从美国电力科学研究院提出智能电网的概念后，智能电网在全世界范围迅速发展，各国根据不同的经济发展水平和电网现状，提出了各自特色的智能电网的概念。中国国家电网也提出了“坚强智能电网”的概念，其特征包括信息化、数字化、自动化、互动化。智能电网作为新型的智能服务网络，其突出特点是通过创建开放的信息系统和共享的信息模式，灵活地整合、调度需求侧资源，强调与用户信息和电能的双向互动。

　　智能电网每个业务域内都存在已有标准(内容主要包括信息模型和通信协议等)，而实现不同业务域内的系统和设备互操作是目前面临的挑战。智能电网用户接口(Smart Grid User Interface，SGUI)将电网域内的相关主体(电力公司、系统运营商、市场、服务提供商) 与用户域内的相关主体(工业、商业或家庭用户或用户集合体)相互连接。SGUI包括但不仅限于需求响应需要的信息交换，还可以包括传输配套服务和运营商的信号(例如电压调节和实时调度)，传输即将发生的电力故障、自然灾害或其他特殊事件的指示，传输直接交互请求(如直接负荷控制)，传输历史或实时能源使用量(如电能表测量值，可用于能效管理和电力质量监视)等。标准化是支撑智能电网发展、规范智能电网建设的根本，也是实现电网侧和用户侧互操作的基础。为了填补智能电网用户接口国际标准的缺失，国际电工委员会标准管理局(IEC SMB)在2011年9月宣布成立智能电网用户接口项目委员会，即IEC PC118，秘书处挂靠在国家电网公司中国电力科学研究院。PC118下设两个工作组(WG1和WG2)，分别负责“需求侧智能设备和/或系统与电网交互接口”和“电力需求响应”系列标准的编制。

　　与智能电网用户接口相关的几个有影响力的国外标准包括开放自动需求响应规范(Open Auto Demand Resoponse Specification，OpenADR，有1.0和2.0两个标准)，能量互操作标准(Energy Interoperation Version 1.0，EI1.0)[3]以及智能能量规范(Smart Energy Profile2.0，SEP2.0)。目前存在的文献对OpenADR规范介绍分析得比较多，但缺乏对智能电网用户接口相关标准(OpenADR1.0/2.0、EI1.0、SEP2.0)的全面的介绍和比较分析。

　　智能电网用户接口国际标准正在制定中，在标准的制定过程中，对相关标准的对比分析是必要的。本文从标准制定背景、标准范围、侧重点、信息模型、信息交换模型以及发展方向等方面对相关标准做一个较系统的比较分析，并指出此工作有助于形成智能电网用户接口国际及国内标准制定的策略和思路。

　　1 OpenADR1.0/2.0、EI1.0以及SEP2.0的介绍和分析

　　1.1 OpenADR1.0

　　对自动需求响应的研究起源于2002年加利福尼亚州的大规模用电危机，此后美国及其他各国的电网公司、政府等力求采用需求响应技术解决电力需求增长和高峰用电问题。在此背景下，自动需求响应研究工作由美国劳伦斯伯克利实验室的需求响应研究中心具体承担[4]，该研究中心推出了开放自动需求响应通信规范(即OpenADR1.0规范)，并在试点工程中得到了验证，同时该研究中心在设施内部实现需求响应自动化的策略与技术方面也开展了卓有成效的工作。OpenADR1.0是一个通信规范，重点是为需求响应事件和价格提供信号，它能够与设施控制系统进行互动，该系统通过预置程序根据需求响应信号进行动作，使得对需求响应事件或价格的响应实现全自动，不需要人工干预。通过一系列的试点和测试，2009年4月，加州能源委员会发布了OpenADR1.0，并将OpenADR1.0交给结构化信息标准促进组织(OASIS)进行标准化，由OASIS负责制定能量互操作标准EI1.0。

　　1.2 EI1.0

　　OASIS制定的能量互操作标准(EI1.0)是美国国家标准与技术研究院/智能电网互操作小组(NIST/SGIP)推荐和支持的关键的跨领域(cross-domain)需求响应和市场交易标准。EI1.0有两个主要组件：需求响应通信以及市场交互。EI1.0为这两部分开发了一个公共框架，把需求响应事件放在范围更大的市场交互的上下文中。

　　OASIS组织在劳伦斯伯克利实验室的OpenADR1.0规范基础上，结合几个相关标准化组织的输入，制定出了EI1.0规范。这几个组织是电力行业通信架构组织(Utility Communications Architecture，UCA)、北美能源标准委员会(NAESB)、ISO/RTO委员会(IRC)。对于零售(电力公司对客户)需求响应项目，OpenADR1.0规范已经有了一个坚实的基础，可以作为OASIS组织的EI技术委员会的一个重要输入。UCA的OpenADR工作组是一个主要参与方，提供了综合要求，这些要求中包括了其他各方(NAESB、IRC)和其他标准(如公共信息模型CIM)的贡献。各方对EI1.0的输入如图1所示。

