“双碳”背景下高韧性配电网通信演进与思考

目录 引言与背景 新业务与新需求 三、技术演进与案例 四、未来痛点与思考 双碳”自标下新型电力系统变革 负荷特性转变 电网形态升级 电源结构变革 电源结构变革 用户从“被动用电”转向”主动参与”，形成”人人都是产消者“的能源互联网生态。 从传统单向供电模式转变为互联互通的智慧能源网格，构建”坚强、智能、柔性“电网。 新型电力系统以高比例可再生能源为主导，推动风电、光伏等清洁能源成为电力装机主体。 构建多层次储能体系包括抽水蓄能、新型储能、物理储能和化学储能等。 启示：新型电力系统作为双碳核心路径，：以清洁替代干系统升级·双轮驱动，全面重塑传统电力系统, 破解能源安全与低碳转型矛盾 国家电网有限公司新型配电网：从传统到“强、绿、智的全面革新STATE GRID 2025年底全国分布式光伏累计装机5.3亿千瓦 1200万台2025年可接纳充电桩 2025年底全国充电桩总量2009.2万台 2025年配电网可接纳分布式新能源5亿千干瓦、充电桩1200万台 能源形态变化从“化石主导”到“多能互补、绿电为主” 技术变化从“机械控制”到“全面数字化、智能化 结构变化 从“单向辐射”到“多层协同、柔性互联 数字化感知与决策 “主网-配网-微网”三级协同体系 高比例新能源接入 AI赋能运行优化 电动汽车与配电网互动（V2G） 柔性互联 用户侧“产销者”模式 智能设备普及 分布式能源即插即用 运行模式变化从“被动响应”到“主动管理、双向互动” 管理方式变化从“条块分割”到“平台协同、生态共建” 多主体生态共建 云平台协同管理 何为“高韧性”与通信的“神经系统”定位 电力系统的“高韧性”共识 “高韧性”是电力系统抵御外部冲击的核心能力，是在极端天气、自然灾害等情况下扛得住”冲击，保障关键负荷不断供；是在故障发生后，能够实现“快速自愈”，减少对社会生产和居民生活的影响。 预警与监测：感知风险 应急指挥与抢修：生命线保障 快速控制与自愈：主动响应 实时采集全网设备运行状态、环境气象参数及电力流数据，通过数据的实时回传与智能分析，对潜在风险进行提前预判，为调度决策提供准确依据，防患于末然。 依托毫秒级低时延通信网络，实现故障信号与控制指令的即时传输。当故障发生时，系统能自动识别、快速隔离故障点，让电网具备“自我修复”的能力，大幅撤豆停电时间 在极端灾害破坏基础设施的情况下，保持通信链路的“最后一公里”畅通。为前线抢修队伍提供稳定的音视频指挥和数据回传通道，让后方决策直达现场，是快速恢复供电、减少灾害损失的关键支撑 结论：通信网作为连接物理电网的整个电力系统感知风险、抵御冲击和恢复运行的效率，是构建新代坚强智能电网不可或缺的关键组成部分 目录 一、引言与背景 二、新业务与新需求 三、技术演进与案例 四、未来痛点与思考 业务通信需求-高可靠低时延 高可靠低时延业务是支撑新型电力系统安全稳定运行的核心关键业务，涵盖速动型馈线自动化、配网差动保护、精准负荷控制三大类。该业务需满足毫秒级传输时延与超高可靠性要求，实现故障快速处置、负荷精准调控，为电力设施安全和电网可靠保供筑牢坚实技术底座 速动型馈线自动化 精准负荷控制 配网差动保护 >带宽：≥1.13Mbps0>业务时延：<650mS，相邻节点通道时延：50ms@>可靠性：≥99.99%，安全性：高>终端规模：0.7万（“十五五末） >带宽：≥2Mbps@0>业务时延：50ms>可靠性：≥99.999%，安全性：高>终端规模：17.7万（“十五五”末） >带宽：≥2Mbps0>业务时延：<30ms>可靠性：≥99.999%，安全性：高终端规模：2.8万（“十五五”末） 业务通信需求-高可靠时延不敏感 高可靠时延不敏感业务是新型电力系统配电侧的重要支撑业务，涵盖配电自动化、分布式电源调控、分布式储能调控、负荷控制四大类。