2家用電器電力能源調(diào)控數(shù)據(jù)通信技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了家用電器與電力能源管理系統(tǒng)之間進(jìn)行電力能源調(diào)控數(shù)據(jù)通信的總體架構(gòu)、硬件接口、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)模型及安全要求。本文件適用于各類家用電器與電力能源管理系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的場景，包括但不限于電冰箱、洗衣機、空調(diào)、熱水器、電暖器、微波爐等。本文件旨在規(guī)范家用電器在電力能源調(diào)控過程中的數(shù)據(jù)通信行為，為實現(xiàn)家用電器的能源精細(xì)化管理、需求側(cè)響應(yīng)、負(fù)荷聚合、虛擬電廠接入等應(yīng)用場景提供統(tǒng)一的技術(shù)支撐。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T2260中華人民共和國行政區(qū)劃代碼GB/T17626.3電磁兼容試驗和測量技術(shù)射頻電磁場輻射抗擾度試驗GB/T33732信息安全技術(shù)SM2橢圓曲線公鑰密碼算法GB/T32918.2信息安全技術(shù)SM3密碼雜湊算法GB/T35273信息安全技術(shù)個人信息安全規(guī)范3GPPTS系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(3rdGenerationPartnershipProjectTechnicalSpecifications)TIA/EIA-485-AElectricalCharacteristicsofGeneratorsandReceiversforUseinBalancedDigitalMultipointSystemsIEEE802.3以太網(wǎng)IEEE802.11無線局域網(wǎng)媒體訪問控制和物理層規(guī)范BluetoothSIGBluetoothCoreSpecification藍(lán)牙核心規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1家用電器HouseholdAppliance在家庭及類似場所使用的各種電器，具備與外部系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信以實現(xiàn)能源調(diào)控的能力。3.2電力能源管理系統(tǒng)PowerEnergyManagementSystem(PEMS)用于監(jiān)測、控制和優(yōu)化電力能源使用的系統(tǒng)，可為遠(yuǎn)端的負(fù)荷云、虛擬電廠平臺或電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)。3.3負(fù)荷聚合商LoadAggregator整合、代理終端用戶可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源，并將其作為一個整體參與電力市場或需求響應(yīng)項目的市場主體。3.4需求響應(yīng)DemandResponse(DR)3當(dāng)電力批發(fā)市場價格升高或系統(tǒng)可靠性受威脅時，電力用戶接收到通知后，改變其原有電力消費模式的行為。3.5戶號CustomerNumber在電網(wǎng)公司業(yè)務(wù)系統(tǒng)中標(biāo)識用戶的唯一編號。在本文件中可擴(kuò)展為電力能源管理系統(tǒng)用于識別終端用戶的唯一標(biāo)識。3.6資源編號ResourceNumber唯一標(biāo)識一個可參與調(diào)控的家用電器或設(shè)備。3.7削峰PeakShaving通過主動調(diào)控負(fù)荷，在用電高峰時段降低電力需求的措施。3.8填谷ValleyFilling通過主動調(diào)控負(fù)荷，在用電低谷時段增加電力需求的措施。4系統(tǒng)架構(gòu)與基本要求家用電器電力能源調(diào)控數(shù)據(jù)通信的總體架構(gòu)如圖1所示。它由家用電器終端、通信網(wǎng)關(guān)（可選）和電力能源管理系統(tǒng)三部分組成。a)家用電器終端：內(nèi)置或外接符合本規(guī)范的通信模塊，負(fù)責(zé)采集自身狀態(tài)數(shù)據(jù)并上報，同時接收并執(zhí)行調(diào)控指令。b)通信網(wǎng)關(guān)（可選）：當(dāng)家用電器不具備直接接入廣域網(wǎng)能力時，通過家庭局域網(wǎng)（如Wi-Fi、藍(lán)牙）匯聚多個電器的數(shù)據(jù)，并統(tǒng)一與電力能源管理系統(tǒng)通信。c)電力能源管理系統(tǒng)：部署在云端或區(qū)域控制中心，負(fù)責(zé)對接入的家用電器進(jìn)行認(rèn)證、管理、數(shù)據(jù)分析和指令下發(fā)。45硬件接口規(guī)范5.1總體要求家用電器應(yīng)根據(jù)其產(chǎn)品形態(tài)和應(yīng)用場景，至少支持5.2至5.6中所述的一種或多種硬件接口，以實現(xiàn)與通信模塊、通信網(wǎng)關(guān)或直接與廣域網(wǎng)的連接。接口應(yīng)滿足相應(yīng)的電氣特性、性能指標(biāo)和安全要求。