新能源并網(wǎng)通信綜合解決方案研究

劉鵬

摘 要：文章分析了新能源并網(wǎng)特性及通信業(yè)務(wù)需求，根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范，闡述了為快速滿(mǎn)足新能源并網(wǎng)對(duì)智能中低壓配電通信網(wǎng)的技術(shù)要求，通過(guò)技術(shù)方案研究，按新能源并網(wǎng)電壓等級(jí)，提出了新能源并網(wǎng)通信綜合解決方案。

關(guān)鍵詞：T新能源；并網(wǎng)；通信綜合解決方案

中圖分類(lèi)號(hào)：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）05-0075-03

隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，化石能源長(zhǎng)期占全球能源消費(fèi)統(tǒng)治地位，在一次能源消費(fèi)比例中始終保持在80%左右。在保證經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，也帶來(lái)了溫室氣體濃度增加，全球氣候變暖，極端氣象災(zāi)害事件頻頻發(fā)生。同時(shí)，我國(guó)目前尚處于工業(yè)化中期后半階段，如何發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)，已成為中國(guó)乃至全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨的首要問(wèn)題。

為應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與化石能源消費(fèi)矛盾，在《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》中明確提出，到2015年，中國(guó)非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到11.4%，到2020年非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到15%左右。

因此，分布式能源、新能源等項(xiàng)目在近幾年得以迅猛建設(shè)并接入電網(wǎng)運(yùn)行。但是，由于分布式新能源如風(fēng)力發(fā)電的反調(diào)峰特性、光伏發(fā)電在城市氣象突然變化時(shí)帶來(lái)的負(fù)荷大幅波動(dòng)等特性，目前新能源并網(wǎng)工程設(shè)計(jì)中對(duì)電網(wǎng)二次尤其是通信專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)并沒(méi)有成熟方案，研究新能源并網(wǎng)對(duì)智能中低壓配電網(wǎng)一二次影響，電網(wǎng)通信如何應(yīng)對(duì)新能源、智能電網(wǎng)建設(shè)、配電自動(dòng)化等通信需求已相當(dāng)緊迫。

1 新能源及分布式項(xiàng)目定義

①新能源項(xiàng)目指太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能?xiàng)目。

②分布式項(xiàng)目即利用以上新能源發(fā)電，位于用戶(hù)所在地附近，所生產(chǎn)的電能主要以用戶(hù)自用和就地利用為主，多余電力送入當(dāng)?shù)刂械蛪弘娋W(wǎng)的項(xiàng)目。

2 新能源并網(wǎng)運(yùn)行特性分析

新能源并網(wǎng)運(yùn)行特性：

①風(fēng)能發(fā)電出力的時(shí)空特性、調(diào)峰特性、風(fēng)速風(fēng)頻特性。

②光伏發(fā)電的正調(diào)峰特性，光伏發(fā)電在電源中比例不斷增大時(shí)，城市氣象突然變化時(shí)帶來(lái)的負(fù)荷大幅波動(dòng)。

③生物質(zhì)發(fā)電容量越大、效率越高特性。

④大量風(fēng)電接入改變了電網(wǎng)原有的潮流分布、線路傳輸功率及整個(gè)系統(tǒng)的慣量。

⑤分布式能源接入將增加傳統(tǒng)樹(shù)狀放射形配電網(wǎng)故障點(diǎn)的短路電流，將可能導(dǎo)致配電網(wǎng)繼電保護(hù)通信通道向網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)展。

⑥分布式能源具有安裝靈活、發(fā)展迅速、容量小、數(shù)量多、分散布局的特點(diǎn)。

⑦分布式能源可按容量大小靈活接入220（380） V低壓配電網(wǎng)、10（20、35、110） kV中壓配電網(wǎng)。

3 新能源項(xiàng)目并網(wǎng)管理

按照《南方電網(wǎng)公司關(guān)于進(jìn)一步支持光伏等新能源發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，35 kV及以上電壓等級(jí)新能源項(xiàng)目和10（20） kV及以下非分布式新能源項(xiàng)目由電網(wǎng)企業(yè)對(duì)應(yīng)公司相關(guān)管理規(guī)定提供并網(wǎng)服務(wù)（類(lèi)似常規(guī)電源），10（20） kV及以下分布式新能源項(xiàng)目由各營(yíng)業(yè)窗口統(tǒng)一受理并網(wǎng)申請(qǐng)，居民投資的分布式項(xiàng)目如220（380） V由電網(wǎng)企業(yè)免費(fèi)提供系統(tǒng)接入方案。

