談采用智能電網(wǎng)技術(shù)的智能小區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)

文｜智控國(guó)際北京研發(fā)中心 王福良

談采用智能電網(wǎng)技術(shù)的智能小區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)

文｜智控國(guó)際北京研發(fā)中心 王福良

本文結(jié)合某省級(jí)電力公司職工住宅小區(qū)智能化系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)及其特點(diǎn)分析，闡述了智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用給智能小區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)帶來(lái)的改變和發(fā)展。

智能電網(wǎng) 智能用電小區(qū) 傳統(tǒng)智能小區(qū) 采用了智能電網(wǎng)技術(shù)的智能小區(qū)

1 智能電網(wǎng)技術(shù)在智能小區(qū)的應(yīng)用現(xiàn)狀

居住小區(qū)是智能電網(wǎng)用電環(huán)節(jié)的重要組成部分。為了研究智能電網(wǎng)先進(jìn)技術(shù)如何應(yīng)用于居住小區(qū)，探索我國(guó)智能用電小區(qū)建設(shè)模式、展現(xiàn)智能電網(wǎng)成果、宣傳堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的先進(jìn)概念、提高電網(wǎng)智能化水平、提升為用戶服務(wù)的能力、促進(jìn)智能用電小區(qū)有序發(fā)展，2010年4月，國(guó)家電網(wǎng)公司頒布了《智能用電小區(qū)試點(diǎn)工程建設(shè)導(dǎo)則》（V1.6），并開(kāi)始在其業(yè)務(wù)管轄范圍內(nèi)的二十多個(gè)省、市、自治區(qū)逐步開(kāi)展試點(diǎn)工程。目前，上海、廊坊、重慶等地已經(jīng)陸續(xù)完成了幾個(gè)智能用電小區(qū)的建設(shè)。概括而言，這些已建成的智能用電小區(qū)融入了智能電網(wǎng)的技術(shù)；采用光纖復(fù)合低壓電纜通信或電力線載波（PLC）通信等技術(shù)，構(gòu)造了覆蓋小區(qū)的通信網(wǎng)絡(luò)；通過(guò)用電信息采集、雙向互動(dòng)服務(wù)、小區(qū)配電自動(dòng)化、電動(dòng)汽車有序充電、分布式電源運(yùn)行控制、智能家居等技術(shù)，對(duì)公共用電設(shè)施、分布式電源、用戶用電設(shè)備等進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析和控制，以提高能源的終端利用效率，為用戶提供優(yōu)質(zhì)便捷的雙向互動(dòng)服務(wù)和“三網(wǎng)融合”服務(wù)，同時(shí)可以對(duì)小區(qū)安防等系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。

這些智能用電小區(qū)的建設(shè)，一方面可以滿足社會(huì)對(duì)用電服務(wù)的多元化需求，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能、環(huán)保的目標(biāo)，達(dá)到節(jié)能和利用新能源的目的，并引導(dǎo)用戶優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)；另一方面可以推動(dòng)社會(huì)資源共享，引導(dǎo)用戶用電行為，響應(yīng)電網(wǎng)錯(cuò)峰，實(shí)現(xiàn)避峰填谷，提高電網(wǎng)設(shè)備的使用效率，推進(jìn)和諧社會(huì)的建設(shè)，創(chuàng)造未來(lái)的商用典范與新的生活方式等。應(yīng)該說(shuō)，這些智能用電小區(qū)的建設(shè)是比較成功的，取得了良好的社會(huì)效益。

我們常常提到的智能小區(qū)，是《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50314-2006）中定義的，已在我國(guó)發(fā)展了二十年，我們?cè)诖朔Q之為傳統(tǒng)智能小區(qū)。而國(guó)家電網(wǎng)公司在《智能用電小區(qū)試點(diǎn)工程建設(shè)導(dǎo)則》中提到的“智能用電小區(qū)”實(shí)際上是將智能電網(wǎng)的技術(shù)成果應(yīng)用于傳統(tǒng)智能小區(qū)的產(chǎn)物，可以說(shuō)是對(duì)傳統(tǒng)智能小區(qū)的進(jìn)一步豐富和完善，我們稱之為采用智能電網(wǎng)技術(shù)的智能小區(qū)。

2 采用了智能電網(wǎng)技術(shù)的智能小區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)案例概要

