技術(shù)解疑：智能電網(wǎng)與電力線通信技術(shù)
在傳統(tǒng)電網(wǎng)向新型智能電網(wǎng)的轉(zhuǎn)變，以及其中將面臨的一個主要挑戰(zhàn)是，需要一個很好的通信網(wǎng)絡(luò)來實時接收所有用戶信息和控制其負載。要解決這一問題，目前最被認可且最可靠的方案是以電網(wǎng)為通信媒介的PLC（電力線載波）技術(shù)。本文介紹了PLC技術(shù)及其發(fā)展歷程，并將傳統(tǒng)的窄帶單載波FSK調(diào)制方案與基于OFDM的PRIME和G3兩種新方案進行了對比。I：介紹傳統(tǒng)的電網(wǎng)正在發(fā)生變革。在過去的一個世紀，電網(wǎng)是一個用來將由一定數(shù)量的發(fā)電站發(fā)出的電能傳輸?shù)酱罅坎煌墑e的用戶的系統(tǒng)。設(shè)計和運行電網(wǎng)的標準，就是要將電能以一種有效的方式從數(shù)百個發(fā)電站傳輸?shù)綌?shù)百萬的用戶家中。這個系統(tǒng)儲存電能的功能是很有限的，所以如何預(yù)測用戶的用電量就變得至關(guān)重要。電網(wǎng)的控制是基于每日的預(yù)測來進行，而電能是由發(fā)電站通過傳輸網(wǎng)絡(luò)輸送到配電網(wǎng)絡(luò)。大部分發(fā)電都需要由調(diào)節(jié)器來控制。
而現(xiàn)在在某些國家，以及將來的更多國家，綠色能源對于電網(wǎng)的貢獻將會越來越大。它在電網(wǎng)中所占的比率，由原來5%的水力發(fā)電，上升到了有40%是太陽能和風(fēng)能發(fā)電。在大部分綠色電能中，調(diào)節(jié)器要進行的控制很少。此外，電動交通工具也加入了變革的隊伍。電動交通工具的大規(guī)模推廣，將使電網(wǎng)的用電量加倍，并大規(guī)模地帶來了超大儲電能力。用電量的上升、綠色電能的推廣和不受控制的發(fā)電、電動交通工具的儲電能力被認為是電網(wǎng)的完美風(fēng)暴。這個方案就被稱為智能電網(wǎng)。它結(jié)合了嵌入式智能技術(shù)和實時通信與控制功能，能夠隨時與任何用戶進行實時通信并控制其負載。要實現(xiàn)這樣的通信功能，就需要采用以電網(wǎng)作為主要通信媒介的PLC技術(shù)。PLC技術(shù)早在20多年前就被用于中壓領(lǐng)域來控制電網(wǎng)。但在低壓側(cè)大規(guī)模使用PLC則是更近才開始。PLC技術(shù)的一個典型成功案例，是意大利ENEL供電公司采用一個基于FSK和BPSK調(diào)制的窄帶PLC系統(tǒng)為3500萬用戶構(gòu)建一個AMM（自動電表管理）系統(tǒng)。此系統(tǒng)可每2個月自動抄讀一次3500萬臺電表。但是它的平均波特率不夠，無法支持更多的實時通信和控制，以及未來基于IPv6等通信協(xié)議的應(yīng)用。要進行更多的實時通信和控制，以及未來基于IPv6等通信協(xié)議的應(yīng)用，就需要一種基于OFDM調(diào)制的新一代PLC技術(shù)。其中兩種主要的OFDM方案，就是現(xiàn)在的G3和PRIME技術(shù)。G3是一個由法國EDF電力公司發(fā)起，MAXIM和SAGEMCOM開發(fā)的方案。這個方案在2009年被公布，EDF計劃將在2013年試用2000臺采用G3技術(shù)的電表。PRIME是一個由PRIME聯(lián)盟推出的一個開放式多供應(yīng)商解決方案，該聯(lián)盟包含了30多個由供電公司、表計廠家和ADD半導(dǎo)體、FUJITSU、STM和TI等晶片供應(yīng)商組成的成員。其中的表廠包括SAGEMCOM、ITRON、LANDIS+GYR、ISKRA-MECO、ZIV和SOGECAM。IBERDROLA是第一家推廣此方案的供電公司，但現(xiàn)在EDP、CEZMERENI和ITRI也加入這個陣營。
IBERDROLA在2010年開始安裝10萬臺采用PRIME技術(shù)的電表。該供電公司還計劃在2010年年底發(fā)布一個需量為100萬臺電表的新標，并于未來3-5年在西班牙完成1000萬臺電表的安裝。其它一些供電公司也開始采用PRIME技術(shù)。G3和PRIME都是OFDM方案，但發(fā)展歷史有所不同。G3最初是采用了一塊由MAXIM設(shè)計的芯片，此芯片可提供適用于PHY層和某些現(xiàn)有軟件層的IEEE802.15.42006通信、適用于MAC層的6LowPAN和適用于網(wǎng)絡(luò)層的IPv6通信。
