「新书推荐」《构建灵活通信网支撑新型电力系统建设专题研究报告》

内容简介

本书介绍了电力通信网及其产业发展现状,提炼了新型电力系统下通信需求,总结了电力通信技术主流及新兴技术,设计了通信技术适配定性分析与定量评价方法,提出了新型电力系统下通信组网方案,介绍了电力行业内优秀的典型案例,探讨提出了电力通信网建设发展趋势及建议。

背景前言

电力通信网是建立在电网之上的，组成电力系统的实体网络，是保证电力系统安全稳定运行的专用通信网络。电力系统通信技术的发展历时长久，20世纪70年代开始使用电力线载波通信，20世纪80年代开始出现模拟微波通信，20世纪90年代逐渐开始出现数字微波通信，21世纪开始电力系统通信技术发展到光纤通信。

2021年3月15日中央财经委员会第九次会议上首次提出：“要构建清洁低碳安全高效的能源体系，控制化石能源总量，着力提高利用效能，实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统。”2022年2月，《国家发展改革委、国家能源局关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》(发改能源〔2022〕206号)指出，加强新型电力系统顶层设计，研究制定新型电力系统相关标准，对现有电力系统进行绿色低碳发展适应性评估，在电网架构、电源结构、“源网荷储”协调、数字化智能化运行控制等方面提升技术和优化系统。新型电力系统建设下，电网太阳能、风能、分布式储能等新能源大规模接入，电子伏特充电桩、智慧园区、智能家居等业务的状态监测、泛在感知、闭环控制需求增大，“控制”由局部向全域拓展，“用电需求响应”由骨干向末梢延伸，信息“采集”和平台间信息交互爆发式增长。在此背景下，电力通信网建设面临着巨大的挑战与机遇。

电力通信网是新型电力系统可靠运行的基座。新型电力系统大发展，对通信提出了“海量、低成本、安全、可靠、泛在”的新需求，主要体现在海量终端通信低成本覆盖需求强烈，当前通信终端数量为千万级，未来新型电力系统达到亿级，甚至十亿级别；通信通道安全性要求更苛刻，主要表现为电网控制类业务若被恶意攻击将可能导致大面积停电，无线通信的通道安全必须得以加强；继电保护等要求高质量低时延传输的配电网控制类业务，易受干扰的无线通信技术难以同时满足毫秒级低时延、超高可用性等高可靠性保障；差异化业务的个性化适配难度极大，电网业务种类丰富，通信的带宽、安全性要求、时延要求、成本要求差异性非常大；通信资源管控需求更加迫切，海量终端的通信运行水平很大程度上依赖于通信的智能运维水平，迫切要求端到端通信质量可监测、故障可定位、资源可管控。

本书面向电力产业与通信产业的融合，促进电力通信网在电力行业的规模化应用、产业化发展，为电力通信网融合发展提供参考与服务。围绕传统通信技术与新兴通信技术在电力行业的可持续、规模化的发展、创新及应用探索，聚焦于电力通信网在发电、输电、变电、配电、用电等电力行业领域的应用，研究分析电力通信网对于“源网荷储”的适配应用，各场景的具体包括电力发电厂监测区域的事故预警、环境状态判断、劣化趋势分析，输电线路的电力巡检和运维管理，变电站内电力设备的运行状态、环境状态等在线监测，配电领域储能和配电自动化业务的监控和故障定位系统，用电采集和精准负荷控制业务的监测和分析管理等。本书介绍了电力通信网及其产业发展现状，提炼了新型电力系统下通信需求，总结了电力通信技术主流及新兴技术，设计了通信技术适配定性分析与定量评价方法，提出了新型电力系统下通信组网方案，介绍了电力行业内优秀的典型案例，探讨提出了电力通信网建设发展趋势及建议。希望本书可以引发读者思考借鉴。

适用读者

本书面向电力产业与通信产业的融合,促进电力通信网在电力行业的规模化应用、产业化发展,既有创新成果，又有实践路径，兼顾科普性、通识性以及专业性，希望能为电力通信网融合发展提供参考与借鉴，共促我国电力通信网快速发展。