5.2RS-485接口5.2.15.2.25.2.3a)b)電氣特性：應(yīng)符合TIA/EIA-485-A標(biāo)準(zhǔn)。物理連接：建議使用屏蔽雙絞線，連接器類型可由制造商定義，但應(yīng)在產(chǎn)品文檔中明確。性能指標(biāo)：傳輸速率：應(yīng)至少支持9600bps，推薦支持19200bps及以上。抗干擾能力：應(yīng)滿足GB/T17626.3中規(guī)定的抗擾度要求。5.3以太網(wǎng)接口.25.3.3電氣特性：應(yīng)符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)。物理連接：應(yīng)采用RJ45連接器。性能指標(biāo)：a)傳輸速率：應(yīng)至少支持10/100Mbps自適應(yīng)。b)連接穩(wěn)定性：應(yīng)支持鏈路狀態(tài)檢測和自動重連機制。5.4Wi-Fi接口5.4.15.4.25.4.3a)b)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：應(yīng)符合IEEE802.11b/g/n/ac/ax中的一種或多種。接口形式：可為內(nèi)置Wi-Fi模塊，通過UART、SPI或SDIO等接口與家電主控板連接。性能指標(biāo)：連接穩(wěn)定性：應(yīng)支持?jǐn)嗑€重連、信道自動選擇等功能。安全要求：應(yīng)支持WPA2/WPA3加密協(xié)議。5.5藍(lán)牙接口5.5.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：宜采用低功耗藍(lán)牙（BluetoothLowEnergy,BLE），核心規(guī)范版本應(yīng)不低于4.2。5.5.2接口形式：可為內(nèi)置藍(lán)牙模塊，通過UART等接口與家電主控板連接。5.5.3安全要求：BLE通信應(yīng)啟用安全連接（SecureConnections）模式，使用加密和認(rèn)證。5.6蜂窩通信接口（如4G/5G）5.6.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：應(yīng)支持3GPP定義的蜂窩通信技術(shù)，包括但不限于LTECat.1/Cat.4、NB-IoT、eMTC(LTECat-M1)或5GNR。技術(shù)的選擇應(yīng)與應(yīng)用場景的數(shù)據(jù)速率、時延和功耗需求相匹配。5.6.2接口形式：通常為內(nèi)置通信模塊，通過USB、UART或PCIe等接口與家電主控板連接。5.6.3性能指標(biāo)：a)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性：應(yīng)支持網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測、掉線自動重連和網(wǎng)絡(luò)自動注冊功能。b)SIM卡支持：應(yīng)支持物理SIM卡或eSIM，以提供靈活的網(wǎng)絡(luò)接入能力。5.6.4安全要求：應(yīng)利用蜂窩網(wǎng)絡(luò)提供的SIM卡身份認(rèn)證與空口加密機制。同時，必須遵循本規(guī)范第6章定義的上層應(yīng)用安全要求。56通信協(xié)議規(guī)范6.1通信方式電力能源管理系統(tǒng)與家用電器（或通信網(wǎng)關(guān)）之間的遠(yuǎn)程通信，應(yīng)采用基于TCP/IP協(xié)議族的HTTPS協(xié)議。推薦使用RESTfulAPI風(fēng)格進(jìn)行業(yè)務(wù)交互。6.2安全機制6.2.1身份認(rèn)證通信雙方應(yīng)建立雙向認(rèn)證機制。設(shè)備對系統(tǒng)：家用電器（或其代理）在首次接入及后續(xù)會話中，應(yīng)通過訪問令牌（Token）進(jìn)行身份認(rèn)證。Token通過唯一的應(yīng)用ID（appId）和授權(quán)碼（authCode）向系統(tǒng)申請獲得，具有一定的有效期。系統(tǒng)對設(shè)備：在執(zhí)行關(guān)鍵調(diào)控指令時，系統(tǒng)下發(fā)的消息中應(yīng)包含可驗證的身份信息，防止偽造指令。6.2.2數(shù)據(jù)加密所有通信報文的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)部分，在傳輸前應(yīng)使用非對稱加密算法進(jìn)行加密。推薦使用國密SM2算法。加密密鑰應(yīng)由雙方協(xié)商或由電力能源管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理和分發(fā)。6.2.3數(shù)據(jù)完整性所有請求和響應(yīng)報文應(yīng)附加數(shù)據(jù)簽名，以防數(shù)據(jù)在傳輸過程中被篡改。推薦使用國密SM3雜湊算法對業(yè)務(wù)報文關(guān)鍵字段和身份標(biāo)識進(jìn)行計算生成簽名。6.3數(shù)據(jù)交互流程6.3.1認(rèn)證與授權(quán)家用電器（或聚合商）使用預(yù)置的appId和authCode向電力能源管理系統(tǒng)請求Token。系統(tǒng)驗證appId和authCode的有效性，生成有時效性的Token并返回。