智能電網-電力通信的機遇和挑戰(zhàn)(孫毅).ppt

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智能電網 電力通信的機遇和挑戰(zhàn) 孫毅 華北電力大學 通信技術研究所副所長 2020 3 30 NCEPU2 智能電網 電力通信的機遇和挑戰(zhàn) 第一部分 從智能電網的起源看智能電網通信第二部分 電力系統(tǒng)通信現狀與存在的問題第三部分 智能電網 電力通信的機遇和挑戰(zhàn) 2020 3 30 NCEPU3 第一部分 從智能電網的起源看智能電網通信 2020 3 30 NCEPU4 1 1智能電網的起源 美國能源新政 開采國內資源 開發(fā)利用可再生能源 提高能源的使用效率 使美國逐步擺脫對石油和化石燃料的進口依賴 2020 3 30 NCEPU5 新能源利用的關鍵問題 儲能蓄能技術 把電能作為主要的能源終端消費模式 2020 3 30 NCEPU6 能源使用效率的問題 線損管理 智能化節(jié)能調度 特高壓輸電 能源使用效率問題主要就是電網的效率問題 這些手段綜合在一起 就構成了新型電網的主要技術特性 負荷管理 2020 3 30 NCEPU7 1 2智能電網概念的提出 這種新型電網 是在大量交互式數據的基礎上實現的精細化管理 智能化管理的電網 這就是智能電網的基本特征 智能電網貫穿發(fā)電 輸變電 配電 用電全過程 通過智能電網的建設 電力系統(tǒng)各領域都將產生質的飛躍 2020 3 30 NCEPU8 智能電網的目標和本質 智能電網的目標 是在現代電網中應用信息通信技術實現電能從電源到用戶的傳輸 分配 管理和控制 以達到節(jié)約能源和成本的目標 智能電網的本質 就是能源替代和兼容利用 它主要是通過終端傳感器將用戶之間 用戶和電網公司之間形成即時連接的網絡互動 從而實現數據讀取的實時 高速 雙向的效果 整體性提高電網的綜合效率 實現節(jié)能減排的目標 2020 3 30 NCEPU9 1 3中國電網的特點 統(tǒng)一 堅強 智能 國外智能電網的特點 歐洲 美國 理念 綠色 清潔 環(huán)保 分布式 形式 配電網 無源 有源 用戶 被動 主動 中國的特殊性負荷 資源的逆向分布 西電東送 主要區(qū)別 大風電 光伏發(fā)電 遠距離輸送 以特高壓骨架為基礎 2020 3 30 NCEPU10 國網公司 中國統(tǒng)一堅強智能電網的特征 1 數字化 數字化電網 數字化電表與數字化用電設備 2 信息化 市場信息 電網信息 用戶信息與寬帶通信形成的信息平臺 3 自動化 大電網安全穩(wěn)定控制 高級智能調度 變電站自動化與用戶用電系統(tǒng)智能控制 4 互動化 電網 發(fā)電與用戶以信息為基礎的互動和決策 2020 3 30 NCEPU11 智能電網建設關系到國計民生 關系到國家能源戰(zhàn)略 作為支撐智能電網的電力通信專網將實現所有電力系統(tǒng)環(huán)節(jié)的全覆蓋 實現與用戶的雙向互動 智能電網中電力通信專網建設也是一項關系到國家安全及能源戰(zhàn)略的一項重大基礎設施工程 國家戰(zhàn)略高度的基礎性支撐平臺建設工程 而不僅僅是企業(yè)行為 1 4智能電網中電力通信的重要性 2020 3 30 NCEPU12 智能電網中信息通信的重要性 高速 實時 雙向的信息通信 精細化 智能化管理與決策 數據采集與控制 智能電網 信息通信 智能管理和采集控制構成了智能電網不可或缺的三個要素 而高速 實時 雙向的信息通信是智能電網首先要解決的基本要素 2020 3 30 NCEPU13 第二部分 電力系統(tǒng)通信現狀與存在的問題 光纖 SDH PDH MIS OA ERP網 ATM網 部分通道由微波補充實現 傳輸網 交換網 業(yè)務 2020 3 30 NCEPU14 2 1電力通信的現狀 應用業(yè)務 Services 數字專線 PSTN IP網 寬帶交換網ATM 電路交換 circuitswitching 數據包交換 Datagram 虛電路 Virtualcircuit 分組交換 Packetswitching 模擬Analog 頻分復用FDM 時分復用和數字交叉連接TDM DXC 數字Digital 準同步和同步數字系列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 Switching technology 網絡 Networks PCM RS232E M 自動化 繼電保護 行政電話 遠程抄表 ERP 