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智能電網(wǎng) 電力通信的機(jī)遇和挑戰(zhàn) 孫毅 華北電力大學(xué) 通信技術(shù)研究所副所長(zhǎng) 2020 3 30 NCEPU2 智能電網(wǎng) 電力通信的機(jī)遇和挑戰(zhàn) 第一部分 從智能電網(wǎng)的起源看智能電網(wǎng)通信第二部分 電力系統(tǒng)通信現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題第三部分 智能電網(wǎng) 電力通信的機(jī)遇和挑戰(zhàn) 2020 3 30 NCEPU3 第一部分 從智能電網(wǎng)的起源看智能電網(wǎng)通信 2020 3 30 NCEPU4 1 1智能電網(wǎng)的起源 美國(guó)能源新政 開采國(guó)內(nèi)資源 開發(fā)利用可再生能源 提高能源的使用效率 使美國(guó)逐步擺脫對(duì)石油和化石燃料的進(jìn)口依賴 2020 3 30 NCEPU5 新能源利用的關(guān)鍵問(wèn)題 儲(chǔ)能蓄能技術(shù) 把電能作為主要的能源終端消費(fèi)模式 2020 3 30 NCEPU6 能源使用效率的問(wèn)題 線損管理 智能化節(jié)能調(diào)度 特高壓輸電 能源使用效率問(wèn)題主要就是電網(wǎng)的效率問(wèn)題 這些手段綜合在一起 就構(gòu)成了新型電網(wǎng)的主要技術(shù)特性 負(fù)荷管理 2020 3 30 NCEPU7 1 2智能電網(wǎng)概念的提出 這種新型電網(wǎng) 是在大量交互式數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的精細(xì)化管理 智能化管理的電網(wǎng) 這就是智能電網(wǎng)的基本特征 智能電網(wǎng)貫穿發(fā)電 輸變電 配電 用電全過(guò)程 通過(guò)智能電網(wǎng)的建設(shè) 電力系統(tǒng)各領(lǐng)域都將產(chǎn)生質(zhì)的飛躍 2020 3 30 NCEPU8 智能電網(wǎng)的目標(biāo)和本質(zhì) 智能電網(wǎng)的目標(biāo) 是在現(xiàn)代電網(wǎng)中應(yīng)用信息通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)電能從電源到用戶的傳輸 分配 管理和控制 以達(dá)到節(jié)約能源和成本的目標(biāo) 智能電網(wǎng)的本質(zhì) 就是能源替代和兼容利用 它主要是通過(guò)終端傳感器將用戶之間 用戶和電網(wǎng)公司之間形成即時(shí)連接的網(wǎng)絡(luò)互動(dòng) 從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取的實(shí)時(shí) 高速 雙向的效果 整體性提高電網(wǎng)的綜合效率 實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo) 2020 3 30 NCEPU9 1 3中國(guó)電網(wǎng)的特點(diǎn) 統(tǒng)一 堅(jiān)強(qiáng) 智能 國(guó)外智能電網(wǎng)的特點(diǎn) 歐洲 美國(guó) 理念 綠色 清潔 環(huán)保 分布式 形式 配電網(wǎng) 無(wú)源 有源 用戶 被動(dòng) 主動(dòng) 中國(guó)的特殊性負(fù)荷 資源的逆向分布 西電東送 主要區(qū)別 大風(fēng)電 光伏發(fā)電 遠(yuǎn)距離輸送 以特高壓骨架為基礎(chǔ) 2020 3 30 NCEPU10 國(guó)網(wǎng)公司 中國(guó)統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的特征 1 數(shù)字化 數(shù)字化電網(wǎng) 數(shù)字化電表與數(shù)字化用電設(shè)備 2 信息化 市場(chǎng)信息 電網(wǎng)信息 用戶信息與寬帶通信形成的信息平臺(tái) 3 自動(dòng)化 大電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制 高級(jí)智能調(diào)度 變電站自動(dòng)化與用戶用電系統(tǒng)智能控制 4 互動(dòng)化 電網(wǎng) 發(fā)電與用戶以信息為基礎(chǔ)的互動(dòng)和決策 2020 3 30 NCEPU11 智能電網(wǎng)建設(shè)關(guān)系到國(guó)計(jì)民生 