衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能新型電力系統(tǒng)創(chuàng)新應用

周 全，周 柯，金慶忍，帥智康

（1.湖南大學電氣與信息工程學院，湖南省長沙市 410082；2.廣西電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院，廣西壯族自治區(qū)南寧市 530023）

0 引言

建設數(shù)字中國是推進中國現(xiàn)代化和實現(xiàn)經(jīng)濟社會優(yōu)質、高效發(fā)展的有力支撐和強大引擎［1］。作為能源綠色低碳轉型的關鍵抓手，新型電力系統(tǒng)的信息化能力升級是數(shù)字中國建設的重要一環(huán)，將直接對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定、新能源消納的高效可靠［2-3］以及電力服務的經(jīng)濟優(yōu)質產(chǎn)生影響［4-5］。城區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等人口密集區(qū)域的地面網(wǎng)絡通信服務性能可以基本滿足電力系統(tǒng)日常業(yè)務需要［6-7］，但是僅依賴現(xiàn)有網(wǎng)絡設施和通信模式，新型電力系統(tǒng)全面可觀、精確可測、高度可控的信息化能力建設面臨覆蓋不全、性能不均、韌性不足、結合不深的體系性短板。

1）地面通信網(wǎng)絡覆蓋盲點多，建設、運維成本高。山區(qū)、邊區(qū)、高原、島礁等偏遠地區(qū)的地面通信網(wǎng)絡受地形、氣候等因素影響，存在建設成本高、組網(wǎng)周期長、運行維護難、拓展升級難等問題，導致大量信息覆蓋存在盲點［8-9］，且自然災害、人因事故等會造成信息盲點擴散，難以保障新型電力系統(tǒng)的廣域信息聯(lián)通。

2）地面網(wǎng)絡服務性能不均，難以支撐海量單元接入。新型電力系統(tǒng)中多類型新能源場站成為發(fā)電主體，大量聚集在沙漠、戈壁、荒漠、海洋等區(qū)域，而地面通信網(wǎng)絡主要覆蓋城鎮(zhèn)等人口密集區(qū)［10］，兩者的業(yè)務覆蓋面并不完全重合，并且發(fā)、輸、變、配、用電側的通信網(wǎng)絡服務性能不均衡，難以滿足新型電力系統(tǒng)海量源網(wǎng)荷儲單元并發(fā)接入的高帶寬與實時數(shù)據(jù)雙向傳輸?shù)牡蜁r延要求。

3）地面通信網(wǎng)絡韌性不足，難以支撐應急場景通信需求。地面通信網(wǎng)絡的服務質量易受地震、洪澇、泥石流等自然災害的影響，應急突發(fā)事件造成的通信系統(tǒng)單點失效可能引發(fā)電力系統(tǒng)片區(qū)數(shù)據(jù)損毀或丟失［11］，進而阻礙運行調度、故障排查、恢復等電力業(yè)務的開展，亟需高可靠、易部署的衛(wèi)星寬/窄帶通信備份來保障新型電力系統(tǒng)網(wǎng)絡韌性。

4）衛(wèi)星服務性能受限，垂直業(yè)務應用寬度深度不足。目前，電力系統(tǒng)主要采用中高軌衛(wèi)星服務，而中高軌衛(wèi)星傳輸時延、覆蓋重數(shù)、靈活部署等方面性能相對不足，如衛(wèi)星信號易受地形影響（南山效應）［12］、北斗短報文通信服務吞吐量較小、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)信息時效性不強等，并且地球同步軌道軌位資源日漸枯竭，導致衛(wèi)星服務能力相對有限，難以滿足新型電力系統(tǒng)業(yè)務應用的需求。

商業(yè)航天的迅猛發(fā)展推動衛(wèi)星單位通信成本降低了數(shù)個量級，加速了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設發(fā)展及其應用推廣。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)作為地面通信網(wǎng)絡的拓展及補充，所具備的廣覆蓋、低時延、高帶寬、低成本的特征優(yōu)勢和全天候、全天時的通信、導航、遙感綜合信息服務能力將使其成為新型電力系統(tǒng)建設發(fā)展的重要新質賦能力量，為規(guī)劃運行、態(tài)勢感知、巡視檢修、防災應急等電力業(yè)務提供全方位、多維度的信息化支撐和保障。

