智能电网中的通信网络资源管理关键技术研究

梁猛

摘 要： 我国的人口居世界首位，居民对电力的需求也非常大，尤其是近年来经济飞速发展的背景下，电力需求激增。电能供需之间存在着很大的矛盾，很多地方在用电高峰期都面临着用电紧张的问题。但是电网的需求侧实际上存在着大量的浪费现象。因此基于智能电网的先进的通信、计算机技术可以对需求侧进行有效的资源管理，能够提升电力资源使用效率。本文主要研究了智能电网中的通信网络资源管理的关键技术，还望能对电网资源的合理配置起到一定的帮助作用。

关键词： 智能电网；通信网络资源；管理技术

引言：

随着我国经济的飞速发展，电能的需求量水涨船高，但是我国的发电水平远还不能满足日益增长的电能需求，供需之间不能达到平衡[1]。居民的用电需求和商业、工业的用电需求使得电能优化供需新理论和方法的诞生迫在眉睫。经调查显示，配电网和用电网等需求侧网络浪费了很多电力资源，因此我们必须探索出在电能资源有限的情况下，如何能够对需求侧的资源做到充分利用不浪费。本文将对此做出简明的探析。

一、智能电网邻域网络中的空时频谱共享

以智能电表为主要形式的智能配电网的供电设备分布比较分散，并且分布的范围也很广，传统的单一形式的频谱共享方式已经不能满足智能电网对通信质量的要求。因此，本文将探究动态频谱共享在智能电网邻域网之中的应用，将对空域频谱和时域频谱共享的范围就进行研究。

（一）空域频谱共享

在这种共享模式下，各个用户可以实时与主用户之间取得通信联系，主要的中介物质就是频谱，只需要在通信过程中控制功率来改善频谱信号对主用户的干扰即可实现高效的传输。但智能电网的用户和主用户之间的距离不能太近，因为主用户的基站会发出大量的干扰信号，使得用户和其他区域的通信受阻[2]。因此在具体的实施过程中，要让智能电网的用户处于临界范围之外的区域，频谱共享才能保持顺畅。而且智能电网用户和主用户之间的距离越大，基站对智能电网用户造成的信号干扰越小，甚至可以不受功率的限制进行实时的频谱共享，我们把超出临界范围之外的区域成为自由空域频谱共享区域。而且并不是全部的用户都能够享受频谱共享，因此严格控制临界值的范围。

（二）时域频谱共享

在頻谱的空闲阶段，智能电网用户可以在这个时间段内进行机会式的频谱共享，但是要根据相关检测技术，检测出频谱的空闲时段，主用户停止共享的时候，就可以切换到空闲模式，这样主用户受到的干扰也会降到最小。时域频谱共享的位置区域同样也有边界的存在。

（三）空时结合的频谱共享

上文提到，空域频谱传输和时域频谱传输都有一定的缺陷，存在着一定的共享盲区，用户一旦进入该区域共享的机会就会消失，而且数据通信会即刻停止。如果想要解决上述两种方法存在的缺陷，可以尝试运用空时结合频谱共享的策略。这种策略里面涵盖两个区域，就是上文提到的时域区域和空域区域，两个区域都有较大的自由性，共享的盲区也可以直接被消除。因此我们可以说这种方法可以给区域内的所有用户提供频谱共享的技术，机会的获得率为100%。在运行过程中，只要控制发射机的功率保持在较低的数值上，空时结合频谱信息传输发生中断的概率也会大大降低，远低于时域频谱共享和空域频谱共享。

综上，针对无线网络最常出现的两个问题，缺乏频谱和通信可靠性得不到保障，可以将时域和空域创造性的结合在一起，无论从空间还是时间上都能消除掉共享盲区，使频谱利用的机会达到最大值，通信信号发生终端的几率也会降到最低。

二、电动汽车联合充馈电调度管理

V2G系统提供了了电车和电网之间的双向能源互动，可以有效地储存电能，使电网之间的供需达到平衡的水平，能够帮助电网本身调节用电高峰的能源调配，还可以调整电网频率和电压值。V2G是由若干个V2H和V2V组成的[3]。

（一）V2H场景构造

当电车的电量不足时，最简便的方法就是返回家中进行充电，这样就诞生了V2H的场景。V2H的组成部分有电动汽车、BC、家庭负载和能源管理系统。在V2H之中，只要将BC别分插入电车和端口，就能将电网中的电能传导至汽车内部。其次，电车的电池还可以作为一种特殊的储电设备，在继续用电的时候，通过BC将储存的电量释放到家庭用电设备之中。但必须要注意的是，电车的电池储存的电能是直流电，家庭用电一般都是交流电，因此BC必须要具备直流-交流的转化能力。

标准化V2H场景主要涵盖了以下几种特点：

1.在此场景中，我们设定每个家庭只拥有一辆电动汽车。

2.汽车的电池可以作为一个电能储存站，可以帮助家庭能源管理系统进行需求侧保持高效的运行管理，使得用户的电量荷载曲线更加平滑。

3.V2H场景实现的可能性大，而且操作比较简单，仅需要在原有的家庭能源管理系统之中增加BC和电动汽车就可以，不用重建新型电网系统。

V2H场景中主要的缺陷在于EV的充电时间会和家庭用电高峰期产生重合，从而给家庭电网造成更大的负荷，而EV充电时必须要有人看管，所以本文认为可以将充电时间设置在0-7时，即可解决这一问题。

（二）V2V场景构造

如果大量的电车聚集在某个特定的区域内，比如在停车场或者路边的充电站时，就会产生V2V场景。V2V的组成成分比较简单，只要需要一个聚合器、若干电动汽车和若干BC。聚合器的功能主要是利用通信技术控制对车辆进行输电。某些车辆不必立即充电的话，连接BC之后，选择充电模式，电流就会控制在一定的范围内，保证下一次使用车辆的时候电量充满[4]。而另外一些车辆要求在较短的时间内完成充电，有严格的时间限制，这种情况下，聚合器会将区域内的电量进行空间调度，使急需充电的车辆在最短的时间内充满电。也就是说，聚合器可以有效避免大量汽车在同一时间内充电对电网带来过高的电能负载，实现区域内资源的合理配置。

V2V场景主要有以下几种特点：

1.涵盖了多辆电动汽车。

2.V2V系统是基于V2H系统发展出来的，上文提高V2H场景一般只有一辆汽车，而V2V系统更加注重的是区域内的多辆汽车之间在不同时段内进行的充馈电管理，实现电能的空间流动。而且V2V场景里的汽车既能是公共区域内的电车也也能是用户家里的电车。

3.V2V场景实现的可能性要小于V2H，并且操作难度较大。

三、结束语

本文从智能电网邻域网络中的空时频谱共享和电动汽车联合充馈电调度管理两个角度，浅析了智能电网下通信网络资源管理的技术要点。但由于本人专业水平不足，文中必有纰漏和缺陷存在，还望各位读者在阅读过程中能够及时指正，共同促进本项研究的发展。

参考文献

[1]智能电网中的通信网络资源管理关键技术研究[D].北京邮电大学，2015.012-065.

[2]李娟.智能电网中的通信网络资源管理关键技术研究[J].城市建设理论研究：电子版，2015，5（26）.

[3]任鹏.智能电网中通信及控制关键技术研究[D].西安电子科技大学，2014.015-099.

[4]庆涛.电力通信网风险管理关键技术的研究[D].北京邮电大学，2015.008-110.