“四网融合”技术应用初探

廖海华

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1.“四网融合”的背景

随着智能电网建设的深入推进和大量智能用电设备、设施、分布式电源的接入，用户与电网之间的实时信息呈爆发式增长，必须以强大的通信网络作为支撑平台。充分采用基于以太网方式的无源光网络（EPON）和光纤复合低压电缆（OPLC）完成电力光纤入户工程建设，实现四网融合。

电力光纤入户承载的业务包括两类，电力系统类业务和四网融合类业务。所谓电力系统类业务就是用电小区低压配电线路全部采用光纤复合低压电缆实现电力线和光纤同时入户，通过专属的无源光网络传输设备完成光纤通道的连接，将光纤敷设至电能表，再进一步延伸至用户配电箱，完成小区用电信息采集等业务管理；所谓四网融合类业务就是在满足小区配电管理需求的同时，以光纤复合低压电缆承载电信网、广播电视网、互联网业务信号，提供公共信息服务，通过公共的无源光网络传输设备完成电力流与信息流的同步传输。从而使智能电网成为电力流、信息流、业务流高度统一的新型公共服务基础平台，打造电网、通信网、广播网、互联网四网融合的智能小区。

通过电力光纤入户工程的建设将有效提升用电小区配电的管控能力。与此同时，在满足智能电网用电互动化、能效管理及分布式电源接入需求的同时，支持用户接入互联网、拨打电话、收看电视，以及水电气三表集抄、家庭安防等智能家居综合应用，为用户打造舒适美好、绿色环保的全新低碳生活方式。

2.“四网融合”技术应用研究

通过深入的调研和大量文献检索与分析，收集介绍国内外在四网融合应用领域的主要研究成果，重点对小区和家庭中的智能应用进行分析和研究；以技术可行性、实施必要性、投出产出比、未来技术拓展性等等多个维度，来进行应用研究，重点研究四网融合技术在家庭集抄领域、分布式能源领域、小区智能交互领域的创新性应用；通过上述研究，探索和发展在未来智能电网业务中四网融合技术的应用可能性，为后续的发展提供技术和理论支撑。

2.1国内外四网融合技术在各领域的应用

随着生活水平的提高，人们对居住环境的要求也不断提高，再加上计算机技术、电子技术、信息产业和控制技术的迅猛发展，使得住宅小区的智能化建设成为一种趋势。四网融合已称为当今技术发展的趋势。“一根光纤电源电视互联网全解决”，是电力光纤到户的最好写照。电力光纤到户可解决信息高速公路的末端接入问题，可满足智能电网用电环节信息化、自动化的需求。

通过电力光纤到户建设，结合云计算、大数据、物联网、移动互联等“互联网+”技术，可形成一体化信息通信平台，全面支撑智能电网建设。四网融合工程的实施，解决了宽带信号入小区难、入户难、改造成本高等问题，为形成电力、广电、语音、宽带的四网融合，资源共享，为小区提供最后一公里的宽带接入方案。电网公司可与通信运营商、广播电视展开合作，根据用户的差异化需求为用户提供高带宽的互联网接入及语音、视频业务。

2.2四网融合技术在家居领域的应用

用户终端用电信息采集依托光纤复合低压电缆，利用EPON技术组建电力光纤专网，采用“光纤到表”的方式，远程通信、本地通信全部采用光纤通信方式，实现对采集范围内的专变用户、一般工商业户、居民用户、分布电源点、储能装置、电动汽车充电站/桩的电能表在线监测用户负荷、电量、计量状态等重要信息的实时采集。实现用电信息服务、多渠道自助服务、客户故障自动诊断与处理、电费双向自动结算服务、多样化缴费服务、智能化业扩报装服务、在线安全用电服务、社区信息服务等综合信息服务。用电信息采集以双向、光纤通信信息网络为基本特征，实现低压电力用户的“全覆盖、全采集、全费控”，把采集到的数据提交给主站，从而进一步通过信息交互总线为智能配电网其他系统提供基础数据，推进营销计量、抄表、收费模式标准化建设和公司信息化建设，为快速响应市场变化和客户需求、提高服务质量提供数据支持。

通过利用“四网融合”中电力光纤入户技术，将居民用水、用气等数据采集纳入进电力光纤通信网中，设计不同的集采业务运营模式。其中可以以电网公司充当平台建设角色，通过与相关部门合作，实现水表、气表的集采，这将大大减少基础设施重复建设，节约成本，整合资源，为群众提供方便。