關(guān)系到國(guó)家能源戰(zhàn)略 作為支撐智能電網(wǎng)的電力通信專網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)所有電力系統(tǒng)環(huán)節(jié)的全覆蓋 實(shí)現(xiàn)與用戶的雙向互動(dòng) 智能電網(wǎng)中電力通信專網(wǎng)建設(shè)也是一項(xiàng)關(guān)系到國(guó)家安全及能源戰(zhàn)略的一項(xiàng)重大基礎(chǔ)設(shè)施工程 國(guó)家戰(zhàn)略高度的基礎(chǔ)性支撐平臺(tái)建設(shè)工程 而不僅僅是企業(yè)行為 1 4智能電網(wǎng)中電力通信的重要性 2020 3 30 NCEPU12 智能電網(wǎng)中信息通信的重要性 高速 實(shí)時(shí) 雙向的信息通信 精細(xì)化 智能化管理與決策 數(shù)據(jù)采集與控制 智能電網(wǎng) 信息通信 智能管理和采集控制構(gòu)成了智能電網(wǎng)不可或缺的三個(gè)要素 而高速 實(shí)時(shí) 雙向的信息通信是智能電網(wǎng)首先要解決的基本要素 2020 3 30 NCEPU13 第二部分 電力系統(tǒng)通信現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題 光纖 SDH PDH MIS OA ERP網(wǎng) ATM網(wǎng) 部分通道由微波補(bǔ)充實(shí)現(xiàn) 傳輸網(wǎng) 交換網(wǎng) 業(yè)務(wù) 2020 3 30 NCEPU14 2 1電力通信的現(xiàn)狀 應(yīng)用業(yè)務(wù) Services 數(shù)字專線 PSTN IP網(wǎng) 寬帶交換網(wǎng)ATM 電路交換 circuitswitching 數(shù)據(jù)包交換 Datagram 虛電路 Virtualcircuit 分組交換 Packetswitching 模擬Analog 頻分復(fù)用FDM 時(shí)分復(fù)用和數(shù)字交叉連接TDM DXC 數(shù)字Digital 準(zhǔn)同步和同步數(shù)字系列PDH SDH 電纜 Cables 光纜 Optic 微波 Microwave 衛(wèi)星 Satellite 其它 媒體 Media 傳輸信道 Transmission channel 交換技術(shù) Switching technology 網(wǎng)絡(luò) Networks PCM RS232E M 自動(dòng)化 繼電保護(hù) 行政電話 遠(yuǎn)程抄表 ERP 負(fù)荷控制 視頻監(jiān)控 營(yíng)銷自動(dòng)化 視頻會(huì)議 生產(chǎn) 調(diào)度通信部門 行政 信息部門 電力營(yíng)銷部門 無(wú)線 230M數(shù)傳電臺(tái) 無(wú)線蜂窩網(wǎng) 無(wú)線蜂窩網(wǎng) 無(wú)線接入網(wǎng) 2020 3 30 NCEPU15 智能電網(wǎng)中通信平臺(tái)不僅僅是通信通道 而是智能電網(wǎng)的一部分 需要與智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)配合進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃 電力通信平臺(tái)需要開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 通用的通信標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)備與設(shè)備之間信息可互通 可互操作 電力通信網(wǎng)要能夠延伸到相關(guān)發(fā)電 送變電和終端用電設(shè)備等電網(wǎng)末端 智能電網(wǎng)數(shù)據(jù)獲取 保護(hù)和控制業(yè)務(wù)都需要有效通信網(wǎng)絡(luò)加以支撐 電力通信平臺(tái)要求保證業(yè)務(wù)可靠性 保密性 能抵御黑客或非法攻擊 私密性強(qiáng) 瓶頸 缺乏大容量 雙向 實(shí)時(shí)的通信接入網(wǎng)支持 2 2智能電網(wǎng)對(duì)電力通信特殊需求 2020 3 30 NCEPU16 智能電網(wǎng)中的大部分工作在配電網(wǎng)上完成 隨著智能電網(wǎng)研究與建設(shè) 配電通信網(wǎng)的建設(shè)顯得越來(lái)越重要 建設(shè)一個(gè)電力專用配電通信網(wǎng)絡(luò) 