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智能电网和ipv6智能电网和ipv6摘要智能网络是开放式、分布式的架构，由多个互联网的、可寻址的、独立管理的实体所构成，需要构建一个良好的数据通信网络来支撑智能电网所有组建之间自由安全地交换数据。在描述国家电网公司只能电网发展现状和数据通信网络现状的基础上，分析了智能电网数据通信网络应用互联网协议的内在要求，并指出ipv6技术在智能电网中应用的重要意义，基于标准先行的重要性，分析了标准体系规划、需要关注的现有国际标准，最后阐述了国家电网公司目前数据通信网络过渡到ipv6的实践工作，可为下一代互联网技术在智能电网中的应用提供参考。关键词：智能电网、ipv6、信息通信技术、下一代互联网技术abstractintelligent network is open, distributed architecture, by many of the internet, addressable, independent management entity, formed by the need to build a good data communication network to support the smart grid all form between free exchange data safely. in describing the state grid corporation only grid development present situation and the status quo of the data communication network, on the basis of the analysis of the smart grid, the inherent requirement of data communication networks using the internet protocol, and points out the significance of ipv6 technology in the smart grid application, based on the importance of the standard first, analyzed the system planning, need to focus on the current international standard, finally expounds the state grid corporation of the data communication network of the transition to ipv6 practice work, but for the next generation internet technology in the application of the smart grid to provide the reference.keywords: the smart grid 、ipv6、information and communication technologies, next generation internet technology目录1、引言31.1课题的背景及意义31.2智能电网的概念及特点51.3国外智能电网的现状与发展91.4国内智能电网的现状与发展142、数据通信网络现状153、智能电网对ipv6的需求164、ipv6在智能电网应用中的关键技术175、ipv6在智能电网中的前景展望186、ipv4到ipv6的过渡实践197、结束语20参考文献：211、 引言受全球气候变化、生态环境恶化、传统能源短缺等诸多问题的影响，当今世界能源格局正在发生重大而深刻的变革。近年来，许多国家提出了智能电网发展理念，赋予其承载保障能源安全、促进能源清洁高效利用和提振经济发展的重要使命。智能电网已经成为当今世界电网发展的新趋势、新方向。智能电网在传统电网的基础上，充分利用通信技术和信息技术，全景实时采集和分析关于发电、输电、配电和用电各环节信息，通过这些信息，电力公司可以把整个电力系统做为一个高度集成化的框架加以管理。要实现智能电网发展目标，必须克服一个根本性的挑战：如何在电力网的所有组建之间，自由、安全地交换数据。为了做到这一点，智能网络必须是开放式、分布式的架构，由多个互联网的、可寻址的、管理独特的实体所构成。本文分析了国家电网公司只能电网建设现状和数据通信网络现状，提出ipv6应用与智能电网的标准体系，描述了公司应用实践，可为下一代互联网技术在智能电网中的应用提供参考。1.1 课题的背景及意义随着全球资源环境压力的不断增大，社会对环境保护、节能减排和可持续性发展的要求日益提高。