1、国网信通产业集团 二二三年三月1E P T C 电力技术协作平台目 录contents1背景及需求解决方案与典型应用32无线接入技术概述24总结与展望E P T C 电力技术协作平台3 2021年3月15日，习近平总书记主持召开中央财经委员会第九次会议，研究实现“碳达峰、碳中和”的基本思路和主要举措，要求深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统，为能源电力发展提供了明确的行动纲领、科学的方法路径，对电力工业和公司转型发展具有重大战略指导意义。习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话新型电力系统建设意义源源荷荷储储网网以新能源为主体的新型电力系统能源供应 清洁消纳 安全运行E P
2、 T C 电力技术协作平台 在新型电力系统背景下，可再生能源将成为新型电力系统中的主要组成部分，电源结构、电网形态、负荷特性、运行特性、系统连贯等方面发生深刻变化。电源侧新能源出力具有显著的间歇性、波动性、随机性等特征；电网侧多种电网形态相融并存，将增加协调运行难度；负荷侧向柔性、不确定、生产与消费兼具型转变；系统侧由“源随荷动”向“源荷互动”转变。u间歇性、波动性、随机性强，出力预测准确性影响系统安全稳定运行。u新能源出力精准预测面临挑战。电源侧u多种电网形态相融并存，电网协调运行难度不断增加u大范围资源优化配置能力面临挑战。电网侧u刚性、纯消费型向柔性、生产与消费兼具型转变u网荷互动能力和
3、需求侧响应机制面临挑战负荷侧u由源随荷动实时平衡，向源网荷储协同互动的非完全实时平衡转变u源网荷储友好互动面临挑战系统侧转动惯量维持平衡平衡惯量效率减少弃风弃光；提升电网投资单位资产的电量储能和可调节负荷应对峰谷差，2025年国网经营区内负荷峰谷差4亿千瓦4新型电力系统的特征E P T C 电力技术协作平台 新型电力系统具有清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动的特征，这将在源网荷储各环节对量测感知、分析计算、智能决策、反馈控制等数字化能力提出新的挑战，可通过通信网络海量接入、异构融合、确定性、智能自治、轻量化安全认证等技术，解决新型电力系统对全面采集测控、实时仿真计算、智能优化协同
4、调控等共性需求，支撑“可观、可测、可控”与“预测、预告、预警”能力建设。轻量化安全认证海量接入异构融合源网荷储安全可控灵活高效智能友好开放互动清洁低碳量测感知、反馈控制能力信息系统开放接入能力智能决策能力新型电力系统实时推演优化能力实时仿真计算全面采集测控智能优化协同5新型电力系统对通信网络的总体需求数字化能力需求通信网络技术体系确定性智能自治E P T C 电力技术协作平台6 在新型电力系统的大背景下，由于新型电力系统会大范围接入新能源，并随之出现综合能源系统、虚拟电厂等新生态，使得通信网边界变得尤其复杂，通信网流量急剧增加，业务承载负担较大，时延要求更高；同时，新型电力系统调度对象涵盖源网
5、荷储各个环节，特别是在分布式新能源大规模高并发接入的情况下，采用无线技术能够低成本快捷大量接入，但同时也使得电力无线通信链路在高交互过程中的安全风险增大，更容易受到干扰与攻击。结论：需建设弹性开放、智能自治、灵活高效、安全可靠的无线接入通信网络，满足新型电力系统海量终端的接入，重点解决“最后一公里”通信，支撑新型电力系统的建设。海量连接越来越多的智慧物联终端接入到电力系统；海量的终端必将产生海量的数据。业务多样性需承载各种业务，存在多种速率的业务接入的传输需求；各类“源网荷储”资源的集中调控不足。安全稳定电网特性发生变化，稳定基础面临挑战；电源结构改变，从同步并网向非同步并网转变。不确定性电源