4 新能源并網(wǎng)通信方案規(guī)范性引用文件

規(guī)范性引用文件包括：GB 50174-2008電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范、GB/T 19963-2011風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定、國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)令第30號(hào)令電網(wǎng)和電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)規(guī)定、國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì)令第5號(hào)令電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定、DL/T 5344-2006電力光纖通信工程驗(yàn)收規(guī)范、DL/T 5391-2007電力系統(tǒng)通信設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定、DL/T 548-2012電力系統(tǒng)通信站過(guò)電壓防護(hù)規(guī)程、南方電監(jiān)市場(chǎng)[2012]10號(hào)南方區(qū)域發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理實(shí)施細(xì)則（修訂稿）、南方電監(jiān)市場(chǎng)[2012]146號(hào)南方區(qū)域風(fēng)電場(chǎng)參加輔助服務(wù)及并網(wǎng)運(yùn)行管理補(bǔ)充規(guī)定（試行）、Q/CSG 110005-2011南方電網(wǎng)應(yīng)用公網(wǎng)通信技術(shù)規(guī)范、Q/CSG 110008-2011南方電網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)范、廣東電網(wǎng)公司通信管理辦法。

5 新能源并網(wǎng)通信業(yè)務(wù)需求分析

新能源并網(wǎng)通信業(yè)務(wù)需求分析見(jiàn)表1。

根據(jù)新能源并網(wǎng)生產(chǎn)業(yè)務(wù)特性的不同，其對(duì)通信通道的帶寬、時(shí)延、誤碼等性能要求也不同，見(jiàn)表2。

6 新能源并網(wǎng)通信綜合解決方案

新能源主要接入智能電網(wǎng)中低壓配電網(wǎng)，但配電網(wǎng)作為智能電網(wǎng)直接面向客戶(hù)需求的環(huán)節(jié)，需要實(shí)時(shí)監(jiān)控客戶(hù)用電情況，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移負(fù)荷，提高電網(wǎng)供電效率。由于配電網(wǎng)具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、配電設(shè)備數(shù)量龐大、分布廣等特點(diǎn)，由此決定了新能源接入中低壓智能配電網(wǎng)的自動(dòng)化、計(jì)量等二次系統(tǒng)業(yè)務(wù)具有終端站點(diǎn)數(shù)量多、工作環(huán)境惡劣、單點(diǎn)信息量少但數(shù)據(jù)庫(kù)信息量非常龐大的特征。

通過(guò)對(duì)智能配電通信網(wǎng)現(xiàn)狀和智能配電網(wǎng)自動(dòng)化、計(jì)量業(yè)務(wù)需求進(jìn)行綜合分析，采用EPON和工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備的光纖通信技術(shù)、中壓載波技術(shù)和采用TD-LTE的4G無(wú)線通信技術(shù)混合組網(wǎng)的方式，可以靈活快速提供多種接口的通信通道，同時(shí)滿(mǎn)足配網(wǎng)供電質(zhì)量監(jiān)測(cè)、線損分析、負(fù)荷控制及轉(zhuǎn)移、配變監(jiān)測(cè)、用電營(yíng)銷(xiāo)等快速增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)需求。新能源并網(wǎng)通信綜合解決方案按電壓等級(jí)可分為以下幾種。

6.1 35 kV及以上電壓等級(jí)新能源項(xiàng)目和10（20） kV及以

下非分布式新能源項(xiàng)目

6.1.1 通信方式

按電廠等常規(guī)電源通信方案，要求采用與電網(wǎng)技術(shù)體制統(tǒng)一的SDH光傳輸設(shè)備和數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備的光纖通信方式。

6.1.2 設(shè)備配置

①建議隨線路敷設(shè)兩條不同路由光纜，220 kV及以上電壓等級(jí)的架空線路應(yīng)采用OPGW光纜；110 kV及以下電壓等級(jí)架空線路視線路情況優(yōu)先考慮采用OPGW，也可采用ADSS光纜。電廠采用電纜出線時(shí)，應(yīng)隨電力管道敷設(shè)全非金屬型結(jié)構(gòu)的管道光纜，110 kV及以下電壓等級(jí)接入系統(tǒng)電廠每條光纜的光纖數(shù)量宜采用12～24芯。

②為保證繼電保護(hù)、自動(dòng)化等生產(chǎn)實(shí)時(shí)控制業(yè)務(wù)運(yùn)行，要求配置光傳輸設(shè)備、接入設(shè)備、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)設(shè)備、通信直流電源設(shè)備，要求各設(shè)備關(guān)鍵板卡及部件必須具備1？誜1或1？誜N冗余保護(hù)。