图1 各方对EI1.0的贡献

　　EI1.0支持下列功能：能量交易、动态价格和合同价格发布、涵盖从负荷资源调配到按照预设的价格水平的需求响应方法、响应的量测与确认、预计的价格、需求和能量。EI1.0依赖于OASIS组织的另外两个标准EMIX1.0[5]和WSCalendar1.0规范[6]，其中，EMIX1.0定义能源价格和产品，WSCalendar1.0用于能源传输计划和操作序列。EI1.0使用这两个规范中定义的词汇和信息模型描述它所提供的部分服务。EI1.0用UML定义数据模型，具体表达在XML Schema文件中(XML Schema即XML模式定义语言)，交互信息的通信采用与具体实现无关的服务描述文件(WSDL)来表达。

　　简言之，能量互操作标准(EI1.0)基于松散耦合交互的原则来开发，用UML定义数据模型，使用Web Services交互方式，来交互需求响应信号、市场交易、价格发布(price distribution)和各种支持服务，不同的交互需要选择不同的安全、隐私和可靠性。

　　1.3 OpenADR2.0

　　OpenADR2.0系列标准(现包括OpenADR2.0a和OpenADR2.0b两个版本，其中OpenADR2.0b 应用较多)是EI1.0标准的一个具体应用，或者称之为具体在需求响应领域的规范，信息模型和服务均来自EI1.0，主要是根据需求响应功能的需求对EI1.0的模型和服务进行了裁剪和一些必要的扩展[7]。

　　同EI1.0一样，OpenADR2.0是一个完整的通信协议。OpenADR2.0标准作为OASIS EI1.0的子集(见图2)，它所依赖的信息模型在OASIS EI1.0、EMIX1.0和WS-Calendar1.0中分别进行了详细定义。OpenADR2.0由OpenADR联盟制定、认证和推广，该联盟提供一致性测试和认证，一致性测试工具由QualityLogic公司开发。

图2 EI1.0与OpenADR2.0的关系

　　1.4 SEP2.0

　　ZigBee联盟是一个针对无线个域网而建立的产业联盟。2009年年底，ZigBee联盟和Homeplug联盟开始制定SEP2.0规范[8]，SEP2.0是其向能源领域扩展的核心标准。SEP2.0是多种良好标准的集成，支持多种安全方案。SEP2.0规范强调支持多种MAC/PHY协议和安全协议。SEP2.0的资源表示与建立是通过UML语言实现的，是CIM的一种扩展，其模型分为三大类：辅助资源、通用资源、智能能量资源。SEP2.0采用基于IP的架构和家庭能源网络为能源行业提供信息服务，在1.1x版本上细化了针对需求响应、负荷控制等电力业务的控制流程，增加了纯电动汽车的充电、安装控制，该标准在2012年正式被IEEE 2030.5所接收。SEP2.0着重定义最高层的CIM模型与EXI(efficient XML interchange)部分，对于其他支撑协议采用现有的、适用面广、普及度高的协议实现，如HTTP、DNS-SD、TLS等。

　　总之，SEP2.0建立了完善的CIM信息模型，采用现有成熟的协议来实现信息交互，创建了一个标准的、可互操作的协议，用于智能电网与用户设备的连接。SEP2.0标准通过智能设备中的应用程序，实现家庭内部的能源管理，并提供用户与智能电网的连接，能够提高能源利用效率，节能降耗，有效支撑智能电网，为用户领域智能电网与用户互动的通信协议提供了一个良好的参考。

　　1.5 OpenADR1.0/2.0、EI1.0及SEP2.0的比较

　　OpenADR旨在标准化电力公司和客户能量管理系统或客户网关之间的信息交换，OpenADR被设计为AMI系统、电力公司的通信网络以及ISO之间的高层通信。SEP2.0关注的是家域网设备，其标准化了家域网设备的通信，以响应通过网关接收到的市场信号。而能量互操作标准EI1.0的范围较大，不仅支持需求响应，还支持电力市场交易和电力价格发布;EI1.0瞄准的是将来的灵活性，以协作的方式交易和管理能量，但目前EI1.0只有基于OpenADR2.0标准的实现。OpenADR1.0/2.0、EI1.0及SEP2.0的比较见表1。EI1.0和OpenADR使用范围是跨域的，而SEP2.0的使用范围在客户域，如图3所示[9]。

　　表1 OpenADR1.0/2.0、EI1.0及SEP2.0的比较

图3 智能电网需求响应相关标准及相互关系

　　2 智能电网用户接口国际及国家标准的制定

　　2.1 智能电网用户接口IEC国际标准的制定

　　分析和比较与智能电网用户接口相关的已有标准是为了分析已有标准的缺陷和不足，是为了对智能电网用户接口IEC国际标准的制定提供标准制定策略和思路。因此，首先应分析这些标准能否满足智能电网用户接口的需求，并识别已有相关标准与智能电网用户接口的需求之间存在的差距。