6、端具有强不确定性；负荷端具有强不确定性；电力潮流具有强不确定性。新型电力系统对无线接入网络的需求E P T C 电力技术协作平台目 录contents背景及需求解决方案与典型应用3无线接入技术概述74总结与展望21E P T C 电力技术协作平台电力无线接入网8电力通信接入网分为远程通信接入网和本地通信接入网两部分。其中，远程通信接入网主流的无线通信技术有4G/5G/NB-IoT、电力无线专网、卫星通信/北斗；本地通信接入网的主流无线通信包括低功耗长距离无线和短距离无线通信，长距离无线通信技术包括LoRa、ZeTa，短距离无线通信技术包括国网输变电、配用电微功率无线通信、WiFi/WAPI、蓝
7、牙、ZigBee、RFID等。用户接入/多址方式传输距离/功耗供电中心化/分布式拓扑集中网管/本地维护E P T C 电力技术协作平台无线公网9我国无线公网主要包含三大运营商的2G/3G/4G/5G网络以及NB-IoT，其中5G网络还包括广电的700M。无线公网经过三大运营商多年的建设，形成了覆盖广泛的通信网络，其应用成本较低，仅为光纤专网的7.5%，无线专网的30%。目前无线公网在电网中的应用主要以4G网络为主，已实现乡村级的覆盖，具有产业链成熟、终端成本低、接入便捷等优势，采用了数据加密、双向鉴权、用户隐私保护等安全措施，并在接入业务系统前设置安全接入区。双双向向鉴鉴权权数数据据加加密密用
8、用户户隐隐私私保保护护网网间间信信息息保保护护12.14.60.9光光纤纤专专网网无无线线专专网网无无线线公公网网某某二二线线城城市市配配网网覆覆盖盖投投资资测测算算（亿亿元元）覆盖广泛建设成本低安全措施E P T C 电力技术协作平台5G通信10相比4G技术，5G在安全性、可靠性和实时性方面有较明显的优势，在安全性方面，5G提供增强密码算法、用户面完整性保护、用户隐私保护和统一鉴权等高级安全策略，较4G网络提供更高的安全保障。在可靠性方面，5G采用干扰协调、多点协同传输等技术，提高抗干扰能力。在实时性和有效性方面，最低空口时延可达1ms，通信峰值速率可达数十Gbps，链接密度达到百万终端/平
9、方公里，较4G性能指标大幅提高。大规模MIMO毫米波通信网络切片超密集网络边缘计算D2D用户隐私保护用户面完整性保护L=256 e.g.L=256 L=128 256位加密算法统一鉴权LTE5GWi-FiC CP P用户级安全策略漫游安全vSEPPVPLMNHPLMNhSEPPIPX更先进的技术体制更好的用户体验更可靠的安全保障E P T C 电力技术协作平台电力无线专网11电力无线专网（electric wireless private network），是电力公司主导建设、专用于电力业务，采用广域无线接入技术的通信网络系统，频段包括230MHz和1800MHz，其中230MHz电力无线专网
10、基于电力授权的离散25kHz频点，基于LTE技术，采用离散载波聚合及动态频谱共享等技术，通过时分双工传输方式为电力业务终端和业务系统提供宽带通信服务。相对于无线公网，电力无线专网针对电力业务在覆盖、安全、实时性、可靠性等方面都进行了针对性的设计和优化，适用于电网控制类业务规模应用的安全可靠承载，能够更加有效支撑电力业务通信需求。部署灵活运维自主安全性高规模化控制E P T C 电力技术协作平台本地通信12本地通信接入网指末端业务终端与边缘汇聚终端连接的通信接入网络，是实现业务终端网络区域内所需信息的实时感知、监测和采集以及泛在接入最后“一公里”的重要途径。本地通信接入网的主流无线通信包括低功耗
