自2002年我国电力体制改革大幕拉开以来,以厂网分离、竞价上网、大用户直购电为代表的电力市场化试点在全国陆续展开。“全国电改看广东”,广东电力交易改革肇始于2005年,到 2017年,广东省放开了6080家交易主体参与“总量控制”的电力市场化交易,全年交易电量1157亿千瓦时,约占全省用电量的19.4%。
2017年1月21日,为贯彻落实《中央 国务院 关于进一步深化电力体制改革的若干意见》(中发[2015]9号)及其配套文件,国家能源局南方监管局、广东省经信委和发改委联合发布了《广东电力市场交易基本规则(试行)》和《广东电力市场监管实施办法(试行)》两个文件。2017年3月,广东电力交易中心正式完成工商注册。
广东电力交易中心实现的是月度集中交易,发电和用电企业市场报价是以其用电基准电价(目录电价)的负值出价(最高位:0元/MWh),由交易中心进行成交匹配,并在每月25日前公布中标价。电网公司收取固定的过网费。具体出清规则如下:
与欧美主要发达国家较为成功的PJM和NETA市场采用的电力全要素市场化交易方式相比,广东电力市场化改革还有很大的完善空间。
电力市场化改革的目的是让市场在电力资源配置中发挥决定性作用,引导市场主体有效生产、有效消费和有效投资。由于电能难以大规模、经济性地存储,必须依托电网将电源和负荷连接起来,生产和消费必须同时完成,并且,电网的频率和电压应保持稳定。
长远看,国内电力交易改革之路还要一直探索和完善。增加更多交易主体,逐步开放电量日前市场平衡市场,增设容量和服务市场,是大势所趋。
有鉴于此,未来的智能电表应该具有高速的上行通讯方式和多客户端独立访问能力,能远程下发电费交易合同并按合同规定的方式计量(计费),参与交易的各市场主体能够同时在电表端和云端实现互操作。
此外,由于应用的多样性,电表功能的远程升级也是不可避免的。从这个方面看,互动式电表应该遵循OIML R46标准,法制计量部分与管理功能部分在架构上实现分离。
在电力市场化情况下,市场交易主体之间的交易最终需要体现在合同上。电能表是贸易结算工具,为了体现交易的公平性,防止产生不必要的争议,交易合同也需要以一定的格式下发到电能表中,并参与费控。
IDIS(互操作设备接口规范)在DLMS/COSEM协议的基础上,采用费率脚本表与普通费率时段表相结合的方式来导入合同。
互动式电能表能利用脚本表进行费率合同管理,并能下发到三相用户表和居民用户表中。以我们研发的欧洲OPEN meter架构HXE110/310系列电能表为例,费率脚本最多支持14种,寄存器包括了有功电能、无功电能、最大需量、水气热等OBIS规定的所有对象,组合方式非常灵活。电费合同与继电器通断控制结合以后,能够实现复杂的费控功能。
合同电价采用ITU-T X.693和x.694标准的ASN.1和XSD编程规则转换为XML脚本语言,通过通讯规约(如DLMS/COSEM)远程下发到电表中。
由于大批量安装的智能电能表是由各电表企业自己研制的,因此硬件平台千差万别。如果放任自流,将来,电力公司的采集系统主站就不可能用一套经过验证的代码去升级所有厂家的不同批次的电表,势必会造成软件管控风险和资源浪费。
第一种管控方式,虽然简单但过于僵硬,会极大地限制技术进步。基于第二种方式,研发基于跨硬件平台的Java虚拟机技术(JVM),是较为理想的解决方案。
APP插件层类似Android软件的应用层,面向所有Java应用开发者开放API接口,所有代码采用Java语言设计。所有的应用软件以App方式独立运行。App代码只有通过电科院的符合性测试验证,才可以远程发布、远程升级。而应用开发环境,则可以由行业联盟或电力公司统一发布SDK工具包。
硬件驱动层API接口也可以开放给所有程序员,用于电表硬件跨平台移植,一般都会采用C语言设计。
核心层一般来说包括一个用于任务调度的OS和Java虚拟机(JVM),这部分代码不需要开放,以确保软件平台的稳定。
在市场化背景下,市场交易是多方参与的,各方都有公平交易的诉求。电表作为贸易结算的计量器具,其中与各利益方相关的电量基础数据应该能方便(经过授权)获取。下一代互动式电表应该采用基于IPv4/IPv6面向对象的通讯规约,例如:IEC62056 DLMS/IP协议,或者是经过TCP/IP或UDP封装的DL/T698.45通讯协议。
电表的IP地址既可以由集中器或HES系统来进行远程分配,也可以由电表的表号按统一规则自动生成。
以大用户采用的三相互动式电表为例,用户可能单独或同时向不同的售电主体购电,各利益相关方需要与电表建立互动关系,其多客户端互动通讯模式如下图:
居民用户适用的单相电能表,需要配备抄读水、气、热量表等下行通讯接口;居民能选择向供电公司或零售商购电,电表能依据购电合同执行费控功能,电表还需要支持屋顶光伏等分布式电源接入,并优先消纳。这样,售电主体、水气热公司、用户等各方需要与电表依照权限建立相互通讯,其互动操作方式如下:
以IEC62056 DLMS/COSEM通讯协议为例,各客户端能够使用TCP或UDP方式通过IP端口获取数据:
之前,海兴电力已经采用最新的DLMS/COSEM规约研发针对国际市场应用的新一代互动式智能电表,产品通过了IDIS2国际认证并批量应用。新电表的上行通讯方式选用通讯速度较高的GPRS/3G、G3-PLC(FCC)、WiSUN等。
面向国内市场需要的下一代互动式智能电表正在IR46标准研发之中。新电表平台将增加防窃电、能效管理、负载非侵入识别等高级应用功能,通讯规约拟对DL/T698.45进行TCP/UDP扩展,增加费率脚本等扩展功能。