在源荷兩端,中國新能源發展取得了世界級的成就,也給電網帶來了世界級的挑戰。面對新型電力系統的不確定性,數智化加持的創新是核心關鍵手段,沒有通信,信息化、數字化、智能化都無路可行。不認真對待通信網,通信就會成為電網的瓶頸,從而阻礙新型電力系統建設與發展。
1、引入通信目標網方法論
只有高效的通信體系,才能讓數字化、智能化觸手可及。通信建設要以通信目標網為牽引,站在后天看明天,決定今天做什么。不僅要看當前的問題和挑戰,更要著眼于未來五年、十年后的需求。規劃通信目標網,要重點考慮業務場景和通信技術,既要從場景看技術,也要從技術看場景,相互結合,相互促進。
新型電力系統下,通信目標網呈現四大特征:主網智算、中壓混合、低壓透明、空天地一體。主網智算需要考慮的是包括以東數西算為代表的光跑電不跑,以邊緣計算為代表的電跑光不跑,以及結合時空特性,來助力解決新能源消納和削峰填谷;近期臺風應急帶給我們的啟發是,10kV通信網是電網通信目前最薄弱的環節,是典型的“盲區”。這需要體系性規劃以光纖+無線專網的通信目標網,也要輔之以空天地一體的應急和廣覆蓋能力;隨著海量的分布式光伏接入、充電樁接入、分布式儲能接入、用戶互動及潛在的負荷側交易,這需要體系性思考支撐400V低壓透明的通信需求。
同時,也需要為云邊端的智算協同提供蓬勃的通信動力。
2、主網通信:調度通信網和數據通信網需考慮智算協同和代際演進
引入fgOTN平滑替代SDH網絡,實現調度通信網的代際演進。電網的光纖是豐富的,同時光纖也是解決新型電力系統核心挑戰的戰略資產。一方面,電力行業智能化的發展,會帶來網絡聯接數量百倍級增長,帶寬十倍級增長,同時對網絡安全性和可靠性的要求也在不斷提升。另一方面,SDH的生命周期已近尾聲,fgOTN在完美的繼承原有SDH硬管道特性的基礎上,進一步提供10倍帶寬的能力,fgOTN標準已于2023年11月在ITU-T正式發布。
以IPv6+為底座構建下一代智能數據通信網。下一代智能數據通信網應具備三個特征:一是以網絡切片技術、智能調優等手段,提供確定性業務體驗;二是通過在線仿真、隨流檢測實現網絡自治,簡化運維;三是基于設備、網絡、管控的三層內生安全,保障網絡運行安全可信。
另一方面,數據通信網規劃建設時因“即插即用”而容易“插花”組網。在“插花”組網情況下,只能保證基本的通信,但如何解決運維的快速定界定位?如何解決多廠商的備品備件?如何實現跨廠商的SDN?如何向現場無人化、少人化和主動運維演進?考慮到全生命周期的成本和業務價值,我們建議按照區域維度展開目標網建設。
3、配網中壓回傳:以目標網為牽引,因地制宜,構建以光纖加無線的混合通信網
主網架可以充分利用現有光纖資源。對配網10kV回傳而言,需要光纖和無線協同來解決。如何以目標網為牽引,構建光纖網、無線專網和無線公網的協同機制和退坡機制?
光纖支撐硬隔離,讓各自業務各行其道,互不干擾,是電力高安全、高可靠的最有效的道路選擇,也是面向未來AI和數字化發展的最關鍵戰略資產,臺區之上“能配盡配”。光纖到臺區之后,還可以進一步開展差動保護、RTU/FTU回傳、視頻監控,以及數字孿生等業務。以數字孿生為例,過去要配置一個專屬渲染硬件,今天可以通過光纖和通用PAD地址相結合,云上渲染,云邊協同,光速下發,省錢又實用。
如何建好、用好、管好光纖網,體系化發揮光纖價值?這需要構建五層能力:一是光纖“過馬路,進大樓、穿墻打洞”的工程實施部署能力;二是構建資源管理系統,通過數字化管理光纖資源;三是建設專業網管,有源設備是網絡的核心,只有管好有源才能真正用好無源;四是應用強大的、跨廠家、跨地域、跨專業的綜合管理系統;五是集中運維監控NOC中心。
對于廣泛分布的郊區和鄉村場景,光纖難以到達。面對新型電力系統的業務需求,要活在當下,利用運營商無線網絡作為現實的通信手段,也可以聯合運營商打造5G2B電力虛擬專網。
過去配網對通信和數字化要求不高,出了問題就切,要么切掉,要么切換。隨著配網從單向走向雙向,從無源走向有源,對數字化智能化的依賴會越來越深,要進一步依賴可靠的通信網。同時,在極端環境下如果通信無法保障,就容易變成災上加災。長期來看,構建電力無線專網是10KV回傳的剛需,中壓混合要系統性思考光纖網、無線專網,并輔之以無線公網,從而為新型電力系統保駕護航。
4、低壓通信:400V透明化完全可以通過電力載波通信實現,需要上升到綜合通信網,并按目標網管理
“構建新型電力系統的挑戰在配網,關鍵在通信”。隨著海量分布式新能源和電動汽車等新負荷的廣泛接入,配電網的平衡、穩定和安全變成了全新的難題,如反向潮流、設備重過載等。這既需要自上而下的調度運行、自下而上的臺區自治;也需要圍繞400V實現透明化,拉通主配微,讓千家萬戶、千行百業參與。
當前HPLC技術在400V透明通信領域已經廣泛應用,并取得了較好的成果。新型電力系統背景下,低壓400V要從用電信息采集客戶滿意度管理,走向源網荷儲互動。分布式光伏、分布式儲能、海量充電樁、用戶互動等都需要把400V載波通信上升到綜合通信網,并按目標網的管理,需要構建四個9以上的可靠性、秒級互動、通感算一體、拓撲識別的能力,這將對體系性解決400V的挑戰將發揮關鍵的作用。
5、構建標準:將中國的優秀實踐形成一套開放、可持續演進的世界標準
通信目標網對于新型電力系統的構建是不可替代的,需要以目標網為牽引并固化為標準。我們認為標準是行業發展的基石,通過規范標準可以為各環節的協同合作提供保障。標準的一致性和前瞻性牽引至關重要,建議電力企業攜起手來,將中國的優秀實踐形成一套開放、可持續演進的世界通信標準。為電力行業的發展,貢獻澎湃的中國力量。
作者:華為公司副總裁、電力數字化軍團CEO、CIGRE D2中國區主席 孫福友