11、长距离无线和短距离无线通信，常见的技术有WiFi/WAPI、蓝牙、ZigBee、LPWAN（LoRa、WIoTA、ZETA、HRF），以及LTE-U/Mesh，具有中低功耗、低成本、分布式和自组织的特点。低功耗低成本分布式自组织实时感知、监测和采集E P T C 电力技术协作平台卫星定位与通信13 卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号，在两个或多个地面站之间进行通信的过程或方式。具有覆盖区域大、通信距离远、机动灵活、抗毁性强等特点，可作为支撑偏远地区电力巡检抢修的有效通信手段。高通量卫星：采用多点波束、频率复用、高波束增益等技术，提高系统容量，容量可达几十吉比特每秒到上百吉比特
12、每秒。低轨卫星：指多个卫星构成的可以进行实时信息处理的大型的卫星系统，具有轨道高度低，传输延时短、路径损耗小、频率效率高等特点。北斗卫星：不仅能提供高精度定位、高精度授时还具有短报文通信服务，短报文通信是中国北斗卫星导航系统的独特发明，也是一大优势。更大通信容量更小通信终端更高通信速率延时短损耗小效率高高精度定位高精度授时短报文通信E P T C 电力技术协作平台典型技术对比14 从组网方式、传输距离、用户速率、功耗、单点接入终端数量等几个性能指标对4G/5G无线公网、电力无线专网、本地通信、卫星通信等典型技术进行了对比：无线公网与电力无线专网具备速率高的优势，LPWAN技术具备低功耗下传输距
13、离远的优势，卫星通信具备全天候、长距离传输的优势。4G/5G无线公网电力无线专网蓝牙LoRaWiFi/WAPI国网微功率无线卫星通信组网方式中心式基站组网中心式基站组网基于蓝牙Mesh网关基于LoRa网关基于无线路由集中器/网关组网或Mesh网关组网中心式卫星传输距离100m2km200m5km10m2km15km10-50m30m1km高、低轨，120到数万km用户速率上行最大200Mbps上行10kbps10Mbps1Mbps0.3kbps50kbpsWiFi7可达40Gbps0.3250kbps几k到几百Mbps功耗高高低低中低高单点接入量-00
14、02050200500数百到数万网络拓扑星型星型点对点，星型、网状、广播星型、网状星型、网状星型，树型，Mesh网状星型E P T C 电力技术协作平台目 录contents背景及需求解决方案与典型应用2无线接入技术概述154总结与展望31E P T C 电力技术协作平台典型场景-有源配电网16015G电力虚拟专网硬切片单基站静态预留RB资源。端到端硬切片内通过5QI和VLAN等技术设置端到端软切片，承载不同控制业务。03电力控制专用UPF下沉原则上UPF下沉至地市公司通信机房，并通过电力光纤专网、DNN链路等提供与业务系统安全接入区的专用通道。02FlexE技术采用电信运营商提供的FlexE
15、接口隔离通道或电网自有资源将控制类业务数据传输至电力专用UPF。通过光纤、电力无线专网、5G电力虚拟专网硬切片、FlexE、UPF下沉等通信技术，优化传统配电网集中调控模式，构建“分散自治、集中协同”的区域分层调控模式，承载配网差动保护、配电自动化“三遥”、精准负荷控制等业务应用，支撑配电网绿色、安全、经济、高效运行。通信网(光纤、电力无线专网、5G切片.)E P T C 电力技术协作平台典型场景-虚拟电厂1701云云协同虚拟电厂管理平台与各虚拟电厂平台之间通过光纤、5G、4G等公共通信网络实现云云协同。03边端协同用户侧能源管理系统与用户底层响应终端之间通过NB-IoT、LoRa等物联网网络
16、技术进行实时交互，实现边端协同。02云边协同各虚拟电厂平台通过光纤、5G、4G等公共通信网络与各能源站、商业楼宇等用户侧的能源管理系统进行交互，实现云边协同。4G/5G4G/5G光纤光纤4G/5G4G/5GNB-IoT/loRa以太网NB-IoT/loRa聚合分布式电源、储能系统、可控负荷、电动汽车等分布式能源资源，综合利用光纤、4G/5G、NB-IoT、LoRa等通信方式，构建源网荷储多元协调调控体系，实现虚拟电厂电源侧分布式能源高效聚合，电网侧多业务信息灵活交互，需求侧可控负荷的智能互动，满足新型电力系统源荷实时平衡和安全稳定运行的需求。E P T C 电力技术协作平台典型场景-分布式光伏
