VHPready：智能电网的转换器

　　摘要： 作为发电与供暖系统、用电设备及储能设备之间的转换器，未来VHPready 应该能确保房屋保持温暖，灯处于打开状态。该标准是由Vattenfall于2010年开发的，现在已准备好登上国际舞台。作为硬件供应商，WAGO是首批集成商之一。

虚拟电厂实现标准化通信和控制

　　作为发电与供暖系统、用电设备及储能设备之间的转换器，未来VHPready 应该能确保房屋保持温暖，灯处于打开状态。该标准是由Vattenfall于2010年开发的，现在已准备好登上国际舞台。作为硬件供应商，WAGO是首批集成商之一。

　　电力网络之所以如此命名，是因为其从一开始就是真正意义上的网络，而不是现在的数字网络的产物。自十九世纪末期以来，在电力线路、架空线路、地下电缆、配电站与变电站以及与之相连接的发电站和用电设备的帮助下，电力网络已经可以为工业用户和个人家庭用户供电。

　　平衡供电网络绝非易事：需要协调参与者以使网络中的频率和电压参数保持平稳。直到现在，电力网络的根本任务并没有发生任何改变。发生巨大改变的是完成这项任务所依据的一般条件。在能源转型过程中，数量不断增加的可再生能源系统将其能量送入电力网络。而这种输送十分不稳定，因为太阳和风不能持续产生能量，反而会有巨大波动。因此维持电力供应与消耗之间的平衡这一挑战变得更加复杂。

虚拟电厂

　　早在2010年，Vattenfall Europe W?rme AG就成为首批为这一挑战寻找解决方案的公司之一。他们的想法就是建立虚拟电厂。通过这种方法，具有可控用电设备的分散的小型发电装置(例如带热泵的热电联产厂)就可以建立灵活、可控的聚合系统，并且还能以热能形式储存过剩的电力。目前，将很多分散的发电装置和可控用电设备整合到一起的配置就像“巴别塔”一样 。所有参与者使用的语言各不相同，因此彼此之间无法进行有效沟通。

　　因此，Vattenfall从一开始就设法将虚拟电厂中聚合的控制和通信统一成一种通用规范。如此一来，还同时开发了首个虚拟电厂，即VHPready (Virtual Heat and Power Ready)。作为转换器，该开源通信标准可以确保控制中心和分布式系统能互相理解。VHPready将不同通信协议的对象和变量标准化，并对其进行显式声明。不再是每个系统都有自己特定的一套变量(之前就是这样)，VHPready借助使用显式定义数据点列表的预定义配置文件进行通信。除了通信，还定义了域特定定义(例如操作行为规范和反应时间)。这样可以确保控制系统具有使用计划表和时间表的可能。因此，控制中心能够将24小时之内的控制参数发送到系统，保存为命令/设置/消息/文件。

有望成为国际标准

　　自2014年2月起，已有40多家成员公司在VHPready e.V行业论坛上开展合作，共同制定通信网络和能源控制的规范以及相关的检查和测试方法，从而帮助取得认证并夯实发展基础。合作的最新成果就是预计于2016年发布的最新版本标准，即VHPready 4.0。VHPready 4.0将为完整、成熟的虚拟电厂的自动化网络提供标准，并且拥有成为国际标准的潜力。另一个国际标准是前一年在北美确立的OpenADR。作为现有能源的一个功能和一种维持网络稳定的方法，OpenADR侧重于减少消耗。与之相反，VHPREADY关注的是虚拟电厂的通信以及辅助平衡电力的输送。两种解决方案的不同源自相应位置能源环境的差异。在美国，OpenADR主要是应对电力缺乏，而在德国，VHPready旨在控制过剩能量和可再生能源的并网。

　　借助VHPready，智能电网中的发电机、储存设备和用电设备都使用同一种语言。

WAGO采用VHPready

　　通过使用远动控制器(可作为分布式系统与供热控制中心之间的控制和通信装置)，WAGO已经能够支持Vattenfall首个虚拟电厂的成功实施。Vattenfall选择WAGO的自动化技术，是因为使用可编程、灵活且可根据IEC 60870-5-104或IEC 61850进行通信的控制器对其虚拟电厂至关重要。

　　除了高性能之外，WAGO的紧凑型模块化远动控制器还提供多种协议，例如PROFIBUS、CAN、 BACnet或MODBUS。因此可在虚拟电厂中充当大部分现场技术设备的网络连接器。通过使用串联的数字量和模拟量输入和输出模块，以及500多个其他功能模块，WAGO能够保证对虚拟电厂的系统控制进行完善的管理。

　　在开发VHPready规范时，WAGO尤其重视数据安全性。以VHPready 4.0版本为开端，基于TCP/IP并面向信号的IEC 60870-5-104远动协议，或者另一个基于TCP/IP并面向目标的IEC 61850-7-420方法，构成了WAGO远动控制器的通信基础。为了确保数据传输的安全性，控制器会使用SSL/TLS连接(安全套接层、传输层安全协议)在OpenVPN基础上建立虚拟专用网络(VPN)。并会使用SNTP/NTP(简单网络时间协议/网络时间协议)来实现时间同步。WAGO PLC能够直接通过OpenVPN或IPsec建立VPN通道，从而将加密数据传送到控制中心，同样也能从控制中心接收加密数据。因此，WAGO不仅满足了输电网络运营商输送辅助平衡电力时的IT安全性要求，还根据BDEW白皮书的要求强化了系统。