同时，电力市场化进程的不断推进以及用户对电能可靠性和质量要求的不断提升，要求未来的电网必须能够提供更加安全、可靠、清洁、优质的电力供应，能够适应多种能源类型发电方式的需要，能够更加适应高度市场化的电力交易的需要，能够更加适应客户的自主选择需要，进一步提高庞大的电网资产利用效率和效益，提供更加优质的服务。为此，以美国和欧盟为代表的不同国家和组织不约而同地提出要建设灵活、清洁、安全、经济、友好的智能电网，将智能电网视为未来电网的发展方向。智能电网，也被称为“电网 2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足 21 世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。发达国家如美国、欧盟国家等，非常重视智能电网的发展，众多高校、研究机构及大型企业参与到了智能电网的标准设定、关键技术的研究之中，并在输电、配电、变电、用电等环节取得了突破进展。而很多著名跨国企业和研究机构如微软、爱森哲、ti、ibm、epri、abb、pjm、爱立信等，其中西门子、思科，爱立信，分别针对智能电网、智能家庭、智能储能等方面提出了很多针对性的解决方案。在今年的九月份，美国在科罗拉多州的一个拥有10 万人口，名为 boulder 的小城市有幸作为世界上第一个智能电网的试点城市。埃森哲、微软、思科等著名跨国公司均参与到其中，这个麻雀虽小却五脏俱全的小型智能电网的方案获得了巨大的成功。随着微机电系统(micro electro mechanism system, mems)、片上系统（soc，system on chip）、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展,孕育出无线传感器网络(wireless sensor networks, wsn)，并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知技术领域的一场变革。无线传感器网络将逻辑上的信息世界与真实物理世界融合在一起，将改变人与自然交互的方式，成为连接物理世界和虚拟世界的桥梁。无线传感器网络的特点是：节点的电源能量有限、通信能力有限、计算能力有限、与物理世界紧密耦合、大规模密集部署、网络动态性强等。为了准确、及时的获取信息, 传感器节点必须通过嵌入式系统对信息进行智能处理，依靠节点间的协作，通过低功耗无线电通信技术，利用随机自组织无线通信网络有效形成高速网络才能够发挥其整体和综合作用。基于 mems 的微传感技术和无线联网技术为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景，包括：军事、航空、反恐、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。进入 21 世纪以来，我国经济持续快速发展，电力需求快速增长。作为一次能源的最大使用者，电力行业在减少温室气体排放、降低气候影响等方面更具有义不容辞的责任。这对于中国尤为重要。2008 年，中国的温室气体总排量居世界第二，在全世界污染最严重的前 20 个城市中，中国占了 16 个；此外，我国每年受火电废气排放带来的酸雨影响，直接损失过千亿元。开展节能减排，建设“资源节约型，环境友好型”社会就成为我国一项十分紧迫的任务。另外，随着数字经济和 it 时代的发展，电力消费者对于供电可靠性、电能质量和电力服务的要求越来越高。尤其在当前全球金融危机蔓延亟需提振经济的局势下，加快电力生产、输送和消费方式的转变，推动电力行业发展模式的转变，带动相关产业发展就成为了具有全社会性的问题。为此，在 2009 年 5 月 2022 日召开的特高压输电技术国际会议上，国家电网公司提出了要建设国际领先、中国特色的坚强智能电网。此外，随着我国民经济的发展，电力需求迅速增长，电力部门大多把投资集中在火电、水电以及核电等大型集中电源和超高压远距离输电网的建设上。但是，随着电网规模的不断扩大，超大规模电力系统的弊端也日益凸现，成本高，运行难度大，难以适应用户越来越高的安全和可靠性要求以及多样化的供电需求。尤其在近年来世界范围内接连发生几次大面积停电事故之后，电网的脆弱性充分暴露了出来。无论自然灾害还是战争灾害，如何避免我国电网再次发生 2008 年初冰冻雨雪灾害期间的大面积停电事故，保障对用户的电力供给，提高电力系统的抗灾能力，提高国家抵御自然灾害、战争灾害能力，不仅是电力系统的问题，也是国家防御能力问题，并且是一个长期的涉及公共安全的系统工程。作为智能配电网中的分布式电源管理系统由此被提上了日程。分布式发电具有污染少、可靠性高、能源利用效率高、安装地点灵活等多方面优点，有效解决了大型集中电网的许多潜在问题。