后續(xù)所有業(yè)務(wù)接口調(diào)用均需在請求頭中攜帶此Token。6.3.2資源注冊與解綁注冊：家用電器首次接入或信息變更時，應(yīng)向系統(tǒng)上報資源檔案信息，建立戶號與資源編號的對應(yīng)關(guān)系。解綁：當(dāng)家用電器停用或所有權(quán)轉(zhuǎn)移時，應(yīng)向系統(tǒng)發(fā)起解綁請求。6.3.3狀態(tài)數(shù)據(jù)上報已注冊的家用電器應(yīng)按系統(tǒng)要求（或默認(rèn)周期，如15分鐘）定時上報資源狀態(tài)數(shù)據(jù)，包括實時功率、運行模式、環(huán)境參數(shù)等。6.3.4調(diào)控任務(wù)交互任務(wù)下發(fā)：系統(tǒng)根據(jù)需求響應(yīng)事件，向符合條件的家用電器（或聚合商）下發(fā)調(diào)控任務(wù)，包含任務(wù)ID、響應(yīng)類型、響應(yīng)時段、目標(biāo)負(fù)荷等信息。任務(wù)確認(rèn)：家用電器（或聚合商）在邀約截止時間前，上報是否參與任務(wù)及可提供的響應(yīng)能任務(wù)執(zhí)行：參與任務(wù)的家用電器在指定時段內(nèi)，根據(jù)指令調(diào)整自身運行狀態(tài)。任務(wù)取消：系統(tǒng)可根據(jù)情況在任務(wù)開始前下發(fā)取消指令。結(jié)果查詢：任務(wù)結(jié)束后，家用電器（或聚合商）可查詢本次任務(wù)的執(zhí)行效果評估結(jié)果。6.4應(yīng)用層數(shù)據(jù)格式6.4.1通用請求結(jié)構(gòu)所有發(fā)送至電力能源管理系統(tǒng)的請求，其HTTPHeader應(yīng)包含以下字段：參數(shù)名類型是否必填描述appIdString是系統(tǒng)分配的唯一應(yīng)用IDtokenString是身份認(rèn)證令牌（獲取Token接口除外）signString是數(shù)據(jù)簽名，由(業(yè)務(wù)報文+appId+[token])計算得出6.4.2通用響應(yīng)結(jié)構(gòu)所有來自電力能源管理系統(tǒng)的響應(yīng)，其Body應(yīng)為JSON格式，包含以下字段：參數(shù)名類型描述codeInteger狀態(tài)碼，200表示成功，其他表示失敗messageString狀態(tài)描述信息，如"成功"dataObject成功時返回的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，內(nèi)容經(jīng)過加密errorString失敗時返回的錯誤詳情6.4.3主要接口定義認(rèn)證令牌獲取功能描述：獲取訪問業(yè)務(wù)接口的Token。接口地址：/api/token請求方式：POST請求體：{"authCode":"授權(quán)碼"}響應(yīng)體(data部分解密后)：{"token":"訪問令牌","expiresIn":7200}資源檔案信息上報/更新功能描述：上報或更新戶號與家用電器資源的對應(yīng)關(guān)系。接口地址：/api/v1/resource/report請求方式：POST請求體(data部分)：見7.1中ResourceProfile數(shù)據(jù)模型定義。資源狀態(tài)數(shù)據(jù)上報功能描述：周期性上報家用電器的運行狀態(tài)。接口地址：/api/v1/resource/status/report請求方式：POST請求體(data部分)：包含resourceNo和StatusData對象數(shù)組（見7.1）。需求響應(yīng)任務(wù)下發(fā)（系統(tǒng)->設(shè)備）7設(shè)備下發(fā)調(diào)控任務(wù)。此為下發(fā)接口，具體實現(xiàn)可采用輪詢或長連接（如WebSocket）方式。接口地址（示例）：/api/v1/dr/assignment響應(yīng)體(data部分)：見7.1中DrAssignment數(shù)據(jù)模型定義。參與需求響應(yīng)任務(wù)功能描述：設(shè)備確認(rèn)參與任務(wù)并上報響應(yīng)能力。接口地址：/api/v1/dr/participate請求方式：POST請求體(data部分)：見7.1中DrParticipation數(shù)據(jù)模型定義。7數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)字典7.1核心數(shù)據(jù)模型7.1.1資源檔案(ResourceProfile)字段名類型是否必填描述備注consNoString是戶號isVirtualConsNoInteger是是否是虛擬戶號，1:是0:否mobileString是用戶手機號用于身份驗證和通知consTypeString是用戶類型見7.2.9用戶類型字典cProvinceCodeString是省份編碼見附錄AcityCodeString是城市編碼見附錄AresourceListList是資源列表，包含一個或多個ResourceInfo對象7.1.2資源信息(ResourceInfo)字段名類型是否必填描述備注resourceNoString是資源唯一編號，如設(shè)備SN碼resourceCategoryString是資源分類，如空調(diào)、熱水器見7.2.6資源分類字典resourceTypeString是資源類型，