城區(qū)配網(wǎng)上無(wú)合適的通信方式 一 配電通信網(wǎng)的建設(shè)問(wèn)題 2 3電力通信中急需解決的問(wèn)題 2020 3 30 NCEPU17 二 雪災(zāi)與地震后的思考 人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入高風(fēng)險(xiǎn)社會(huì)各種突發(fā)事件隨時(shí)可能發(fā)生應(yīng)把非常態(tài)管理置于常態(tài)管理之中 2020 3 30 NCEPU18 二 雪災(zāi)與地震后的思考 應(yīng)急備用通信與后備電源 應(yīng)急與備用通信系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)該建設(shè)一套基于無(wú)線的應(yīng)急與備用通信系統(tǒng) 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)微波 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無(wú)線接入 寬帶多媒體集群系統(tǒng) 后備電源系統(tǒng)建設(shè)分布式電源 微電網(wǎng)技術(shù)微通信網(wǎng) 脫網(wǎng)自通與自組網(wǎng)技術(shù) 2020 3 30 NCEPU19 第三部分 智能電網(wǎng) 電力通信的機(jī)遇和挑戰(zhàn) 2020 3 30 NCEPU20 1 電力通信專業(yè)的發(fā)展機(jī)遇通信網(wǎng)的規(guī)模和覆蓋范圍不斷擴(kuò)大 涵蓋發(fā)電 輸電 線路 配網(wǎng) 用電 調(diào)度 變電6大環(huán)節(jié)的通信網(wǎng)絡(luò) 業(yè)務(wù)拓展 電網(wǎng)業(yè)務(wù) 增值服務(wù) 2 電力通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機(jī)遇滿足電網(wǎng) 特別是智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)需求的通信設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)及相關(guān)服務(wù)產(chǎn)業(yè) 3 提升電力系統(tǒng)通信專業(yè)地位絕佳時(shí)機(jī)兩網(wǎng)的融合 一次網(wǎng)和通信網(wǎng)密不可分 信息通信地位及其支撐作用更加重要 3 1智能電網(wǎng)條件下電力通信的機(jī)遇 2020 3 30 NCEPU21 4 電力通信技術(shù)水平 科研及研制 將大大提升 5 電力通信科研創(chuàng)新與成果 依托中國(guó)智能電網(wǎng)工程 形成一批具有國(guó)際領(lǐng)先水平的科研成果 智能電網(wǎng)條件下電力通信的機(jī)遇 2020 3 30 3 2智能電網(wǎng)條件下電力通信面臨的挑戰(zhàn) 抓住根本自主創(chuàng)新 人力資源的嚴(yán)重不足 通信網(wǎng)建設(shè)的若干問(wèn)題 對(duì)公網(wǎng)通信技術(shù)的行業(yè)化改進(jìn) 2020 3 30 23 抓住根本 不要舍本逐末智能電網(wǎng)的根本 節(jié)能減排 電力通信的根本 保證生產(chǎn) 自主創(chuàng)新是國(guó)家的基本國(guó)策歷史上任何一次經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展都離不開創(chuàng)新技術(shù) 以智能電網(wǎng)為代表的能源產(chǎn)業(yè)將是下一代技術(shù)創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主體 挑戰(zhàn)一 抓住根本 自主創(chuàng)新 2020 3 30 NCEPU24 先抓配電網(wǎng)和大用戶 緩抓居民用戶及智能電表中國(guó)的電價(jià)對(duì)居民用戶不敏感中國(guó)電力市場(chǎng)改革還不深入中國(guó)電力通信還沒(méi)有運(yùn)營(yíng)權(quán) 具體措施 2020 3 30 25 通信及相關(guān)專業(yè)人力資源不足的問(wèn)題日益明顯 近五年來(lái)通信資源及設(shè)備數(shù)量至少翻了兩番 而通信專業(yè)人員數(shù)量增加得很少 智能電網(wǎng)的通信接入網(wǎng)建設(shè)無(wú)人可用 盡快進(jìn)行通信及相關(guān)專業(yè)人力資源的儲(chǔ)備 