目前，欧美等发达国家已开始广泛研究能源多样化的、高效和经济的分布式发电系统，并取得了突破性进展。无疑，分布式发电将成为未来大型电网的有力补充和有效支撑，是未来电力系统的发展趋势之一。有效实时地掌握分布式电源的各项数据指标，能够更好地管理分布式电源，减少与配电网络并网带来的各种问题，把分布式电源集成入配电网，使分布式电源能够提供辅助服务。面对不同的分布式电源应根据实际情况采用不同类型的通信传输技术，在控制投资的情况下达到信息传输的安全稳定。1.2 智能电网的概念及特点在过去的 30 年间，通信技术、计算机技术发生了翻天覆地的变化，但日渐老化的电网并没有跟上技术变革的脚步，用户也对电力供应提出了越来越高的要求：高速处理芯片的生产、高精密仪器的生产制造等等都对供电可靠性、电能质量提出了更加苛刻的要求。同时，全世界对环保的的呼声也越来越大，而电能的产生要消耗大量一次能源，并产生相应的废弃物，对环境卫生构成了危害，同时国家安全等因素也也促使人们不断的思考，建设自动化程度更高、更加安全的电网，因此，提出一种切实可靠、高度智能的电网迫在眉睫。与此同时，在近年基础材料、电力技术、信息技术的研究中也出现了不少可以明显改善电网可靠性、效率等运行指标的突破，这些技术的推广应用为电网运行管理水平的提高创造了条件。在以上基础之上，为了解决电网存在的问题，美国电力行业目前普遍公认的可行的解决方案是建设一个基于全新技术和构架的“智能电网”。到目前为止，智能电网还只是一个概念，一切都还是非常抽象的，ieee 已于 2009 年 3 月分成立了一个新的工作小组，专责智能电网相关标准的订定工作。关于智能电网目前还没有一个确切的定义，要根据实际情况赋予其新的含义。许多组织和个人都给出了相关的解释：gridwise 联盟给出的定义是：信息技术是关键的促进因素，使实现新的能源技术改变电力系统成为可能。对于将电力系统从一个刚性的、分等级的系统改变为一个协作的、分布式的、商业驱动的“社会”系统，信息技术是必不可少的手段，它将提高昂贵资产的利用，并同时增加其可靠性和安全性。美国能源部给出的定义是：一个完全自动化的供电网络确保电能和信息在发电站和用电装置之间以及所有点之间的双向流动。其分布式智能，加上宽带通信和自动化控制系统，可实现使用者、建筑物、工厂、发电设施和电网之间的实时交易和无缝接口。结合我国电网的实际情况，智能电网是基于现代通信技术和各种高级算法的，伴随着电网各个节点的信息开放式双向流通的完全自动化的输电网络，电网中每个节点都得到了监控并且有信息传递，能够最大限度的保证电网安全和供电质量，自动处理和恢复各种故障，并且能够以最优化的状态进行运行。通过广泛应用的分布式智能和宽带通讯以及自动控制系统的集成，它能保证市场交易的实时进行和电网上各成员之间的无缝连接及实时互动。从以上各个组织对智能电网的定义可以看出：电网是电力传输的主体，必须把电网和通信系统整合在一个平台之上，实现信息的整合和快速传输，再加上高级算法的辅助分析和应用，这才是发展智能电网的基础。当然，智能电网不是一个单纯的技术问题，还涉及到电网企业的业务流程和管理模式。因此，在考虑智能电网时，要首先对电网企业的业务流程进行梳理，业务变革和管理变革要先行。智能电网不是一个固定的、一成不变的方案，电网企业要根据自己的业务目标和要解决的关键问题，对智能电网进行裁剪和调整，以适合自己的情况。世界各国和组织都在积极建设智能电网，那么智能电网到底有什么重要的特点？智能电网和传统电网到底有什么区别？智能电网的特征界定了它与其他形式电网的区别，其特征也正是对应着智能电网要达到的目标。大体来说，各国强调的智能电网都具有以下特点：自愈稳定可靠。自愈是实现电网安全可靠运行的主要功能,指无需或仅需少量人为干预，实现电力网络中存在问题元器件的隔离或使其恢复正常运行，最小化或避免用户的供电中断。通过进行连续的评估自测，智能电网可以检测、分析、响应、甚至恢复电力元件或局部网络的异常运行。检测装置和分析模块能够对电网的运行状态进行连续的在线自我评估，并采取预防性的控制手段，及时发现、快速诊断和消除故障隐患；故障发生时，在没有或少量人工干预下，能够快速隔离故障、自我恢复，避免大面积停电的发生。安全抵御攻击。无论是物理系统还是计算机遭到外部攻击，智能电网均能有效抵御由此造成的对电力系统本身的攻击伤害以及对其他领域形成的伤害；一旦发生中断，也能很快恢复运行。兼容发电资源。传统电力网络主要是面向远端集中式发电的，通过在电源互联领域引入类似于计算机中“即插即用”技术(尤其是分布式发电资源)，电网可以容纳包含集中式发电在内的多种不同类型发电，甚至是储能装置。实现分散发电、可再生发电与中央集中式发电的全面集成，与当地的管理资源协调起来，支持电力交易的有效进行，同时实现资源的优化配置，间接的通过市场交易激励电力市场参与主体参与电网安全管理，从而间接的提高了供电的可靠性、安全性。