6.2 10（20） kV及以下分布式新能源項(xiàng)目

6.2.1 通信方式

按10 kV開(kāi)關(guān)站等智能配電網(wǎng)通信方案，依托電網(wǎng)主干光纖通信網(wǎng)，采用EPON和工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備的光纖通信技術(shù)、中壓載波技術(shù)和采用TD-LTE的4G等無(wú)線通信技術(shù)混合組網(wǎng)的通信方式。

6.2.2 設(shè)備配置

根據(jù)新能源項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)周?chē)h(huán)境、中低壓一次線路條件，如采用光纖通信方式，要求隨線路敷設(shè)12～24芯ADSS、OPLC、全非金屬型結(jié)構(gòu)的管道光纜，配置EPON和工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)備，如采用無(wú)線通信方式，要求配置GPRS或TD-LTE等無(wú)線通信終端設(shè)備，如市區(qū)光纜敷設(shè)困難或無(wú)線環(huán)境惡劣，可采用中壓載波設(shè)備提供通信通道。

6.3 居民投資的分布式項(xiàng)目如220（380） V新能源項(xiàng)目

6.3.1 通信方式

考慮項(xiàng)目點(diǎn)多面廣，單點(diǎn)通信數(shù)據(jù)量少等特點(diǎn)，建議采用GPRS、TD-LTE等無(wú)線通信技術(shù)。

6.3.2 設(shè)備配置

采用GPRS、TD-LTE等無(wú)線通信終端設(shè)備。

6.4 新能源接入中低壓配電通信網(wǎng)綜合解決方案

新能源接入中低壓配電通信網(wǎng)總體拓?fù)鋱D如圖1所示。

①自動(dòng)化業(yè)務(wù)通信通道。自動(dòng)化業(yè)務(wù)通道可采用專(zhuān)線通道（4WE/M模擬通道或64 K數(shù)據(jù)通道）和網(wǎng)絡(luò)通道（調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通道）接入。

②計(jì)量自動(dòng)化業(yè)務(wù)通信通道。計(jì)量自動(dòng)化業(yè)務(wù)通道可采用專(zhuān)線通道（4線E/M模擬通道）和網(wǎng)絡(luò)通道（調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)通道）接入。

③風(fēng)功率預(yù)測(cè)、PMU等生產(chǎn)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)通信通道。風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)經(jīng)二次安全防護(hù)系統(tǒng)與調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入交換機(jī)連接，接入交換機(jī)采用光纜與接入路由器連接，通過(guò)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)形成風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)工作站至中調(diào)主站系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通道。

當(dāng)主控室與通信機(jī)房距離較近時(shí)，可省略接入交換機(jī)，風(fēng)功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)經(jīng)二次安全防護(hù)系統(tǒng)后直接與接入路由器連接。

④繼電保護(hù)、安穩(wěn)業(yè)務(wù)通信通道。建議采用與電網(wǎng)主網(wǎng)相同通信方案，即采用專(zhuān)用光纖通道和復(fù)用光通信（2 M）通道接入方式。

⑤調(diào)度電話(huà)通信通道。建議采用與電網(wǎng)主網(wǎng)相同通信方案，即采用傳輸接入設(shè)備提供通信通道。

⑥光纖通信網(wǎng)承載的智能配電網(wǎng)自動(dòng)化終端DTU通過(guò)FE接口與工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、ONU互聯(lián)，配網(wǎng)自動(dòng)化主站與終端DTU采用104規(guī)約；

⑦電力無(wú)線寬帶專(zhuān)網(wǎng)承載的配網(wǎng)自動(dòng)化終端DTU分兩種模式。

其一，采用RS232串口模式接入安全網(wǎng)關(guān)（232轉(zhuǎn)FE），安全網(wǎng)關(guān)采用FE接口與寬帶無(wú)線終端CPE互聯(lián)，配網(wǎng)自動(dòng)化主站與終端DTU采用101規(guī)約。

其二，采用DTU終端的FE接口接入安全網(wǎng)關(guān)（兩端均為FE接口），安全網(wǎng)關(guān)采用FE接口與寬帶無(wú)線終端CPE互聯(lián)，配網(wǎng)自動(dòng)化主站與終端DTU采用104規(guī)約。

⑧中壓載波承載的配網(wǎng)自動(dòng)化終端DTU通過(guò)RS232接口與從載波互聯(lián)，配網(wǎng)自動(dòng)化主站與終端DTU采用101規(guī)約。

⑨10 kV開(kāi)關(guān)站計(jì)量自動(dòng)化集中器，通過(guò)FE接口與無(wú)線寬帶終端CPE互聯(lián)，計(jì)量自動(dòng)化主站與集中器采用104規(guī)約，接入網(wǎng)方式與配電自動(dòng)化FE接口互聯(lián)模式相同。

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