挑戰(zhàn)二 人力資源的嚴(yán)重不足 廣東 廣西 云南 貴州 海南 2020 3 30 NCEPU26 1 智能電網(wǎng)的發(fā)展 新業(yè)務(wù) 新模式對(duì)通信的新需求 智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展預(yù)測(cè) 業(yè)務(wù)流量預(yù)測(cè)分析 相關(guān)業(yè)務(wù)性能保障技術(shù)2 智能電網(wǎng)6大環(huán)節(jié)的信息通信保障 尤其是配電和用電網(wǎng)的通信方式急需解決3 現(xiàn)有信息 通信網(wǎng)的融合演進(jìn)策略 現(xiàn)有通信網(wǎng)不是推倒重來(lái) 而是如何保護(hù)現(xiàn)有投資 平滑過(guò)渡4 網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題 一個(gè)更加突出的問(wèn)題 二次防護(hù)的領(lǐng)域也需要擴(kuò)展與修訂 5 電力通信網(wǎng)的規(guī)劃問(wèn)題 電源接入點(diǎn)的增加 瓶頸 通信接入網(wǎng) 配電通信網(wǎng) 建設(shè)的問(wèn)題 挑戰(zhàn)三 通信網(wǎng)建設(shè)的若干問(wèn)題 2020 3 30 27 智能電網(wǎng)中電力通信的特點(diǎn) 缺的不是算法 而是數(shù)據(jù) 少的不是終端 而是通道 薄弱的不是骨干網(wǎng) 而是接入網(wǎng) 通信接入網(wǎng)的建設(shè)問(wèn)題 2020 3 30 28 通信接入網(wǎng)技術(shù)的對(duì)比選擇 智能電網(wǎng)對(duì)通信網(wǎng)要求 具備雙向性 實(shí)時(shí)性 可靠性特征 出于安全性靠慮理論上應(yīng)是與公網(wǎng)隔離的電力通信專網(wǎng)具備技術(shù)先進(jìn)性 能夠承載智能電網(wǎng)現(xiàn)有業(yè)務(wù)和未來(lái)擴(kuò)展業(yè)務(wù)最好具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) 可具有面向智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)的定制開發(fā)和業(yè)務(wù)升級(jí)能力智能電網(wǎng)中通信接入網(wǎng)技術(shù)的對(duì)比選擇公網(wǎng)與專網(wǎng) 專網(wǎng) 寬帶網(wǎng)與窄帶網(wǎng) 寬帶網(wǎng) 光纖網(wǎng)還是寬帶無(wú)線接入網(wǎng) OPPC EPON vs BWA 2020 3 30 NCEPU29 1G Analog 2G Digital 3G IMT2000 3G LTE AIE 2 4GHz5 8GHzWLAN 高速WLAN WPAN WiMAX802 16e IMT advanced4G CDMA2000EVDOTD SCDMA HSPAWCDMA HSPA IS95 CDMA2000 1x GSM AMPSETACSJTACSNMT RFIDZigBeeMANet PAN 802 11a g b 14 4kbps 144kbps 384kbps 50Mbps 100Mbps 數(shù)據(jù)速率 移動(dòng)性 低速 中速 高速 1995 2000 2005 2010 無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn) 泛在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò) SCDMA SCDMA寬帶無(wú)線 Bluetooth WiMAX802 16d 2020 3 30 NCEPU30 電力寬帶無(wú)線接入解決方案 BS IP IP 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)平臺(tái) 網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng) BS IPPBX PBX PRI 2020 3 30 NCEPU31 配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的應(yīng)用情況 公網(wǎng)GPRS通道 230M電臺(tái)無(wú)線信道 電力通信塔 移動(dòng)通信基站 移動(dòng)通信機(jī)房 230M電臺(tái)主站 前置機(jī) 前置機(jī) 服務(wù)器 其它工作站 負(fù)控工作站 配變監(jiān)控工作站 