本书目录

前言

第1章 电力通信网概述

1.1 电力系统通信技术发展历程

1.2 电力通信网概况

1.2.1 电力通信网总体架构

1.2.2 骨干通信网概况

1.2.3 通信接入网概况

1.3 电力通信网面临的形势与挑战

第2章  新型电力系统通信需求分析

2.1 新型电力系统通信业务分类方法探究

2.1.1 通信业务常用分类方法

2.1.2 通信业务综合分类方法探究

2.2 电源侧

2.2.1 传统电厂

2.2.2 集中式新能源电站

2.2.3 中压分布式电源

2.2.4 低压分布式电源

2.3 电网侧

2.3.1 变电站

2.3.2 输电线路

2.3.3 智能配电网  

2.4 负荷 (用户) 侧

2.4.1 可中断负荷

2.4.2 常规负荷

2.5 储能侧

2.5.1 集中式储能

2.5.2 分布式储能

2.6 虚拟电厂/负荷聚合商/综合能源服务

2.6.1 应用场景概述

2.6.2 业务种类分析

2.6.3 通信性能需求

2.6.4 业务聚类小结

2.7 应急通信

2.7.1 应用场景概述

2.7.2 业务种类分析

2.7.3 通信性能需求

2.7.4 业务聚类小结

2.8 调度交换

2.8.1 概述

2.8.2 调度交换现状

2.8.3 调度交换面临的挑战

2.8.4 调度交换技术迭代升级需求

第3章  电力通信技术分析

3.1  骨干通信网光传输网技术

3.1.1 SDH/MSTP光纤通信技术

3.1.2 OTN技术

3.1.3 PTN技术

3.1.4 SPN技术

3.1.5 极简通信 (电力波分) 技术

3.2 通信接入网远程通信技术

3.2.1 光纤通信技术

3.2.2 无线公网通信技术

3.2.3 无线专网通信技术

3.2.4 北斗短报文通信技术

3.2.5 中压电力线载波通信技术

3.3 通信接入网本地通信技术

3.3.1 本地无线通信技术

3.3.2 本地无线通信技术比对分析

3.3.3 本地有线通信技术

3.3.4 本地有线通信技术比对分析

第4章  通信技术适配定性分析与定量评价方法

4.1 骨干通信网通信技术适配定性分析

4.1.1 骨干通信网业务性能要求

4.1.2 骨干通信网各类技术特性及适配性分析

4.2 通信接入网通信技术适配定性分析

4.2.1 通信接入网业务性能要求

4.2.2 通信接入网各类技术特性及适配性

4.3 通信技术匹配定量评价体系概述

4.3.1 评价体系与方法选取

4.3.2 评价指标设计

4.3.3 评价过程简介

4.4 通信技术适配定量评价方法详述

4.4.1 技术适配性分析及评价

4.4.2 安全适配性分析及评价

4.4.3 经济适配性分析及评价

4.4.4 整体分析及评价结论

第5章  新型电力系统下通信组网方案

5.1 新型电力系统下通信网体系架构变化与特征

5.1.1 通信网架建设与发展的基本要求

5.1.2 未来骨干通信网基本特征

5.1.3 未来通信接入网基本特征

5.1.4 新型电力系统下通信组网总体工作思路

5.2 骨干通信网优化方案

5.2.1 SDH技术体制网架优化方案

5.2.2 OTN技术体制网架优化方案

5.2.3 新技术体制引入方案

5.3 新业务接入能力提升方案

5.3.1 电源侧-集中式新能源

5.3.2 电源侧-分布式新能源

5.3.3 电网侧-变电站

5.3.4 电网侧-输电线路

5.3.5 电网侧-配电网

5.3.6 负荷侧-可中断负荷

5.3.7 负荷侧-常规负荷

5.3.8 储能侧-集中式储能

5.3.9 储能侧-分布式储能

5.3.10 新型电力系统应急通信

5.3.11 “源网荷储 ”一 体化调度交换

5.4 多元主体内部通信网络建设方案

5.4.1 虚拟电厂/负荷聚合商/综合能源服务建设

5.4.2 新能源集控中心建设

第6章  典型案例

6.1 网架演进案例

6.1.1 上海电力公司IMS交换网全局支撑及业务开放能力应用案例

6.1.2 山东电力公司SPN技术创新应用案例

6.1.3 江苏电力公司数据中心大容量传输系统应用案例

6.1.4 江苏电力公司无线专网应用案例

6.2 新业务接入案例  

6.2.1 北京市电力公司智能电网天空地一体化冬奥全景应用案例

6.2.2 广东电网公司基于5G电力虚拟专网自管理的省地协同规模应用案例

6.2.3 河南电力公司5G赋能打造农村能源互联网应用案例

6.2.4 南方电网基于自主可控WAPI技术的数字电网“最后一公里”无线局域网应用案例

6.3 多元主体通信网络案例  

6.3.1 浙江华能虚拟电厂应用案例

6.3.2 华能省级新能源集控中心项目应用案例

6.3.3 集中式新能源电站 (互补电站、光伏等）应用案例

6.4 综合案例  

6.4.1 广西电网公司面向输配电网的多态数据融合通信系统应用案例

6.4.2 广州供电局基于自主强化学习与机器识别的智慧通信调度系统应用案例

6.4.3 浙江电力公司新型应急通信系统应用案例

第7章  电力通信网建设发展建议

7.1 现阶段优化提升工作建议

7.1.1 骨干通信网技术选择建议

7.1.2 终端通信接入网技术选择建议

7.2 后续重点研究方向

7.2.1 骨干通信网

7.2.2 终端通信接入网

7.2.3 新一代电力通信调度技术支持系统研发

7.3 发展展望

附录

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