2.1 項(xiàng)目概況及用戶需求概要

某省級(jí)電力公司職工住宅小區(qū)，位于省會(huì)城市的市區(qū)，項(xiàng)目總建設(shè)面積約760000m2，其中住宅約570000m2，公建約190000m2，共有各種戶型約3000戶，屬于較大型的居住小區(qū)。

業(yè)主要求在小區(qū)智能化的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，除了引用傳統(tǒng)智能小區(qū)的先進(jìn)成果外，更要充分應(yīng)用當(dāng)今智能電網(wǎng)技術(shù)的先進(jìn)成果，將兩種技術(shù)合理融合，把該小區(qū)打造成為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的智能示范小區(qū)，探索和創(chuàng)造新的智能小區(qū)建設(shè)模式，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2.2 設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)依據(jù)

項(xiàng)目設(shè)計(jì)思想為：

◆ 引入先進(jìn)理念，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)和傳統(tǒng)智能小區(qū)技術(shù)的融合，起到示范作用，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展；

◆ 為小區(qū)居民提供安全、舒適、便捷、高效的生活居住環(huán)境；

◆ 創(chuàng)造綠色、智能、環(huán)保的居住環(huán)境；

◆ 規(guī)劃、設(shè)計(jì)一步到位，適度超前，可分步實(shí)施。

設(shè)計(jì)依據(jù)包括：

◆《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》；

◆ 國(guó)家電網(wǎng)公司的《智能用電小區(qū)試點(diǎn)工程建設(shè)導(dǎo)則》；

◆ 國(guó)家電網(wǎng)公司標(biāo)準(zhǔn)《基于以太網(wǎng)方式的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）系統(tǒng)》；

◆ 常規(guī)智能建筑設(shè)計(jì)中參照的其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 功能子系統(tǒng)規(guī)劃

以《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》為基礎(chǔ)，充分融入當(dāng)今智能電網(wǎng)技術(shù)成果，按功能將該小區(qū)智能化系統(tǒng)劃分為信息設(shè)施、智能用電、公共安全、智能家居、環(huán)境管理、綜合增值服務(wù)平臺(tái)六大部分，每個(gè)部分下面再按功能分出若干子系統(tǒng)，系統(tǒng)整體功能規(guī)劃結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 采用智能電網(wǎng)技術(shù)的智能小區(qū)區(qū)別于傳統(tǒng)智能小區(qū)的主要特點(diǎn)概述

分析上述案例不難看出，采用智能電網(wǎng)技術(shù)的智能小區(qū)在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)不僅涵蓋了傳統(tǒng)智能小區(qū)應(yīng)該考慮到的要素，還融入了智能電網(wǎng)的技術(shù)特征——這是對(duì)傳統(tǒng)智能小區(qū)的進(jìn)一步完善，使得智能小區(qū)的內(nèi)容變得更加豐富了。

下面針對(duì)采用智能電網(wǎng)技術(shù)的智能小區(qū)區(qū)別于傳統(tǒng)智能小區(qū)的主要特點(diǎn)展開(kāi)論述。

3.1 設(shè)計(jì)依據(jù)豐富

設(shè)計(jì)依據(jù)中增加了國(guó)家電網(wǎng)公司的《智能用電小區(qū)試點(diǎn)工程建設(shè)導(dǎo)則》和《基于以太網(wǎng)方式的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）系統(tǒng)》這兩個(gè)文件，豐富了規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)的參考依據(jù)，顯然是一種技術(shù)的進(jìn)步。

3.2 信息設(shè)施部分采用光纖復(fù)合低壓電纜建設(shè)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，可很好地實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)融合

利用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（EPON/GPON），在電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)向?qū)拵ㄐ啪W(wǎng)、數(shù)字電視網(wǎng)、下一代互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)三者的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通、資源共享，將三者整合成一套光網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，為用戶提供語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和廣播電視等多種服務(wù)，從而很好地實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)融合。

如圖2所示，小區(qū)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)采用光纖復(fù)合低壓電纜OPLC（如圖3所示）為主干傳輸線纜，將光纖隨著低壓電纜一并敷設(shè)；采用光纖入戶方式實(shí)施住戶網(wǎng)絡(luò)的線纜敷設(shè)。光纖由小區(qū)主機(jī)房呈放射型敷設(shè)至各建筑物內(nèi)的弱電間；在弱電間內(nèi)通過(guò)分光器（Optical splitter）分出多條鏈路，分別敷設(shè)至各住宅內(nèi)的家居布線箱中，從而實(shí)現(xiàn)光纖入戶。為滿足小區(qū)內(nèi)其他系統(tǒng)的需要，光纖根據(jù)實(shí)際情況敷設(shè)至每個(gè)單元或每個(gè)單體建筑的公共區(qū)域，例如連接至小區(qū)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、信息發(fā)布終端、網(wǎng)絡(luò)廣播功放等設(shè)備。