負荷控制 視頻監(jiān)控 營銷自動化 視頻會議 生產 調度通信部門 行政 信息部門 電力營銷部門 無線 230M數傳電臺 無線蜂窩網 無線蜂窩網 無線接入網 2020 3 30 NCEPU15 智能電網中通信平臺不僅僅是通信通道 而是智能電網的一部分 需要與智能電網業(yè)務配合進行統(tǒng)一規(guī)劃 電力通信平臺需要開放的網絡架構 通用的通信標準 設備與設備之間信息可互通 可互操作 電力通信網要能夠延伸到相關發(fā)電 送變電和終端用電設備等電網末端 智能電網數據獲取 保護和控制業(yè)務都需要有效通信網絡加以支撐 電力通信平臺要求保證業(yè)務可靠性 保密性 能抵御黑客或非法攻擊 私密性強 瓶頸 缺乏大容量 雙向 實時的通信接入網支持 2 2智能電網對電力通信特殊需求 2020 3 30 NCEPU16 智能電網中的大部分工作在配電網上完成 隨著智能電網研究與建設 配電通信網的建設顯得越來越重要 建設一個電力專用配電通信網絡 城區(qū)配網上無合適的通信方式 一 配電通信網的建設問題 2 3電力通信中急需解決的問題 2020 3 30 NCEPU17 二 雪災與地震后的思考 人類社會已經進入高風險社會各種突發(fā)事件隨時可能發(fā)生應把非常態(tài)管理置于常態(tài)管理之中 2020 3 30 NCEPU18 二 雪災與地震后的思考 應急備用通信與后備電源 應急與備用通信系統(tǒng)的建設應該建設一套基于無線的應急與備用通信系統(tǒng) 點對點微波 點對多點無線接入 寬帶多媒體集群系統(tǒng) 后備電源系統(tǒng)建設分布式電源 微電網技術微通信網 脫網自通與自組網技術 2020 3 30 NCEPU19 第三部分 智能電網 電力通信的機遇和挑戰(zhàn) 2020 3 30 NCEPU20 1 電力通信專業(yè)的發(fā)展機遇通信網的規(guī)模和覆蓋范圍不斷擴大 涵蓋發(fā)電 輸電 線路 配網 用電 調度 變電6大環(huán)節(jié)的通信網絡 業(yè)務拓展 電網業(yè)務 增值服務 2 電力通信產業(yè)的發(fā)展機遇滿足電網 特別是智能電網業(yè)務需求的通信設備制造產業(yè)及相關服務產業(yè) 3 提升電力系統(tǒng)通信專業(yè)地位絕佳時機兩網的融合 一次網和通信網密不可分 信息通信地位及其支撐作用更加重要 3 1智能電網條件下電力通信的機遇 2020 3 30 NCEPU21 4 電力通信技術水平 科研及研制 將大大提升 5 電力通信科研創(chuàng)新與成果 依托中國智能電網工程 形成一批具有國際領先水平的科研成果 智能電網條件下電力通信的機遇 2020 3 30 3 2智能電網條件下電力通信面臨的挑戰(zhàn) 抓住根本自主創(chuàng)新 人力資源的嚴重不足 通信網建設的若干問題 對公網通信技術的行業(yè)化改進 2020 3 30 23 抓住根本 不要舍本逐末智能電網的根本 節(jié)能減排 電力通信的根本 保證生產 自主創(chuàng)新是國家的基本國策歷史上任何一次經濟的飛速發(fā)展都離不開創(chuàng)新技術 以智能電網為代表的能源產業(yè)將是下一代技術創(chuàng)新與經濟發(fā)展的主體 挑戰(zhàn)一 抓住根本 自主創(chuàng)新 2020 3 30 NCEPU24 先抓配電網和大用戶 緩抓居民用戶及智能電表中國的電價對居民用戶不敏感中國電力市場改革還不深入中國電力通信還沒有運營權 具體措施 2020 3 30 25 通信及相關專業(yè)人力資源不足的問題日益明顯 近五年來通信資源及設備數量至少翻了兩番 而通信專業(yè)人員數量增加得很少 智能電網的通信接入網建設無人可用 盡快進行通信及相關專業(yè)人力資源的儲備 挑戰(zhàn)二 人力資源的嚴重不足 廣東 廣西 云南 貴州 海南 2020 3 30 NCEPU26 1 智能電網的發(fā)展 新業(yè)務 新模式對通信的新需求 智能電網業(yè)務發(fā)展預測 業(yè)務流量預測分析 相關業(yè)務性能保障技術2 智能電網6大環(huán)節(jié)的信息通信保障 尤其是配電和用電網的通信方式急需解決3 現有信息 通信網的融合演進策略 現有通信網不是推倒重來 而是如何保護現有投資 平滑過渡4 網絡安全問題 一個更加突出的問題 二次防護的領域也需要擴展與修訂 5 電力通信網的規(guī)劃問題 電源接入點的增加 瓶頸 通信接入網 配電通信網 建設的問題 挑戰(zhàn)三 通信網建設的若干問題 2020 3 30 27 