智能電網

華為孫福友:面向未來新型電力系統,構筑下一代高品質通信網絡

2025China.cn   2022年06月10日

  電力行業關系國計民生和國家安全,電力通信網作為電力系統的關鍵基礎設施,其安全性和可靠性對電力系統的安全穩定運行至關重要。建設一張安全可靠、技術領先、面向未來的下一代電力通信網,將為電力供應保障、構建新能源占比逐漸提高的新型電力系統提供有力支撐。

新型電力系統

對電力通信網絡提出更高的要求

  為應對能源需求不斷增長、日益嚴峻的能源安全和氣候環境挑戰,全球普遍面臨著能源轉型、零碳轉型和數字化轉型,這三個轉型都是長期的、艱巨的、復雜的系統性工程。構建新型電力系統是三元轉型的關鍵,是實現能源經濟性的重要基礎,也是確保能源安全與連續性的關鍵手段。支撐源網荷儲高效協同,實現電能流、碳排流、信息流和價值流的多維融合,推動全社會清潔、高效、可持續發展,數字化轉型是必由之路。

  我們認為,未來電力行業的普遍趨勢是

  ● 前端(包括廠站和線路等)無人化、少人化,即企業在不顯著增加人力的前提下,通過數字化轉型優化流程并調整人才結構,釋放人力投入到創新及復雜業務,實現運營效率提升。

  ● 業務側“生產集控化、管理集約化”,支撐電力系統安全可靠、源網荷儲高效協同、企業運營提質增效及管理敏捷創新。

  ● 集團側平臺化、專業化,通過平臺化推動持續創新;通過專業化積淀能力,通過體系化支撐,融管理于服務,融監督于服務。

  在新能源占比逐漸提高的新型電力系統中,高比例新能源接入和大規模電力電子設備應用使得系統更加復雜,電網運行面臨電力電量平衡的不確定性增大、系統慣量水平下降等挑戰。電力企業需要統籌考慮高比例新能源發展和電力系統的安全穩定運行,加快電力系統數字化升級,以有效支撐源網荷儲一體化發展。因此,需要構建更加堅強、彈性、多業務承載的電力通信網,實現新能源、柔性負荷的全面感知,在“可觀、可測、可調、可控、可追溯”基礎上,有效支撐生產作業、運行管理、運營管控,為電力系統安全穩定運行奠定堅實基礎。

電力系統數字化

為構建新型電力系統鋪設數字之路

  電力系統數字化轉型是一把手工程,需要從戰略層面高度重視。在電力企業的中長期發展戰略規劃中,電力通信網絡作為新型電力系統的神經網絡,應納入整體的體系規劃建設中,并堅持統籌規劃、系統推進。因此,需要加強組織領導,落實“一把手”工程,完善組織體系,確保各項工作有效投入,從戰略統籌和長期發展的角度保障工作有序開展。

  跨大區交直流混聯及大量電力電子設備的使用,使得電力系統特性發生了深度變化,未來電力系統的規模和復雜程度前所未有,亟需通過“態勢感知、廣泛物聯、數字孿生、智能計算”等數字化手段,來解決新型電力系統中存在的“間歇隨機、海量離散、復雜多維、波動不可控”等問題,實現系統的實時動態平衡,從而更好地保障電能的安全供給和源網荷儲四維高效互動。要實現這一切,首先需要建設一張堅強的電力通信網。

堅強的電力通信網

是支撐新型電力系統數字化的重要底座

  根據2019年發布的強制性國家標準GB 38755-2019《電力系統安全穩定導則》,電網定義了三道防線及對應的控制措施,作為電網安全穩定運行的基本保障。電網建設嚴格貫徹該標準,不斷加強三道防線建設,配置和完善各種繼電保護和穩控裝置,防止事故連鎖反應,從而有效避免大停電事故。

  參考電網三道防線的設計思路,電力通信網也需要構筑電力通信安全的三道防線。

  第一道防線是采用高可靠的通信技術,如NHP(Native Hard Pipe,原生硬管道)網絡,同時通信設備的關鍵部件采用冗余保護設計。當系統監測到電源、風扇、交換網板等器件異常時,冗余保護設計可立刻切換至備用器件,保證設備正常運行。

  第二道防線是通信鏈路冗余保護。當通信鏈路發生故障,例如光纖損壞時,鏈路兩端的通信設備通過協商,將業務切換到保護鏈路,快速恢復業務。

  第三道防線是網絡級冗余保護。為防止網絡攻擊等原因造成的通信網絡大面積癱瘓,需建設兩張獨立的通信網絡。當主用網絡發生故障時,系統快速將業務切換至可用鏈路。網絡級冗余保護將大幅提升電力核心業務在極端場景下的生存能力。

  電力通信網作為數字電網的關鍵基礎設施,應遵循分層分級的冗余設計原則。在實際應用中,為平衡安全性和成本投入,實現投資收益的最優化,電力通信網的冗余保護方式應根據輸電線路的電壓等級靈活配置。例如,對于110kV以上的高壓、超高壓、特高壓輸電線路,應考慮同時配置三道防線,即構建雙平面的高可靠通信網絡;對于35kV~110kV的高壓輸電線路,應在通信設備冗余保護和通信鏈路冗余保護的基礎上,根據線路的重要性,靈活選擇配置網絡級冗余保護;對于配電通信網,應在配置通信設備冗余保護的同時,盡量實現通信鏈路冗余保護。

  通過構筑設備級保護、鏈路級保護和網絡保護三道防線,電力通信網將有效應對各種復雜場景下的設備、鏈路、網絡故障,保證電力通信網的運行安全。

  面向電力數字化的長期演進,電力通信網在保證安全的同時,還需要具備可擴展性。

  首先,網絡帶寬要足夠大,以支撐新業務快速上線;

  其次,不同電力子系統之間需要物理隔離,新業務的上線不能對原有業務造成影響;

  最后,網絡性能要滿足各類電力業務的需求,如時延、抖動等。

  基于NHP技術的多重冗余電力通信網,能夠兼顧電力數字化對安全和面向未來演進的訴求,為電網建設“永不中斷”的光通信網,確保在極端情況下至少有一路通信聯接存在,是支撐新型電力系統數字化的重要底座。

  華為電力數字化軍團致力于成為電力行業數字化轉型的首選合作伙伴,依托華為端邊管云協同的ICT基礎設施技術優勢,堅持“平臺+生態”戰略,攜手伙伴,通過數字技術與電力業務的深度融合,助力電力企業實現安全、高效、綠色、創新的轉型升級,共同為全球電力行業鋪設一條數字之路!(文/華為電力數字化軍團CEO 孫福友)

(文章來源:華為企業業務)

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