采用光纖隨低壓電纜布放的方式實(shí)現(xiàn)光纖到戶和三網(wǎng)合一，和傳統(tǒng)智能小區(qū)所采用的布線方式相比，不僅大大節(jié)約了布線和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的成本，還大大改善了小區(qū)信息高速公路的質(zhì)量；是十幾年來(lái)三網(wǎng)融合技術(shù)應(yīng)用的突破，不能不說(shuō)是技術(shù)上的飛躍。

3.3 增加了智能用電方面的內(nèi)容

僅依照《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)智能小區(qū)，很少擁有智能用電方面的內(nèi)容，而采用了智能電網(wǎng)技術(shù)的智能小區(qū)則增加了這方面的內(nèi)容，可以說(shuō)是實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)智能小區(qū)的豐富和完善。

（1）用電信息采集系統(tǒng)基于小區(qū)的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)配合用戶家庭安裝的智能電表，可實(shí)現(xiàn)整個(gè)小區(qū)的自動(dòng)抄表、負(fù)荷檢測(cè)與管理等功能，成功建立起用戶與電力公司的雙向互動(dòng)。

（2）配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)實(shí)現(xiàn)對(duì)小區(qū)高低壓配電線路、開(kāi)閉所、環(huán)網(wǎng)柜等的開(kāi)關(guān)、斷路器以及變壓器等的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測(cè)，提高了小區(qū)電力系統(tǒng)整體的裝備和運(yùn)行水準(zhǔn)，也提高了供電可靠性和安全性。

（3）電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)是小區(qū)支持住戶使用電動(dòng)汽車的必要設(shè)施——電動(dòng)汽車是一種發(fā)展前景廣闊的綠色交通工具，是未來(lái)重要的交通工具；推廣電動(dòng)汽車的應(yīng)用是解決能源和環(huán)境問(wèn)題的重要手段。

（4）小區(qū)能耗管理系統(tǒng)對(duì)小區(qū)內(nèi)的能源利用狀況進(jìn)行監(jiān)視、管理和控制，能夠在可再生能源等新能源普及的情況下，有效實(shí)現(xiàn)小區(qū)內(nèi)能源的就地消納，達(dá)到電力供需平衡最優(yōu)化的目的。

（5）家庭能耗管理系統(tǒng)通過(guò)實(shí)現(xiàn)各家各戶用電的可視化，達(dá)到促進(jìn)節(jié)能的目的。

（6）太陽(yáng)能發(fā)電是對(duì)可再生能源的合理利用。

采用了智能電網(wǎng)技術(shù)的智能小區(qū)引入的各種智能用電方面的內(nèi)容，強(qiáng)化了對(duì)小區(qū)用電的管理、能耗的控制及可再生能源的利用等，為智能小區(qū)增添了更多的“綠色”。

3.4 由于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的大面積靈活應(yīng)用，使得網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化系統(tǒng)更多地被采用

由于有了隨低壓供電電纜布放的，遍布小區(qū)各處的基于TCP/IP的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，其他子系統(tǒng)，如數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化廣播系統(tǒng)、數(shù)字化多媒體信息發(fā)布系統(tǒng)等變得非常靈活。

也可以說(shuō)，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)非常適合于支持在小區(qū)內(nèi)開(kāi)展基于TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化系統(tǒng)應(yīng)用——可以節(jié)約大量的布線成本，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單。

以數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)為例說(shuō)明，如圖4所示：采用全數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)就近接入附近的無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)，充分利用小區(qū)寬帶資源，不但可以節(jié)約大量的布線成本，還能使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得異常靈活和簡(jiǎn)單——這就是為什么要采用基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字系統(tǒng)的理由。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上的闡述和分析，我們可以看出，智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用已經(jīng)給傳統(tǒng)智能小區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)帶來(lái)了一些改變。智能建筑或智能小區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)者，在進(jìn)行智能小區(qū)的規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，要清醒地認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，才能不斷提高我國(guó)智能建筑或智能小區(qū)的設(shè)計(jì)水平，更好地推動(dòng)這個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。