交互电力用户。电网运行中与用户设备和行为进行交互，将其视为电力系统的完整组成部分之一，可以促使电力用户发挥积极作用，实现电力运行和环境保护等多方面的收益。协调电力市场。与批发电力市场甚至是零售电力市场实现无缝衔接；有效的市场设计可以提高电力系统的规划、运行和可靠性管理水平；电力系统管理能力的提升促进电力市场竞争效率的提高。高效资产优化。引入最先进的 it 和监控技术优化设备和资源的使用效益，可以提高单个资产的利用效率，从整体上实现网络运行和扩容的优化，降低它的运行维护成本和投资。优质电能质量。在数字化、高科技占主导的经济模式下，电力用户的电能质量能够得到有效保障，实现电能质量的差别定价。集成信息系统。实现包括监视、控制、维护、能量管理(ems)、配电管理(dms)、市场运营(mos)、erp 等和其他各类信息系统之间的综合集成，并实现在此基础上的业务集成。绿色资源分配。在环保日益受到重视的今天，智能电网环保与否将很大程度上决定了其发展的前途，在电网建设方面，智能电网是真正的“绿色电网”，之所以说智能电网是绿色的，是在于智能电网可以优化电力管理，实现电力的经济、可靠、高效运行，并更加适应多种电源类型发电方式的需要，如绿色的可再生能源发电，这也是智能电网的一大特色。根据美国的一项调查显示，采用智能电网，未来 20 年内将可节省价值 800 亿美元的电能，特别是在高峰期，用电量将至少节省 50%。智能电网以上的特点也是其优点，可以看出它集成了现在最先进的通信技术、算法、监控手段。图 1-1 为智能电网的一个简要示意图。1.3 国外智能电网的现状与发展1999 年，可靠性技术解决方案协会(the consortium for electric reliabilitytechnology solutions，certs)首次对微电网在可靠性、经济性及其对环境的影响等方面进行了研究。到 2002 年，较为完整的微电网概念被提出来，certs 给出的微电网定义是：微电网是一种由负荷和微型电源共同组成的系统，它可同时提供电能和热量；微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必要的控制；微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并可同时满足用户对电能质量和供电安全等方面的要求。后来，美国北部电力系统承建了第一个微电网示范工程。和世界上其他微电网项目一样，certs 的微电网考虑的也是当微电网和主网因为故障突然解列时，微电网还能够维持对自身内部的负荷的电能供应，直到故障排除。cetrs 微电网所接入的 ders 都是峰值2 mw 的小机组，这就避免了采用快速却昂贵的控制，并且使得系统具有很好的鲁棒性。图 1-2 所示的 certs 微电网有 3 条馈线及负载，网络呈辐射状结构。该微电网内的微电源可以为光伏发电、微型燃气轮机和燃料电池等微电源形式，靠近热力用户的微电源还可以为本地用户提供热源，从而保证了能量的充分利用。当负荷变化时，该微电网的本地微电源自行调节功率输出。微电网中还配备了能量管理器和潮流控制器，能实现对整个微电网的综合控制和优化。该微电网与大电网只有一个公共连接点，并且它是不向大电网输出能量的。所以，从系统的角度来看，该微电网也可以看成是一个单一的可控负荷。从图 1-2 可以看出，该微电网有 3 类对供电质量有不同要求的负荷，即敏感负荷、可调节负荷、可中断负荷。馈线 c 和主网有直接联系，当主网的供电质量出现诸如电压跌落等问题时，静态开关将跳开，线路 a 和线路 b 形成独立运行的系统，直到主网恢复到正常状态。certs 微电网是一个分散的即插即用系统(plug-and-play system)，整个系统的灵活性很好，发电机组可以安置在能够使能量得到充分利用的地方，进而提高了能量的利用率。certs 微电网的可行性研究已经在威斯康星大学麦迪逊分校的实验室得到了初步检验。威斯康星大学麦迪逊分校微电网于 2001 年建立，目前的系统容量为 200 kw，电压等级为 280 v/480 v。certs 计划对微电网进行全面检验，近期，美国俄亥俄州哥伦布杜兰技术中心已经开始了对微电网的全面测试。certs的微电网设计理念是不采用快速电气控制、单点并网不上网、提供多样化的电能质量与供电可靠性、随时可接入的 ders 等。美国能源部还与通用电气共同资助了第二个“通用电气(general electriccompany，ge)全球研究(global research)”计划，投资约 400 万 usd。ge 的目标是开发出一套微电网能量管理系统(microgrid energy management，mem)，使它能向微电网中的器件提供统一的控制、保护和能量管理平台。