現(xiàn)訪問控制，通過運營商通道加密實現(xiàn)數(shù)據(jù)和指令的加密傳輸；對內(nèi)，對接公司互聯(lián)網(wǎng)大區(qū)，通過邊界防火墻單向訪問，采用國密算法實現(xiàn)數(shù)據(jù)和指令加密傳輸。

6 安科瑞智慧能源管理平臺助力虛擬電廠快速發(fā)展

6.1安科瑞智慧能源管理平臺

AcrelEMS 智慧能源管理平臺是針對企業(yè)微電網(wǎng)的能效管理平臺，對企業(yè)微電網(wǎng)分布式電源、市政電源、儲能系統(tǒng)、充電設(shè)施以及各類交直流負荷的運行狀態(tài)實時監(jiān)視、智能預(yù)測、動態(tài)調(diào)配，優(yōu)化策略，診斷告警，可調(diào)度源荷有序互動、能源全景分析，滿足企業(yè)微電網(wǎng)能效管理數(shù)字化、安全分析智能化、調(diào)整控制動態(tài)化、全景分析可視化的需求，完成不同策略下光儲充資源之間的靈活互動與經(jīng)濟運行，為用戶降低能源成本，提高微電網(wǎng)運行效率。AcrelEMS 智慧能源管理平臺可以接受虛擬電廠的調(diào)度指令和需求響應(yīng)，是虛擬電廠平臺的企業(yè)級子系統(tǒng)。

圖1 AcrelEMS 智慧能源管理平臺主界面

6.2平臺結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)覆蓋企業(yè)微電網(wǎng)“源-網(wǎng)-荷-儲-充"各環(huán)節(jié)，通過智能網(wǎng)關(guān)采集測控裝置、光伏、儲能、充電樁、常規(guī)負荷數(shù)據(jù)，根據(jù)負荷變化和電網(wǎng)調(diào)度進行優(yōu)化控制，促進新能源消納的同時降低對電網(wǎng)的至大需量，使之運行安全。

圖2 AcrelEMS 智慧能源管理平臺結(jié)構(gòu)

6.3平臺功能

6.3.1.能源數(shù)字化展示

通過展示大屏實時顯示市電、光伏、風電、儲能、充電樁以及其它負荷數(shù)據(jù)，快速了解能源運行情況。

6.3.2.優(yōu)化控制

直觀顯示能源生產(chǎn)及流向，包括市電、光伏、儲能充電及消耗過程，通過優(yōu)化控制儲能和可控負載提升新能源消納，削峰填谷，平滑系統(tǒng)出力，并顯示優(yōu)化前和優(yōu)化后能源曲線對比等。

6.3.3.智能預(yù)測

結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)對光伏、風力發(fā)電功率和負荷功率進行預(yù)測，并與實際功率進行對比分析，通過儲能系統(tǒng)和負荷控制實現(xiàn)優(yōu)化調(diào)度，降低需量和用電成本。

6.3.4.能耗分析

采集企業(yè)電、水、天然氣、冷/熱量等各種能源介質(zhì)消耗量，進行同環(huán)比比較，顯示能源流向，能耗對標，并折算標煤或碳排放等。

6.3.5.有序充電

系統(tǒng)支持接入交直流充電樁，并根據(jù)企業(yè)負荷和變壓器容量，并和變壓器負荷率進行聯(lián)動控制，引導用戶有序充電，保障企業(yè)微電網(wǎng)運行安全。

6.3.6.運維巡檢

系統(tǒng)支持任務(wù)管理、巡檢/缺陷/消警/搶修記錄以及通知工單管理，并通過北斗定位跟蹤運維人員軌跡，實現(xiàn)運維流程閉環(huán)管理。