智能電網中電力通信的特點 缺的不是算法 而是數據 少的不是終端 而是通道 薄弱的不是骨干網 而是接入網 通信接入網的建設問題 2020 3 30 28 通信接入網技術的對比選擇 智能電網對通信網要求 具備雙向性 實時性 可靠性特征 出于安全性靠慮理論上應是與公網隔離的電力通信專網具備技術先進性 能夠承載智能電網現有業(yè)務和未來擴展業(yè)務最好具備自主知識產權 可具有面向智能電網業(yè)務的定制開發(fā)和業(yè)務升級能力智能電網中通信接入網技術的對比選擇公網與專網 專網 寬帶網與窄帶網 寬帶網 光纖網還是寬帶無線接入網 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 數據速率 移動性 低速 中速 高速 1995 2000 2005 2010 無線通信技術標準的演進 泛在異構網絡 SCDMA SCDMA寬帶無線 Bluetooth WiMAX802 16d 2020 3 30 NCEPU30 電力寬帶無線接入解決方案 BS IP IP 網絡業(yè)務平臺 網絡管理系統(tǒng) BS IPPBX PBX PRI 2020 3 30 NCEPU31 配電網通信系統(tǒng)的應用情況 公網GPRS通道 230M電臺無線信道 電力通信塔 移動通信基站 移動通信機房 230M電臺主站 前置機 前置機 服務器 其它工作站 負控工作站 配變監(jiān)控工作站 專線DDN ASDL ISDN 配電自動化終端 LAN 終端 信道 主站系統(tǒng) RS232 暫無合適的通信方式 2020 3 30 NCEPU32 無線寬帶專用通信網 一次性解決配電網通信問題 電力通信塔 SAC及網管服務器 其它工作站 負控工作站 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 無線頻率資源 數字蜂窩GSM 890 915 935 960MHz數字蜂窩DCS 1800 1710 1785 1805 1880MHz數字蜂窩IS 95 824 849 869 894MHzWiMax 暫無可用的頻率資源寬帶無線接入SCDMA 1785 1805MHz模擬集群350MHz 公安系統(tǒng)專用 數字集群 806 821 851 866MHz數傳電臺 頻譜范圍223 525 231 650MHz 信道帶寬25KHz 15個全雙工信道 10個半雙工信道 2020 3 30 NCEPU34 無線頻率資源的申請 附 國內頻率使用情況 2020 3 30 35 智能電網對通信技術提出了區(qū)別于公眾通信網的特殊要求 數據量要求 上下行傳輸速率的不同要求 針對不同業(yè)務的不同技術要求 實時性要求 環(huán)境適應性要求 網絡管理要求 網絡安全性要求 應急通信要求 對電力業(yè)務終端的要求 挑戰(zhàn)四 對現有公網通信技術的行業(yè)化改進 2020 3 30 NCEPU36 智能電網條件下配電網通信的特點 以數據通信為主不同的業(yè)務有不同的特點和需求 線損管理 變電臺區(qū)考核 數據量適中 實時性要求不高 用戶智能電表遠程雙向通信 數據量適中 實時性要求適中 分布式電源與儲能設備的接入控制與管理 實時性高 可靠性高 大用戶負荷管理與控制 實時性高 可靠性高 廣播 組播 配電網自動化與智能調度 實時性高 可靠性高 廣播 組播 2020 3 30 NCEPU37 2020 3 30 NCEPU37 不同業(yè)務對通信的不同需求 不同業(yè)務走不同的信道 信息安全角度考慮實時性與組播需求 寬帶數據集群通信 分布式電源與儲能設備的接入控制與管理負荷管理與控制配電網自動化與智能調度 2020 3 30 NCEPU38 2020 3 30 NCEPU38 針對其它需求的改進 環(huán)境適應性要求從民用級到工業(yè)級網絡管理要求把智能電網終端作為網元級管理單元信息安全需求加密與鑒權技術在接入網中的應用應急通信要求寬帶無線接入 從蜂窩網到自組網的演進對電力業(yè)務終端的要求 電力業(yè)務終端 通信模塊 需要改進擴展通信模塊功能使之成為電力終端含通信模塊的業(yè)務終端 含計量模塊的智能終端 2020 3 30 NCEPU39 2020 3 30 NCEPU39 對通信廠商的建議 當環(huán)境發(fā)生變化時 能夠生存下來的物種未必是最強大的物種 而是能適應環(huán)境的物種 誰能盡快解決智能電網通信接入的若干問題 誰就能在智能電網建設中搶占先機 2020 3 30 NCEPU40 智能電網 電力通信發(fā)展的新契機