如多聯(lián)機、分體式見7.2.7資源類型字典ratedPowerDouble是額定功率（kW）ratedVoltageDouble是額定電壓（V）peakAbilityDouble否削峰可響應(yīng)能力（kW）valleyAbility至少提供一項peakAbilitvalleyAbilityDouble否填谷可響應(yīng)能力（kW）7.1.3狀態(tài)數(shù)據(jù)(StatusData)字段名類型是否必填描述備注timestampLong是數(shù)據(jù)采集時間戳（毫秒）powerDouble是實時功率（kW）energyDouble否相對累計電量（kWh）相對于某個起始點的累計用電量8字段名類型是否必填描述備注runningStatusInteger是運行狀態(tài)，1:開機0:關(guān)機workModeString否工作模式見7.2.3工作模式字典，如制冷、制熱setTempDouble否設(shè)定溫度(℃)適用于空調(diào)、熱水器等actualTempDouble否實際/室內(nèi)溫度(℃)7.1.4需求響應(yīng)任務(wù)(DrAssignment)字段名類型是否必填描述備注assignmentIdString是任務(wù)唯一IDresponseTypeString是響應(yīng)類型，削峰或填谷見7.2.1響應(yīng)類型字典startTimeLong是響應(yīng)開始時間戳（毫秒）endTimeLong是響應(yīng)結(jié)束時間戳（毫秒）targetLoadDouble是目標(biāo)調(diào)節(jié)負(fù)荷（kW）正值為削峰，負(fù)值為填谷subsidyTypeString否補貼類型見7.2.4補貼類型字典7.1.5參與需求響應(yīng)(DrParticipation)字段名類型是否必填描述備注assignmentIdString是響應(yīng)的任務(wù)唯一IDconsNoString是參與響應(yīng)的戶號resourceNoListList是參與響應(yīng)的資源編號列表responsePowerDouble是承諾的響應(yīng)能力（kW）7.2數(shù)據(jù)字典7.2.1響應(yīng)類型(responseType)數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)名稱RET00001RET00002填谷7.2.2響應(yīng)級別(responseLevel)數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)名稱LVL00001分鐘級LVL00002小時級LVL000037.2.3工作模式(workMode)數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)名稱WME00001制冷WME00002制熱WME00003通風(fēng)WME00004WME00005待機WME00006加熱7.2.4補貼類型(subsidyType)數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)名稱SYT00001資金補貼SYT00002電價補貼SYT00003積分補貼7.2.5任務(wù)來源渠道(taskSourceChannel)數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)名稱TSC00001電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)TSC00002負(fù)荷聚合商TSC00003虛擬電廠運營商7.2.6資源分類(resourceCategory)數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)名稱RST00001中央空調(diào)RST00002居民空調(diào)RST00003居民熱水器RST00004居民電暖器RST00005RST00006洗衣機RST10013儲能電池RST99999其他7.2.7資源類型(resourceType)數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)名稱RSM01001水冷空調(diào)RSM01002多聯(lián)機空調(diào)RSM01003分體式空調(diào)RSM02001儲水式電熱水器RSM02002即熱式電熱水器RSM10004儲能電池7.2.8用電類型(consElecType)數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)名稱CTE00001高壓CTE00002低壓非居CTE00003低壓居民7.2.9用戶類型(consType)數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)名稱URT00001居民用戶URT00002非居民用戶數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)名稱URT00003大工業(yè)用戶行政區(qū)劃代碼本文件所使用的省份編碼和城市編碼應(yīng)遵循GB/T2260的規(guī)定。（資料性）通信報文示例B.1上報資源檔案信息請求示例本示例展示了一個居民用戶上報其分體式空調(diào)信息的請求報文體（加密前）。{"consNo":"12345678