该业务以高可靠性为核心诉求，传输时延为秒级要求，可保障配电侧各类调控指令稳定热行，确保电网高效运行 配电自动化 分布式储能调控 >带宽：≥48.1kbps>业务时延：遥测、遥信<60s；遥控10kV<2s，0.4kV<5s@3>可靠性：≥99.9%：安全性：高>终端规模：1.9万（“十五五”末） 、带宽：≥19.2kbps>业务时延：遥测、遥信<30s;遥控<2s00>可靠性：≥99.99%，安全性：高终端规模：346.6万（“十五五末） 分布式电源调控 负荷控制 >带宽：≥48.1kbps@>业务时延：遥测、遥信<60s；遥控10kV<2s，0.4kV<5s@0>可靠性：≥99.9%，安全性：高>终端规模：2044万（十五五”未） 、带宽：≥130kbps>业务时延：<1s>可靠性：≥99.9%，安全性：中>终端规模：26万（“十五五”末） 业务通信需求-海量链接业务 海量链连接业务是新型电力系统配电侧的基础支撑业务，涵盖用电信息采集、配电站房监控、配变监测有序充电四大类。该类业务数量巨大，对可靠性有较高要求，传输时延为秒级要求，主要用于保障电网日常运行与基础管理工作有序开展 用电信息采集 配变监测 带宽：≥19.2kbps>业务时延：遥测、遥信<30s：遥控<2s②?>可靠性：≥99.9%，安全性：中终端规模：163万（十五五”末） 、带宽：≥130kbps@>业务时延：遥测、遥信<30s；遥控<5s>可靠性：≥99.9%，安全性：中>终端规模：1539万（十五五”末） 有序充电 配电站房监控 、带宽：≥4kbps>业务时延：<10s?>可靠性：≥99.9%，安全性：中>终端规模：272.5万（“十五五”末） >带宽：≥4.5Mbps②>业务时延：遥测、遥信<5S：遥控<1S②可靠性：≥99.9%，安全性：中终端规模：28.6万（“十五五末） 依据文件或数据来源： 目录 引言与背景 新业务与新需求 三、技术演进与案例 四、未来痛点与思考 现有配电通信网的现状与局限 结论：单一传统技术已无法满足新型电力系统对通信的综合需求。光纤虽稳定但部署困难、管理割裂4G公网虽灵活但安全性不足，230M专网虽专用但带宽受限这意味着我们需要一条融合多种优势、具备高适应性的新一代通信演进思路 演进思路SPN（切片分组网）构筑一体化智能管控 构建主配一体化通信网、提升通信网络传输效率、实现“源网荷储”友好协同互动 切片延伸配电，全网精准授时 输配网统一网管、灵活调度 自主可控、带宽演进无优 智能管控，一网通达 主配铺到端网络切片部，确保生产业务与管理业务端到端隔离承载主、配电网端到端部署同步以太&1588V2，使能全网线路精准授时 输配电一体化，统一网管运维：SDN智能算路，为不同业务提供差异化SLA端到端L3调度，流量就近转发智能调度 随流检测，实时感知业务质量，自动定界定位全场景保护，快速收敛，业务高可靠 全系列自主可控：传输接入层10GE/50GE平滑升级，传输汇聚核心50/100GE持续演进：配网GE/10GE组网，ETH光&电接入 演进思路无线虚拟专网的深度应用 网络切片（NetworkSlicing） 双APN（DualAPN） 轻量化5G技术（5GRedCap） 一发双收公专网双链路传输 物理切分·逻辑隔离独享资源·定制服务 模组成本降低50%低功耗·广覆盖·易部箸 依托无线虚拟专网APN一发双收能力，打通公网与专网并行通信通道数据可同时同步上报公网和专网平台一次采集就能同时满足电网和用户服务需求，实现“一次采集、双向服务”，提升业务并行处理效率。 针对中低速率物联网场景的优化方案通过简化终端射频和协议栈设计，降低硬件成本与功耗。使智能配电终端大规模应用成为可能，为泛在电力物联网的全面落地提供了经济高效的连接解决方案。 为配电自动化、电能采集等不同业务场景分配专属网络资源。