17、18针对海量分布式光伏接入和群调群控需求，融合HPLC双模、微功率无线、WAPI、以太网、RS485等多模态本地通信方式，利用多模态网络协作组网覆盖优化、资源高效联合调控、内生可信安全增强关键技术，实现海量终端信息的全量分钟级采集。利用光纤、无线专网、4G、5G等远程通信方式实现分布式光伏灵活调控。01基于用采系统的分布式光伏接入控制远程通信由台区集中器至用采系统，主要采用4G/5G VPN无线公网。本地通信由台区集中器至智能电表，主要采用HPLC、微功率无线通信方式。02基于智能融合终端的分布式光伏接入控制远程通信由智能融合终端至配电自动化主站、用采主站，采用无线专网、4G、5G、光纤等通信
18、方式。本地通信由台区智能融合终端至光伏逆变器、智能电表，主要采用HPLC双模、微功率无线、WAPI、RS485等通信方式。集中器电力无线专网、4G/5G VPN、光纤HPLC双模微功率无线WAPIE P T C 电力技术协作平台典型场景-综合能源19园区综合能源管理通过4G/5G、光纤、以太网、LoRa、WAPI/WiFi、CAN等多种通信方式，将感知控制终端延伸到暖通空调、配电柜、电机、风、光、储能、电动汽车等用户侧能源设备，构建园区级源、网、荷、储的物联通信和智能互动体系,推动园区能源精细化、智能化管理，满足各类园区能源综合利用及管理的需求。01数据采集通过安装电、水、气、热、冷等智能采集
19、终端，利用以太网、LoRa、WAPI/WiFi、CAN等通信方式，实现全天候、多层次的智能多源感知监测，为能源分析与决策提供数据支撑。02源荷互动通过4G/5G、光纤、电力线载波等通信方式，形成能源供给及需求侧良好互动，促进新能源消纳以及用户终端能效提升，实现在节能减目标下的能源安全、清洁、节约和可持续发展，有效支撑园区绿色低碳发展。无线接入：4G/5G、eMTC、NB-IoT有线接入：光纤、电力线载波/WAPI/WiFiE P T C 电力技术协作平台典型场景-应急通信20针对应急处置现场断路断电断网的极端情况，通过卫星星链、北斗、飞艇、4G-U无人机基站、MESH自组网、数字对讲等通信技术
20、，构建动态灵活的现场应急通信系统，实现应急现场、前方指挥部、后方指挥中心之间视频、语音、数据的实时交互和高效协作，为抢险救灾和灾后重建提供通信保障。01互联网访问通过手机、多模通信终端与高通量卫星链路，实现互联网访问。02语音服务通过多模通信终端提供的对讲及移动数据语音功能，实现语音服务。03深度覆盖通过宽带蜂窝专网和宽带Mesh系统，实现通信覆盖范围与容量提升，减少通信盲区。E P T C 电力技术协作平台目 录contents背景及需求解决方案与典型应用2无线接入技术概述213总结与展望41E P T C 电力技术协作平台22电力无线通信的广泛应用源网荷储等价于电力系统发、输、变、配、用、
21、调六大环节，长期以来电网的协调稳定、安全运行，电力无线通信技术做出了重要的技术贡献；在接下来的新型电力系统建设中，电力无线通信因其便捷灵活、形态多样、成本较低、快速迭代的特点，更加适合海量源荷储末端接入与控制需求，将会得到更大规模的应用。u变电现场环境监测u变电设备状态监测u变电站机器人巡检u视频监控u新型配网保护u配电自动化u配电设备环境监测u主动配电网u特高压线路监测巡视u输电线路状态监测u无人机巡检u视频监控u分布式电源接入调控u新能源电站监控u集群调度u视频监控u电动汽车充电站/桩u精准负荷控制u用电信息采集u虚拟电厂、综合能源核心网500kV输电环节110kV10kV380V/220