mem 的设计旨在通过优化对微电网中互联元件的协调控制来满足用户的各种需求，如运行效率最高、运行成本最小等等。这项微电网计划分两个阶段施行，第一个阶段已经完成，该阶段主要对一些基础的控制技术和能量管理技术方面进行研究，并探索该计划的市场前景。第二阶段计划在 2008 年中完成，主要是将第一阶段的技术在具体的模型下进行仿真，并建造示范工程进行具体的实现。这项微电网计划对于目前该领域的其他微电网研究是一个很好的补充。certs 微电网研究主要集中在对 ders 的设计和鲁棒控制，ge 微电网则更多地关注在外部监控回路的研发上，以及对能量利用和运行成本的优化上。2006 年，美国 ibm 公司与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案。电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件和分析工具，自动监控电网，优化电网性能、防止断电、更快地恢复供电，消费者对电力使用的管理也可细化到每个联网的装置。2009 年 2 月，ibm 与地中海岛国马耳他签署协议双方将建立一个“智能公用系统”，以实现该国电网和供水系统的数字化，其中包括在电网中建立一个传感器网络。ibm 将提供搜集分析数据的软件，帮助电厂发现机会，降低成本及碳排放量。谷歌已宣布了一个与太平洋煤气和电力公司(pg&e)的测试合作项目。2008 年 9 月，谷歌与通用电气对外宣布共同开发清洁能源业务，核心是为美国打造国家智能电网，同时强调，21 世纪的电力系统必须结合先进的能源和信息技术，而这正是通用电气和谷歌的优势领域。2009 年 2 月 10 日，谷歌表示已开始测试名为谷歌电表(powermeter)的用电监测软件。该公司还向美国议会进言，要求在建设智能电网时采用非垄断性标准。2009 年 1 月 25 日，美国白宫最新发布的复苏计划尺度报告宣布：将铺设或更新 3 000 英里输电线路，并为 4 000 万美国家庭安装智能电表。美国还将集中对落后的电网系统进行升级换代，建立美国横跨四个时区的统一电网，逐步实现太阳能、风能、地热能的统一入网管理美国能源部西北太平洋国家实验室正在协助建立电网智能化联盟并进行实地示范，如近期完成的高级需求响应网络太平洋西北电网智能化试验台。在该项目中，通过英维思控制器(invensys controls)将家庭网关设备连接到装有 ibm 软件的新型高级仪表和可编程恒温器上，将 112 个家庭与实时电力价格信息联系起来。最终结果表明，参与者节约了约 10%的能源费用，并且需求响应良好。加州已完成第一阶段试验性 200 万户小区先进电表系统(advanced meteringinfrastructure，ami)的安装，初步分析显示，节省电力可达 16%30%。欧洲 ders 的研究和发展主要考虑的是有利于满足能源用户对电能质量的多种要求以及欧洲电网的稳定和环保要求等。微电网被认为是未来电网的有效支撑，它能很好地协调电网和 ders 之间的矛盾，充分发挥 ders 的优势。欧洲各国对微电网的研究越来越重视，近几年来各国之间开展了许多合作和研讨。2005年，欧洲提出 “smart power networks”概念，欧盟微电网项目(europeancommission project microgrids)给出的定义是利用一次能源；使用微型电源，分为不可控、部分可控和全控三种，并可冷、热、电三联供；配有储能装置；使用电力电子装置进行能量调节。欧洲的微电网研究引起了欧洲各国的广泛关注，主要分为两个阶段，第一个是欧盟第五框架计划(5th framework program，fp5)中，专门拨款 450 万欧元的微电网研究资助计划。该计划由雅典国家技术大学(national technical university of athens，ntua)组织，14 个成员来自欧盟的 7 个国家，还有很多高校的参与，如 the university of manchester(英国)、inesc porto(葡萄牙)、ecole de mines(法国)等。该项目已完成并且取得了一些很具启发意义的研究成果，如 ders 的模型、可用于对逆变器控制的的低压非对称微电网的静态和动态仿真工具、孤岛和互联的运行理念、基于代理的控制策略、本地黑启动策略、接地和保护的方案、可靠性的定量分析、实验室微电网平台的理论验证等。欧洲微电网研究的第二个阶段名为“advanced architectures and control concepts for more microgrid”，欧盟第六框架计划(6th framework programme，fp6)资助 850万欧元。目前，这项计划正在进行中。该计划仍然是由 ntua 组织，参与的厂商有 siemens、abb、sma、ziv、i-power、anco、germanos 等，还有来自英国、法国、德国、西班牙等国的许多专家学者。