有效保障业务的安全隔离与服务质量（QoS）实现“一网多用、一网多能”，从底层网络架构上支撑电力业务的灵活扩展与高可靠运行。 演进思路一)HPLC双模构建低压配电物联网 演进思路（四）多源异构网络的立体协同 光纤骨干网·核心承载 5G/4G·弹性延伸 HPLC·泛在物联 承担关键业务与海量数据的高速传输任务，凭借其带宽与时延特性，为继电保护、精准负荷控制等核心电网业务提供物理隔离的高可靠通信底座。 作为有线网络的重要补充，利用公网独立切片技术，实现广域覆盖与灵活部署，解决复杂地形的通信盲区，为配网提供灵活的无线通信保障。 实现海量未端设备的低成本接入高效连接电表、传感器等终端支撑抄表、故障定位与用能管理的规模化、经济性部署。 打造统一的网络管理与智能编排平台 构建“有线保底、无线弹性”的立体协同体系 演进思路（五）一一空天通信探索 解决“通信孤岛”问题 地面通信设施在面对大面积自然灾害时往往很脆弱，形成信息“孤岛”。空天通信通过融合天基、空基的多层次通信资源，构建出无死角、高抗毁性的立体通信网络。在保障指挥调度的同时，通过卫星直联等技术真正为配电自动化信息上传、配微网协同通信提供安全可靠的通道 低轨卫星通信 无人机通信 北斗短报文通信 在地震、洪水等导致地面网络完全中断的极端场景下，传递灾情、下达指挥指令，作为“保底”通信手段 具备快速部署能力的空中通信平台利用机载白组网技术，在短时间内恢复局部区域的通信服务。 利用近地轨道卫星星座，实现低时延高带宽的广域覆盖。突破地理限制提供稳定可靠的卫星直联服务。 核心价值：偏远与灾后的生命线 核心价值：特殊区域的快速组网 核心价值：极端环境的应急通道 典型应用案例分享：骨干SPN+小型化SPN一体化通信 国家电网有限公司STATE GRID 技术方案 项目背景 山东公司已建成全国最大电力SPN传输网，截至26年3月，山东公司已实现地市核心层全覆盖，核心层带宽升至100G。充分发挥其物理隔离、低时延、高可靠的技术优势，构建主配网传输体制一致的通信网，解决主配传输网架关联弱、业务时延不确定、业务隔离度不强、接入网管不统一等问题。 在日照公司选取3个站点作为主节点，另选取6个配网环网柜站点各部署一台配网接入型SPN设备，通过GE接口对接配网DTU，组建环网+单链测试模式，利用省集中服务器管控试点测试设备。 11.在功耗方面 目前配网接入型SPN产品功耗已降至30W左右，能满足环网柜直流供电输出的要求。 12.在尺寸方面 设备大小约为1U，尺寸约为43.6×320.0×210.0mm（高×宽×深），可满足环网柜的安装。 13.在扩展性方面 一台接入型SPN设备支持8个物理端口接入，可以支持同时接入8条线路信号，整机支持16Gbit/s（双向）的交换容量。 安全隔离：用户侧电口隔离，设备内硬件转发资源隔离，网络侧光口隔离 典型应用案例分享：分布式光伏秒级直采直控 项目背景 国家发展改革委136号文明确要求“分布式光伏全量入市调节”。面对电网调峰调频、新能源全量入市等业务发展需求，分布式光伏调控待从分钟级粗放调节向秒级精准调控跨越。累计改造户用光伏267户，非自然人户用169户、一般工商业光伏1248户，改造规模和进度均居全国首位。创新研发的即插即用采集控制棒，改造成本控制在数十元，实现低时延、高可靠调控。 技术方案 面向一般工商业用户“分布集中、环境复杂”的特点，通过Sub-G多信道并发技术，集成多地区运行腔制位用信道多时隙并行采集、自动抗干扰跳频等功能配合国密算法强化安全防护，实现秒级采集控制。 面向自然人用户“分布零散、成本敏感”的特点，研发基于国密算法的“一发双收”技术的通信棒，实现专网与公网并行通信，采集数据同步推送至调度主站和光伏云平台，同时满足电网侧和用户侧业务发展需求。 目录 一、引言与背景 新业务与新需求 三、技术演进与案例 四、未来思考和展望 思考一：配网通信P2M