22、VRRUBBUFTU/RTUCPE通信模块采集器配电环节用电环节分布式基站CPE220kV变电环节CPE发电环节服务器变电站调控中心E P T C 电力技术协作平台23随着通信与电力业务的深度融合，将带动新型电力系统信息流与能量流深度融合，电网和信息通信网二者形成承载能源流和信息流的新型融合电力通信网络，通过一张网，灵活自适应变换与配置多种网络模态实现异构融合通信能力，具备开放灵活、弹性智能、安全可靠、绿色节能等特征，满足能源网全链条、全专业、全场景业务需求，提供“CaaS通信即服务”能力，助力能源产业链和信息产业链的相互促进、协同发展。电力通信的发展趋势开放灵活弹性智能安全可靠CaaS电力信
23、息通信要素全方位开放，网络基线全维可定义为电力调度、电网控制、设备监测、安全防护等业务部署及运行提供基础环境网络模态自适应切换与配置，模态融合交互、时延敏感与确定性、感知/定位/计算/AI等资源灵活编配等能力构建“感知、决策、适配”一体化的电力网络管理与控制机制各种电力网络模态可独立部署和演进发展，各自智慧化管控智能化网络配置与自治运维、主动式干扰协调控制、网络质量透明化监测等能力提高电力网络空间的整体安全性，抵御外来威胁、内部故障、系统漏洞等安全风险提升电力系统功能安全与网络安全防护能力构造网络内生主动安全防护体系，轻量化安全与分布式认证E P T C 电力技术协作平台24电力通信要素全方位
24、开放，包括本地通信、远程通信、卫星通信等各种技术制式的开放融合，形成地面蜂窝专网与天基卫星的统一空口接入，天地互备双链路无感自适应路由；远程本地分层分级协作计算与信息AI处理，实现全链路资源编排与端到端业务QoS的确定性传输；通信感知算力一体化灵活设计，实现无线精准感知与定位，有助于室内、变电站内、电力管廊内的智能巡检，赋能数字/物理空间深度耦合。电力通信的发展趋势-开放灵活E P T C 电力技术协作平台25新型融合电力通信网络将人工智能技术/数字孪生模型与无线网络拓扑、无线传输接入协议、无线资源约束、无线分布式数据特征相适配，构建无线智能网络架构，利用网络分布式算力和动态运力，弹性适应各类
25、电力业务需求，实现电力通信网络高效资源利用、自治运行和智能运维管控。智能网管系统能够在线监测电力通信网络的运行状态，实时提取运行指标，全维度智能分析海量数据，实现网络拓扑动态自适应配置、运行风险预警与告警识别、端到端链路质量透明监测、故障诊断与干扰自适应修正。电力通信的发展趋势-弹性智能E P T C 电力技术协作平台26新型融合电力通信网络将满足泛在安全与分布式可信认证：通过区块链技术构建安全可信的数据共享通信环境，通过量子密钥技术和轻量化加密算法提供更强大、更灵活的安全接入保证；通过隐私计算提供对电力业务隐私信息的全生命周期保护。在此基础上建立端、边、网、云各网元主体间的泛在交互和协同机制
26、，准确感知网络安全态势并预测潜在风险，通过智能共识决策机制完成自主优化演进，实现主动纵深安全防御和安全风险自动处置，从而提高电力通信网络的整体安全性。电力通信的发展趋势-安全可靠E P T C 电力技术协作平台电力通信的发展趋势-绿色节能27电力通信的绿色节能分为三个层面：一是通信终端低能耗设计，通信终端采用微源取能技术和无线微功率发射与休眠等低功耗控制技术。二是通信网络低能耗设计，采用AI智能算法进行基于负荷、链路质量、多天线功放的自适应调整以降低功耗。三是电力通信网络中，存在大量的无线专网基站、核心网、网关、UPS电源等通信设备，在电力域这些通信设备同时具备负荷和储能角色，可有效提供电力系统需求响应和削峰填谷能力。E P T C 电力技术协作平台28E P T C 电力技术协作平台
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