这项新计划的研究目标包括：（1）研发新型的分布式能源控制器，以保证微电网的高效运行。（2）寻找基于下一代通信技术的控制策略。（3）创造新的网络设计理念，包括新型保护方案的应用和考虑工作在可变的频率下等。（4）各种微电网在技术和商业方面的整合。（5）微电网在技术和商业方面的协议标准。（6）研发合适的硬件设备，使微电网具有即插即用的能力。（7）研究微电网对大电网运行的影响，包括地区性的和大范围的影响。（8）研究微电网能给欧洲电网在供电可靠性、网络损耗和环境等方面带来的改善。（9）探索微电网的发展对基础电网发展的影响，包括其增强和替代老化的欧洲电网的可行性分析。目前，欧洲的微电网示范工程主要有希腊基斯诺斯岛微电网、德国曼海姆wallstadt 居民区示范工程、西班牙 labein 项目、葡萄牙 edp 项目、葡萄牙continuon 项目、意大利 cesi 项目、丹麦 eltra 项目等。欧洲所有的微电网研究计划都围绕着可靠性、可接入性、灵活性 3 个方面来考虑。电网的智能化、能量利用的多元化等将是欧洲未来电网的重要特点。目前英、法、意等都在加快推动智能电网的应用和变革，意大利的有关电网2001 年已经率先实现了智能化。法国电力公司日前正在美国诺福克试验一种特动态能源储存系统，它有助于电网协调来自北海的间歇性风电，法国电力公司同意与瑞士 abb 公司之间的交易，即使用 abb 公司 svclight 的“聪明电网”技术。该系统将使用高技术的锂离子电池和超导体电力晶体管均衡连接风电场的配电网络负荷。abb 称该系统将储存风电多余电力在高峰时期使用。该项目是个协作研究、发展和示范项目，svc 设施预计在 2009 年末投入使用。目前日本在微电网示范工程的建设方面处于世界领先地位。日本政府十分希望可再生能源(如风能和光伏发电)能够在本国的能源结构中发挥越来越大的作用，但是这些可再生能源的功率波动性降低了电能质量和供电的可靠性。微电网能够通过控制原动机平衡负载的波动和可再生能源的输出来达到电网的能量平衡，例如配备有储能设备的微电网能够补偿可再生能源断续的能量供应。因此从大电网的角度看，该微电网相当于一个恒定的负荷。这些理念促进了微电网在日本的发展，使日本的微电网对于储能和控制十分重视。有日本学者提出了灵活可靠性和智能能量供给系统(flexible reliability and intelligent electrical energy delivery system，friends)，利用 facts 元件快速灵活的控制性能实现对配电网能量结构的优化。新 能 源 与 工 业 技 术 发 展 组 织 (new energy and industrial technology development organization，nedo)是日本为了较好地利用新能源而专门成立的，它负责统一协调国内高校、企业与国家重点实验室对新能源及其应用的研究。nedo 在 2003 年的“regional power grid with renewable energy resources project”项目中，开始了 3 个微电网的试点项目。这 3 个测试平台的研究都着重于可再生能源和本地配电网之间的互联，分别在青森县、爱知和京都，可再生能源在 3 个地区微电网中都占有相当大的比重。中部机场的爱知微电网是 nedo建立的第一个微电网示范工程，2005 年日本爱知世博会时投入使用。2006 年，该系统迁到名古屋市附近的中部机场，并于 2007 年初开始运行。该微电网的最大特点是它的电源大都为燃料电池：2个高温熔化碳酸盐燃料电池(270 kw和300kw)，4 个磷酸盐型燃料电池(各 200 kw)，一个固体氧化物燃料电池(50 kw)。系统中总的光伏发电容量为 330 kw，此外还有一个 500 kw 的钠硫磺电池组用于功率的平衡。青森县的微电网于 2005 年 10 月投入运行，计划作为示范工程一直运行到 2008 年 3 月，这期间进行电能质量和供电可靠性、运行成本等方面的评估。该微电网组的最大特点是只使用可再生的能源(100 kw)进行供电。可控的ders 包括 3 个以沼气为燃料的发电机组(共 510 kw)、1 个 100 kw 的铅酸电池组和 1 个 1.0 t/h 的锅炉。该微电网能够节省约 57.3%的能耗，同时减少约 47.8%的碳化物排放量。京都微电网 2005 年 12 月投入运行，它主要由以下几方面构成：50 kw 光伏发电系统、50 kw 风力发电系统、580 kw 沼气电池组、250 kw 高温熔化碳酸盐燃料电池及 100 kw 电池组。该系统的控制中心能够在 5 min 之内实现系统能量的平衡，也可以根据需要设置更短的时限。