　　从上文的分析可以看出，OpenADR2.0应用范围主要在需求响应范围;EI1.0应用范围不仅包括需求响应，还包括电力市场交互、电价传输等;而SEP2.0关注于用户侧;但智能电网用户接口需要满足的应用范围较宽，如上文所述，并不仅限于需求响应。另一方面，CIM在已经存在的智能电网用户接口相关标准或规范中是重要的组成部分。尽管CIM一直在进化，但在智能电网用户接口相关的系统和设备方面仍然存在差距。为了确保将来的SGUI-CIM满足智能电网用户接口信息交换的现有要求，并且可以扩展以满足将来的发展，需要确定规范的信息模型建模方法和原则。很明显，已有相关标准与智能电网用户接口的需求之间存在着明显差距，如美国国家标准(OpenADR2.0规范)部分支持或满足智能电网用户接口的要求，但其信息模型必须要扩展才能满足智能电网用户接口国际标准的需要;同样EI1.0和SEP2.0与智能电网用户接口的应用范围相比，虽然存在一些重叠，但显然并不完全一致，因此是否需要把EI1.0、SEP2.0融合进智能电网用户接口以及多大程度上融合，目前在PC118专家中还存在争论，还需要进一步分析和确认。另外，OpenADR2.0、EI1.0和SEP2.0都是美国标准，其他国家使用还存在专利权问题，因此国际上迫切需要制定一个国际认可的智能电网用户接口标准。

　　IEC PC118在完成技术报告(IEC 62939 TR)后，中国专家提交了制定智能电网用户接口IIEC技术规范的提案，并在各国专家中达成了共识。2013年年底,IEC批准PC118制定智能电网用户接口技术规范IEC/TS 62939。此技术规范应包括如下内容：

　　SGUI概述(包括SGUI的定义、范围、架构、功能要求等以及制定SGUI标准的原则),构建SGUI-CIM信息模型的原则和方法(包括SGUI-CIM的范围、与其他IEC核心标准的关系、开发原则)以及SGUI服务定义的指导原则等。

　　2.2 智能电网用户接口中国国家标准的制定

　　在目前国内外推动节能减排的发展形势下，提高电能供需平衡和互动对于提高整个能源的使用效率显得十分必要。信息模型是数据语义和结构的描述，是信息交换双方相互识别所交换数据的基础，也是建立应用服务的必要条件。信息交换服务对互动效率、互操作性、兼容性、安全性和用户满意度等具有重要的意义，并对于指导和规范需求响应、能效管理、电动汽车、分布式能源、智能家居/智能楼宇/智能小区/工业园区等应用的信息交换、促进用户和电网公司达成一致目标、形成共同的认识和行动具有重要的意义。

　　但目前国内的现状是智能电网供电侧与用户侧之间缺乏一个统一的接口规范。具体来说，就是没有统一的系统架构，没有清晰地定义电网供应侧和用户侧之间信息交换的总体描述以及总体原则和要求，缺乏统一的信息模型规范和信息交换服务规范。中国电力科学研究院和中国电力企业联合会等单位组织国内有关科研单位和高校专家通过对国内智能电网现有标准梳理和智能电网发展对标准需求的对比分析，发现了国内已有标准存在这个空白点，因此提出在制定智能电网用户接口国际标准的同时，需要制定智能电网用户接口系列中国国家标准，提出统一、开放的数据模型和通信协议，规范信息交互模式。制定该标准，可以规范用户侧智能家居/智能楼宇/智能小区/工业园区、电动汽车、分布式能源、需求响应、能效管理等应用和供应侧的信息交换，同时可使用户和电网公司达成一致目标，形成共同的认识和行动;制定该标准适应我国智能电网实际建设情况和发展需求，对填补国内标准的空白具有重要意义。

　　中国电力科学研究院等科研单位的专家将完成和提交3项国家标准草案：第一个标准是智能电网用户接口概述，该标准的目的是规范电网与用户侧智能设备信息交换的总体描述和要求，并为系列标准提供一个框架;第二个标准是智能电网用户接口公用信息模型，该标准的目的是规范和建立电网与用户智能设备信息模型的规则和要求，并为建立两者间的信息交换接口提供必要支撑，内容包括信息模型的建模方法和逻辑节点、公用数据类;第三个标准是智能电网用户接口信息交换模型，内容包括信息交互模式和信息交换的功能模型。与此同时还开发中国智能电网系列标准管理工具，搭建案例演示系统。

　　3 结束语

　　智能电网用户接口是国际标准研究应用的重点领域，IEC PC118成为各国推进标准工作和竞争博弈的领域。中国应积极参与国际标准的制定，并且要进一步重视并加快智能电网用户接口中国国家标准的制定，制定出适应国内电力体制的智能电网用户接口技术标准，促进智能电网在中国的健康发展。