專線DDN ASDL ISDN 配電自動(dòng)化終端 LAN 終端 信道 主站系統(tǒng) RS232 暫無(wú)合適的通信方式 2020 3 30 NCEPU32 無(wú)線寬帶專用通信網(wǎng) 一次性解決配電網(wǎng)通信問(wèn)題 電力通信塔 SAC及網(wǎng)管服務(wù)器 其它工作站 負(fù)控工作站 配變監(jiān)控工作站 LAN 終端 信道 主站系統(tǒng) McWiLL基站 電力通信塔 McWiLL基站 電力通信塔 McWiLL基站 2020 3 30 NCEPU33 無(wú)線頻率資源 數(shù)字蜂窩GSM 890 915 935 960MHz數(shù)字蜂窩DCS 1800 1710 1785 1805 1880MHz數(shù)字蜂窩IS 95 824 849 869 894MHzWiMax 暫無(wú)可用的頻率資源寬帶無(wú)線接入SCDMA 1785 1805MHz模擬集群350MHz 公安系統(tǒng)專用 數(shù)字集群 806 821 851 866MHz數(shù)傳電臺(tái) 頻譜范圍223 525 231 650MHz 信道帶寬25KHz 15個(gè)全雙工信道 10個(gè)半雙工信道 2020 3 30 NCEPU34 無(wú)線頻率資源的申請(qǐng) 附 國(guó)內(nèi)頻率使用情況 2020 3 30 35 智能電網(wǎng)對(duì)通信技術(shù)提出了區(qū)別于公眾通信網(wǎng)的特殊要求 數(shù)據(jù)量要求 上下行傳輸速率的不同要求 針對(duì)不同業(yè)務(wù)的不同技術(shù)要求 實(shí)時(shí)性要求 環(huán)境適應(yīng)性要求 網(wǎng)絡(luò)管理要求 網(wǎng)絡(luò)安全性要求 應(yīng)急通信要求 對(duì)電力業(yè)務(wù)終端的要求 挑戰(zhàn)四 對(duì)現(xiàn)有公網(wǎng)通信技術(shù)的行業(yè)化改進(jìn) 2020 3 30 NCEPU36 智能電網(wǎng)條件下配電網(wǎng)通信的特點(diǎn) 以數(shù)據(jù)通信為主不同的業(yè)務(wù)有不同的特點(diǎn)和需求 線損管理 變電臺(tái)區(qū)考核 數(shù)據(jù)量適中 實(shí)時(shí)性要求不高 用戶智能電表遠(yuǎn)程雙向通信 數(shù)據(jù)量適中 實(shí)時(shí)性要求適中 分布式電源與儲(chǔ)能設(shè)備的接入控制與管理 實(shí)時(shí)性高 可靠性高 大用戶負(fù)荷管理與控制 實(shí)時(shí)性高 可靠性高 廣播 組播 配電網(wǎng)自動(dòng)化與智能調(diào)度 實(shí)時(shí)性高 可靠性高 廣播 組播 2020 3 30 NCEPU37 2020 3 30 NCEPU37 不同業(yè)務(wù)對(duì)通信的不同需求 不同業(yè)務(wù)走不同的信道 信息安全角度考慮實(shí)時(shí)性與組播需求 寬帶數(shù)據(jù)集群通信 分布式電源與儲(chǔ)能設(shè)備的接入控制與管理負(fù)荷管理與控制配電網(wǎng)自動(dòng)化與智能調(diào)度 2020 3 30 NCEPU38 2020 3 30 NCEPU38 針對(duì)其它需求的改進(jìn) 環(huán)境適應(yīng)性要求從民用級(jí)到工業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)管理要求把智能電網(wǎng)終端作為網(wǎng)元級(jí)管理單元信息安全需求加密與鑒權(quán)技術(shù)在接入網(wǎng)中的應(yīng)用應(yīng)急通信要求寬帶無(wú)線接入 從蜂窩網(wǎng)到自組網(wǎng)的演進(jìn)對(duì)電力業(yè)務(wù)終端的要求 電力業(yè)務(wù)終端 通信模塊 需要改進(jìn)擴(kuò)展通信模塊功能使之成為電力終端含通信模塊的業(yè)務(wù)終端 含計(jì)量模塊的智能終端 2020 3 30 NCEPU39 2020 3 30 NCEPU39 對(duì)通信廠商的建議 當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化時(shí) 能夠生存下來(lái)的物種未必是最強(qiáng)大的物種 而是能適應(yīng)環(huán)境的物種 誰(shuí)能盡快解決智能電網(wǎng)通信接入的若干問(wèn)題 誰(shuí)就能在智能電網(wǎng)建設(shè)中搶占先機(jī) 2020 3 30 NCEPU40 智能電網(wǎng) 電力通信發(fā)展的新契機(jī)