1.4 国内智能电网的现状与发展2007 年 10 月，华东电网正式启动了智能电网可行性研究项目，并规划了从2008 年至 2030 年的“三步走”战略，即：在 2010 年初步建成电网高级调度中心，2020 年全面建成具有初步智能特性的数字化电网，2030 年真正建成具有自愈能力的智能电网。该项目的启动标志着中国开始进入智能电网领域。2009 年，华东电网公司启动了电网运行认知和控制项目，对国外电网运行现状进行调研，对电网运行状态进行准确、全面、客观地认知，并且采取有效的调度和控制措施，是智能电网发展过程中一个至关重要的环节。项目找出各种电网监控指标之间的相关性，建立出一个具有逻辑结构的电网监控指标体系。通过明确了各个监控指标之间的关系，才能够更加准确地掌握整个电网的运行状态，并且采取最为有效和及时的控制和调度措施。2009 年 2 月 28 日，作为华北公司智能化电网建设一部分华北电网稳态、动态、暂态三位一体安全防御及全过程发电控制系统在京通过专家组验收。这套系统首次将以往分散的能量管理系统、电网广域动态监测系统、在线稳定分析预警系统高度集成，调度人员无需在不同系统和平台间频繁切换，便可实现对电网综合运行情况的全景监视并获取辅助决策支持。此外，该系统通过搭建并网电厂管理考核和辅助服务市场品质分析平台，能有效提升调度部门对并网电厂管理的标准化和流程化水平。基于目前中国大力发展特高压电网的背景下，中国要在输电部分做智能电网有一些困难，目前主要是强调电网信息化的过程，以提高电网的自愈，与用户交互等等功能，寻找特高压电网与智能电网的结合点。目前中国智能电网的研究主要涉及到智能配电结构，智能运行，电能和用户适应性以及智能电网管理；此外还有分布式发电与微电网。2、数据通信网络现状一般而言，世界各地的电力公司对于重要的数据通信节点，如电厂、变电站、大用户均大多建设通信专网，国家电网公司建有目前世界上最大的电力通信专用网络。因为ipv6重点解决数据通信网络通信层的问题，对相关问题的认识首先必须基于数据通信网络的现状，并全面考虑到信息通信融合的趋势，从而找出ipv6应用部署需要重点关注的问题。以国家电网公司数据通信网为例，目前，国家电网公司数据通信骨干网有56个节点，包括核心节点7个、骨干节点35个、直调厂站15个。核心节点包括公司总部、北京灾害中心、上海灾害中心和西安灾害中心以及公司各分部等结点；骨干节点包括各个省、直辖市电力公司、公司直属单位等节点；直调厂站包括三峡电站、特高压变电站、换流站和开关站等节点。数据通信骨干网现有vpv业务12个，分别为信息业务、调度业务、通信业务、运行信息业务、运行视频监控业务、应急指挥视频监控业务、应急视频监控业务、囯调会商视频会议系统业务、工程设计评审平台视频会议系统业务、应急指挥中心视频会议系统业务、行政高清视频会议系统业务、物资评标视频会议及监控系统业务。按照业务流量类别，主要包含信息业务流量、视频类业务流量和其他业务流量。信息vpn覆盖国网总部、各省公司及直属单位，为数据通信骨干网流量增大的vpn业务，业务实时应用，主要应用流量为信息访问流量（包括办公自动化、邮件、门口等）和灾备复制流量。除公司数据通信骨干网以外，公司各分、各省公司、地市、县等均有专门的数据通信网络，用于自己管辖区域的电网运行控制和电网管理。最近几年，国家电网公司建设了用电信息采集系统、输变电状态监测系统、电网统一视频监控系统等，这些系统均涉及大量的终端，并且信息会从现场终端通过数据通信网络传输到省公司、总部数据中心等。这种应用如果能基于全ipv6，将会带来应用性能的极大提升。但是这些应用在现场智能设备通信端，不但还没有实现ipv6，甚至还没有实现ipv4。3、 智能电网对ipv6的需求在大数据时代，智能电网要求实现发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节更广泛、更细化的数据采集和更深化的数据处理。数据采集将广泛采用物联网技术，大量的rfid标签、传感器等装置的使用对ip地址的需求快速增加；云计算在对海量数据的存储和处理中也将发挥重要的支撑作用。由于我国拥有并在建的输电线路距离长、分布广泛，输电线路的智能化建设将带来大量的ip地址需求。随着电力云在电网生产、营销等系统中的广泛应用，对ip地址的需求也呈现几何级数增长。ipv6在智能电网中的应用，可以很好的解决ip地址资源紧张的问题，且保证传输速度更快更安全，满足物联网“物物互联”和云计算虚拟化对ip地址的需求。在输电环节，通过沿输电线路部署各类传感器、视频设备等装置，实现输电线路在线监测、故障定位和自动诊断，为线路生产管理及运行维护提供信息化、数字化的共享数据。在智能变电站建设中，以太网将得到广泛应用。随着变电站智能化水平的不断提高，各类设备对ip地址的需求也将大幅增加。