随着四网融合的建设发展，其在家居领域可以实现“互联网+智慧用能综合示范小区”，实现互联网、电视网、电话网、电网的“四网融合”与水、电、气的“三表集抄”。能源与信息深度融合，力图打造智慧用电、高效便捷的生活。

2.3四网融合技术在分布式能源领域的应用

随着分布式发电及储能技术的发展，根据国家经济用电节约能源的战略发展导向，电网购售关系和售电侧管理发生变化。用电客户可能转变为既向电网购电又向电网卖电，供电服务则将从单一的售电服务，向多元的购售电服务转变。而这就需要电网公司拥有先进强大，拥有自主管理分配权的信息通信技术和通信网络。

通过“四网融合”理念，电力光纤入户技术在家庭分布式能源领域的应用，通过新型的通信方式，解决目前在家庭分布式能源双向信息采集、智能化调度、并网配售等方面的通信技术难点。电网公司可以提供小区分布式电源使用和上网管理服务，用电客户既是消费者，还可以使生产者。在不同时段设置不同的上网电价，平衡电网峰谷。

能源测评及能源优化服务通过对家庭和企业用电设备用电信息的采集和分析，电网公司可形成能源供给及消费系统模型和能耗数据，通过数学方法进行量化分析计算，找出现有能耗瓶颈，指导用户科学用电，帮助电网调节峰谷负荷，实现电网与用户的智能互动。

此外针对大用户需求侧管理，大用户的需求响应可提供方便快捷的服务，如用电负荷查询服务；客户节能服务；需求侧管理服务：；用电设备保护与控制服务。

2.4四网融合技术在智能交互领域的应用

图1“四网融合”智能化应用服务组网示意图

电力光纤到户技术在电网与用户之间实时的形成一种互动状态，平均每秒能够提供超过10G总容量的光纤宽带服务，每个人可应用的宽带容量大致会保持在30～100M之间，能够保证各种用户在智能电网配用电侧的使用，完成用户与电网的双向互动，提高用户使用电网时的可靠性与用电效率。

同时，随着用电客户的服务需求升级，客户对电网企业的服务理念、服务方式、服务内容和服务质量不断提出新的高要求，除希望降低用电成本、安全可靠用电外，还希望享受更加个性化、多样化、便捷化、互动化、智能化的服务。

智能用电终端设备是智能用电小区和楼宇的核心设备，具备电力客户用电设备智能识别、现场智能监测管理、智能用电策略执行、远程控制和安全认证等基本功能。智能用电终端设备的高级功能将能为用户提供更多的增值服务，比如用电侧小型分布式电源接入与协调管理、家庭安全防范、家电控制、用电方案优化、紧急求助，生活服务、物业管理、广告宣传、社区娱乐等。智能用电增值服务可包括：

（1）基础用电保障服务：在电力供应不足的情况下，可自动切断高功率低等级用电服务（例如洗衣机、空调、汽车充电等），保障电力照明等基本用电服务，避免影响用户基础用电需求。

该项服务可采用四种实现方式：一是家庭用电设备根据业务等级分别接入两个不同的智能电表，在电力供应不足情况下，低等级电表根据控制指令切断，以保障高等级用电业务二是定制家庭用电侧的智能电表，一个电表根据不同的业务分配不同的出线，可根据远程控制命令切断低等级业务；三是根据业务重要等级，家庭配电开关基于远程控制命令自动切断低优先级用电设备；四是定制家庭用电侧的智能电表，用于控制输出总功率，当用电总功率大于阈值时，发出停电告警，限时由用户自主切断高能耗用电设备。

（2）分布式电源管理服务：电网公司可以提供小区分布式电源使用和上网管理服务，用电客户既是消费者，还可以使生产者。在不同时段设置不同的上网电价，平衡电网峰谷。

（3）电动汽车充电服务：在小区中提供电动汽车充放电服务，包括计量计费、充电结算、充电桩运行监测控制等服务。

（4）信息及媒体服务：连通社区内的通信通道，可把与用户密切相关的信息服务推送至用户，并且用户可根据自身需求对该服务进行定制化，包括民生资讯发布服务、社区资讯服务、资讯服务、商业广告服务、娱乐媒体服务。

利用“四网融合”中的电力通信资源，在承载多样化用电服务的同时，研究如何充分利用网络优势向用户提供面向社会的增值服务，包括家庭智能用电、智能家居应用、社区信息化服务、社会医疗社保、生活服务等多种增值业务，实现电力网、电信网、电视网、互联网的“四网融合”，形成电力业务新的经济增长点，加快建设惠及社会的智能电网。