中国未来电力系统通信目标网络白皮书总结
1. 未来电力系统的重要性
- 助力“双碳”目标：大规模可再生能源（风能、光伏）发展是逐步替代传统化石能源、实现清洁低碳能源结构转型的关键。
- 电力系统发展现状：中国电力系统在总装机容量、非化石能源装机容量、远距离输电能力和电网规模方面位居世界首位。
- 保障能源安全：降低外部依赖，实现能源安全可持续发展。
- 应对电力转型挑战：新能源的间歇性、随机性和波动性对电力系统的灵活性、快速调节能力提出更高要求。
- 驱动技术创新：电力系统建设推动技术和产业发展。
2. 电力通信网络面临的挑战
- 发展历程：电力通信网络与电力系统和运行框架同步发展，从第一代到第五代架构不断演进，满足系统不断变化的需求。
- 需求变化：未来电力系统转型对电力通信网络提出更复杂、更多样化的需求。
- 电源侧：新能源主导装机容量和发电量。
- 用户侧：“发用一体”趋势明显，大量用户具备发电和用电双重属性，分布式能源快速发展。
- 电网架构：以用户电网为主导，多种电网形态并存。
- 运行模式：从“源随荷动”发电模式向发电、电网、负荷、储能协同互动模式转变。
- 终端负荷：从刚性纯消费向生产和消费灵活互动转变，需求侧响应能力持续提升。
- 未来电力系统趋势：高渗透率可再生能源和电力电子设备、负荷差异增大、深度互动、市场机制创新、管理转型。
- 未来电力系统发展方向：建设“数字底座+智能运行”的坚强电网，涵盖智能发电、智能输电、智能变电、智能配电、智能用电和智能调度。
- 未来电力系统通信需求：
- 骨干网（35kV及以上）：满足智能计算中心对大带宽的需求，总部智能计算中心、省级智能计算中心和通用计算中心之间互联带宽需达到N×100G，延迟小于30ms。
- 数字孪生电网仿真：对数字孪生电网的电磁暂态仿真通信需求远高于传统电网调度，对延迟要求更严格。
- 10kV中压接入网：未来五年，国家电网将拥有超过300万服务、6.6万个分布式光伏系统、近50万个“三表”终端和超过60万个可控负荷。
- 0.4kV低压接入网：未来五年，国家电网将连接超过200万个分布式光伏系统、超过100万个充电桩和6亿个费控表。
- 应急通信：需要应对极端天气事件，确保极端情况下的安全运行、快速恢复和有效指挥。
- 安全防护：需要应对量子计算带来的高强度安全攻击，预计2030年后量子计算将能破解非对称加密系统。
- 覆盖范围：超过1万公里没有公共网络覆盖。
3. 关键通信技术
- 传输网技术：fgOTN、400G OTN、SPN小颗粒切片技术、空心光纤、螺旋绕包光缆。
- 数据网技术：SDN+SRv6技术、确定性网络技术。
- 远程接入技术：高隔离度GPON光通信技术、高隔离度工业以太网技术、5G短切片私有网络技术、无线私有网络技术、6G通信感知计算技术。
- 本地接入技术：HPLC+HRF双模式、下一代HPLC（SPLC）。
- 卫星通信技术：LEO卫星通信、点波束卫星通信、便携式通信基站。
- 通信安全技术：NTN通信、量子通信。
4. 目标通信网络规划与未来发展
- 愿景：构建智能、坚强的骨干电网、汇聚的中压电网、透明的低压电网、高速安全的网络和天地一体化网络。
- 架构：网络覆盖全面，分层通信架构，网络协同。
- 演进：系统包含4个关键要素和5项技术，向目标架构演进。
- 方向与优先级：
- 传输网：SDH网络重构，向fgOTN网络平滑过渡，扩大OTN覆盖范围。
- 数据网：部署更多OTN网络，提供高容量通信服务。
- 计算网协同：实现计算和通信资源的统一高效调度，构建计算网大脑。
- 中压通信网：加速部署，支持分布式光伏直接获取和控制。
- 低压通信网：采用HPLC+HRF双模式、SPLC技术，实现智能终端到市电 primary 站的全数据传输。
- 卫星通信网：实现天地一体化融合。
- 网络运维：基于数字孪生和AI技术建设智能运维中心，构建基于天地一体化和固定移动融合的电力应急通信保障系统。
- 网络安全：构建基于“纵深防御+动态防御”原则的电力网络安全系统。
5. 前景与倡议
- 推进新技术标准：制定数字孪生电网通信网络标准、SPLC国际标准、低压PLC全球标准化。
- 构建路线图：包括智能坚强骨干电网、数字孪生电网通信网络标准、SPLC国际标准、低压PLC全球标准化等。
- 实现预期目标：中国未来电力系统发展取得显著成就，数字化转型是电网现代化的主导趋势，先进通信技术将成为推动未来电力系统高质量发展的重要力量。
6. 研究结论
中国未来电力系统通信目标网络将向智能化、鲁棒化、高速、安全、全覆盖的方向发展，通过融合多种通信技术，构建天地一体化网络，满足未来电力系统对通信的复杂需求，为实现“双碳”目标和电力系统的高质量发展提供坚实保障。