如变电站内，符合iec-61850的设备都将带有ip地址，以便于维护和运行管理；同时，为支撑变电站信息化运检，需为各种传感器和监测设备配置ip 地址，实现对变电站环境、动力、设备热点等的实时智能监测、报警智能联动及综合可视化展示。在配电环节，智能配电自动化建设中，基于ip的业务流量越来越大，视频、语音和数据等多种业务混合传达已经成为发展趋势。目前，基于ip的配网通信接入网基本上都是采用ipv4技术，而且，ip地址仅在本网段是唯一的，不是全局地址，无法跨网段访问，这制约了配电自动化新业务的发展。在用电环节，物联网和云计算技术在用电信息采集、智能用电服务、电力需求侧管理和节能服务、电动汽车充电服务等领域得到了广泛的应用。基于智能电网用电侧的新业务、新应用开展，同样会产生大量的ip地址需求。目前公司开展的用电信息采集建设，需求大量ip 地址；基于用电信息采集建设开展的智能用电服务，不仅需要与智能用电表通信，还需要深入客户家中，与客户的家电实现通信，终端数量的增加将大幅增加对ip地址的需求。为落实国家节能减排战略，公司开展的电力需求策略管理公共服务平台建设，需确保居民、小区/楼宇、工商业等客户用电信息的采集与监测，实现对客服侧各种小型太阳能、风能、可再生能源发电等分布式电源及存储设备有效管理，部署大量的采集设备和网络设备。只有依托大量的ip地址支持，才能推动电力需求侧管理公共服务平台项目的实施。为促进清洁能源利用，公司提供的电动汽车充换电服务不仅要满足充电站、换电站、配送站等各类通信站点的通信接入，还要满足通信汽车进行中的通信要求。4、 ipv6在智能电网应用中的关键技术国家电网公司承担国家发改委示范工程项目“下一代互联网技术在智能电网应用关键技术研究与示范工程”，该项目就现有通信网络向ipv6演进，重点解决网络设备升级改造、业务平台升级改造、it支撑系统的升级改造、网关设备和终端设备的升级改造、过渡技术的部署等。基于ipv6的下一代换联网技术给现有网络管理引入许多新问题。从网管功能角度看，需求进行流量管理、拓扑管理和网络性能管理。从技术角度看，在信息模型方面，snmp中与ipv6相关的mib能够推广的信息非常有限。在组织模型方面，现有ipv6网络的管理，还依赖于ipv6协议的发展和完善。在功能模型方面，在ipv6网络日益扩大、复杂、异构的趋势下，ipv6技术给传统的故障管理、配置管理、性能管理、计费管理和安全管理5大功能领域带来许多新问题和挑战。ipv6信息安全防护关键技术。信息安全防护需要从两个方面解决：从信息管理角度，主要侧重数据报文加密、防篡改和身份验证等；网络安全角度，主要侧重于对网络的访问进行控制。ipv6协议相对于ipv4协议有2个重要区别：地址空间巨大，解决ipv4地址资源不足问题；ipv6协议设计开始就考虑了网络信息完全问题，在某些方面增强了安全设计，并且将一些安全机制固化在协议中，能够一定程度上解决ipv4网络中存在的安全问题。但是，下一代互联网在智能电网中应用的许多安全问题还没有解决，仍然面临巨大的安全挑战。建设真实ip地址安全服务，是下一代互联网在智能电网中应用的可信保证。因此，重点研究应该包括：基于真实ip地址访问ipv6互联网安全体系结构模型研究、研究并开发支持真实ip地址验证的路由器产品、交换机产品以及支持真实ip智能终端，支持真实ip地址访问的域名服务系统、地址分配和密钥管理系统。ipv6在电力物联网应用的关键技术。物联网技术在智能电网各个环节中已经开始应用，ipv6具有很多适合物联网大规模应用的特性，如果解决了物联网大规模应用海量地址需求问题、地址自动配置问题。ipv6技术提升物联网技术在智能电网中的应用能力。但是，目前也存在一些技术问题，如无状态地址分配的安全问题，移动ipv6中地址绑定缓冲安全更新问题、流标签的安全防护问题等。国家电网公司拥有规模庞大的企业信息通信网络，ipv6技术的演进和升级对公司基础网络和业务应用的影响巨大。随着电网自动化及信息化程度的不断提升，产生了巨大的ip地址需求；电网对电力生产及消费各环节信息的深度、细度采集分析及数据广泛互通，以及对信息安全和服务质量提出极高要求；电网与电力客户的双向互动，使得电力信息通信网必须与公共互联网产生越来越多的信息信息交互，因此，下一代互联网技术在智能电网中的应用成为必然趋势。5、 ipv6在智能电网中的前景展望2012年6月6日，国际互联网协议宣布ipv6在全球范围内正式启动，ip地址枯竭的情况将得以彻底解决。ipv6不仅可以解决ip地址瓶颈问题，其相对于ipv4,更有助于促进大型企业提升专用网络建设和运维水平。基于ipv6的信息通信网络与智能电网结合，一方面可以满足物联网、云计算等信息通信技术在智能电网应用中对ip地址的大量需求，另一方面也可以满足电网与ipv4/ipv6用户信息交互的需求，推动智能电网的全面建设。但由于ipv6在运营网络中也处于适用阶段，相关设备尚未大规模推广应用，如何实现电力通信网由ipv4向ipv6的