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信息系统仍然存在一个具有普适性的基础架构。对照信息系统的基本功能需求,结合信息系统的运行逻辑,这个普适性的基础架构可以分为感知控制层、平台层和应用层等三个层次。
连接成网——智慧能源的网络化发展
从能源系统的分工角度来看,智慧能源体系中各个用户是立体分布的。然而,从信息化系统的角度而言,这些主体的分布却是高度扁平化的——他们都通过接入互联网而实现与外部的交互。因此,在设计智慧能源的体系框架时要遵循互联互通的基本原则,在实践中可借鉴互联网的发展思路。
在前文所介绍的智慧能源普适性架构下,可以预见各用户连接成网变得更加便捷和高效:系统可拓展性强,应用智慧能源系统可以满足用户不同的需求,其中诸如需求侧响应等功能需求必须与外界对接,用户有动力联网;系统架构和标准统一,不必专门开发与外部通信的模块,降低各用户的联网成本。因而,智慧能源系统内用户采用统一的架构是联网的重要基础,也是为了智慧能源网络落地生根的切实保障。
然而现阶段智慧能源的实践大多是面向个案的。智慧能源的互联特性通常不是项目用户和开发者的重点关注。考虑智慧能源连接成网切实的功能需求,智慧能源网络应具备以下特征:
接口开放
每个接入网络的智慧能源子系统应当将接口的开放以及交互协议的标准化考虑在设计中。接口的开放是基于功能定位的,例如,一个企业级能源管理系统应当开放其一级计量数据、污染物排放检测数据的访问接口,以便于政府和相关机构开展监管工作;若企业将其可中断负荷加入到当地的需求侧响应/管理项目中,企业的能源管理系统还要开放相应的负荷控制接口。
即插即用
即插即用是互联网的一个显著特征,任何一台互联网设备,只要接入网络,就可以方便的获取网络资源和网络中的其他设备实现交互。即插即用的基础除了上文提到的兼容性接口外,还有个体的自描述、自配置。也就是说,要建立一套通用的“语言”使得联网的个体能够自我明确自己的身份、基本特性和功能。
高效、安全的信息管理
智慧能源的联网应当关注数据量和信息安全。能源系统的数据是天量的,这些数据如果在未来都涌入互联网,产生的影响是难以预知的。一个经典的案例发生在电力系统中,电力调度目前使用的是专网,电力调度部门借助这一网络实现内部通讯,同时从各变电站、开关站获取量测数据,并通过这一网络下发控制指令。同时,智慧能源本质上是一个信息-物理耦合系统,一旦信息安全问题(信息系统故障,信息攻击等)直接或间接引起物理系统的安全问题,代价可能是极其高昂的。这些问题在学术界已经被广泛讨论,在智慧能源发展、能源系统信息化程度不断提高的环境下,也应当引起工业界和政策部门的高度重视。
结合分析,我们发现,智慧能源系统内的网络在结构设计、功能需求、运行逻辑上与现有的互联网具有非常高的相似性。以互联网架构为基础,描绘智慧能源网络架构如上图。
规圆矩方——智慧能源的规范化和标准化
构建智慧能源系统,本质上是将系统内无数的智慧体连接成网。前文梳理了这些子系统的框架,这为连网提供了必要的架构基础。然而,仅仅具有相似的框架是远远不够的,这些子系统能够有效对接、连接成网,还需要更多层面上实现标准化。
规范化和标准化不是一句空泛的口号,而要切实服务于智慧能源系统的运行,以支撑各智慧体有效对接。在智慧能源系统内,企业主要从四个方面彼此对接,标准化体系也主要服务于这四个方面:功能服务、层次模块、通信协议、市场机制。
功能服务,智慧能源体系内很多功能服务是多个智慧体对接实现的,诸如能源监管、财务统计等需要在统一的模式下进行;层次模块,承接智慧能源智能体框架设计,针对不同的层次进行更加细致的标准化;通信协议,通信是智慧能源信息传递的基础,不同智慧体之间的互联互通需要统一的信息格式、数据标准;市场机制,市场将是智慧能源系统内的重要组成,买卖报价、成交价格、期货价格等信息需要在同一标准下才能有效对接。
在上述四个层面上的规范化和标准化,将避免出现智慧能源成网过程中各智慧体无法对接的问题,从网络层面增强系统的可行性,降低系统的建设成本,这将是智慧能源体系落地生根中十分关键的一步。
延伸阅读:能源互联网的本质与实施路径
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