新型電力系統(tǒng)與衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)分別是中國能源和通信領域的戰(zhàn)略基礎設施，是支撐數(shù)字中國建設的關鍵基石。推動衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能新型電力系統(tǒng)創(chuàng)新應用［13］，將賦予新型電力系統(tǒng)更多新特征和新場景。構建廣域多維信息流引領優(yōu)化能量流和業(yè)務流，貫通源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)以支撐實現(xiàn)全面可觀、精確可測、高度可控數(shù)字電網(wǎng)建設，使新型電力系統(tǒng)更加綠色高效、柔性開放、安全可靠，對中國能源低碳化、數(shù)字化轉型將產(chǎn)生深遠影響［14-16］。本文系統(tǒng)論述衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能新型電力系統(tǒng)的典型應用場景、關鍵技術、安全模式等，以及構建空天地全面一體、通導遙深度融合的新型電力系統(tǒng)實踐路徑和發(fā)展形態(tài)，旨在推動新型電力系統(tǒng)和衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)深度融合發(fā)展。

1 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)內涵定義、發(fā)展歷程及能力特征

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通過規(guī)?；咧械蛙壭l(wèi)星組網(wǎng)、多元異構衛(wèi)星星座協(xié)同，可以提供全域、全時的通信、導航、遙感等大時空尺度綜合信息服務，是極具發(fā)展?jié)摿蛣?chuàng)新動能的新質賦能綜合應用系統(tǒng)［17-19］。

1.1 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)內涵定義

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是以衛(wèi)星構成的天基信息網(wǎng)絡為主體，以地面設施構成的地基信息網(wǎng)絡為基礎，以航天、通信、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)等技術為支撐的立體化綜合信息網(wǎng)絡。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)由不同軌道、不同類型、不同性能的星座組成，通過星間鏈路連接位于海、陸、空及近地空間的各種地面站和用戶終端，利用星上處理、交互、路由等技術，實現(xiàn)業(yè)務信息的獲取、儲存、傳輸、處理、融合、分發(fā)等，為多元業(yè)務場景提供全覆蓋、全天時、全天候的通信、導航、遙感等大時空尺度綜合信息服務。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)將當前僅覆蓋全球人口密集區(qū)域的地面寬帶通信網(wǎng)絡拓展到覆蓋空天地海全域，并通過巨型星座承載通信、導航、感知等有效載荷，結合地面大數(shù)據(jù)、云邊計算等新型支撐設施，面向各行業(yè)提供更加泛在、彈性、智能的網(wǎng)絡服務和綜合信息保障服務［20］。如圖1 所示，作為天基復雜巨系統(tǒng)，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)具有多種復合功能，憑借其廣覆蓋、高帶寬、低時延的通信能力特征優(yōu)勢，為串聯(lián)多類型衛(wèi)星所提供的傳輸、定位、感知等功能提供核心保障［21］。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)橫向協(xié)同各行業(yè)生產(chǎn)需求，提供優(yōu)質可靠高效的賦能服務；縱向貫通產(chǎn)業(yè)鏈上下游業(yè)務，通過數(shù)據(jù)挖掘和傳感算一體實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈的提質增效。

圖1 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)能力特征與新型電力系統(tǒng)潛在賦能應用領域Fig.1 Capability characteristics of satellite Internet and potential enabling application areas for new power system

典型軌道衛(wèi)星星座如圖2 所示。圖中:極軌道衛(wèi)星的軌道平面穿過地球極點，其組網(wǎng)星座可以實現(xiàn)南北極地區(qū)域的全球覆蓋；傾斜軌道衛(wèi)星的軌道平面與赤道成一定傾斜角度，其組網(wǎng)星座可以對中低緯度重點區(qū)域實現(xiàn)多重覆蓋和性能增強。

圖2 極軌道衛(wèi)星星座與傾斜軌道衛(wèi)星星座Fig.2 Satellite constellations of polar orbit and inclined orbit

1.2 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)在廣義上屬于第6 代無線通信技術（6G）范疇［22-23］，旨在推進空天地海一體化通信體系。如圖3 所示，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展歷程大致可以劃分為起步試點、加速發(fā)展、全面商用3 個階段［24］。

圖3 通信技術與衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程與趨勢Fig.3 Development history and trends of communication technology and satellite Internet

第1 階段:起步試點階段。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的概念在20 世紀90 年代被提出［25］，當時低軌衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座系統(tǒng)規(guī)模小、速率低，而高軌系統(tǒng)容量小、時延高，難以與同步興起的低成本地面移動通信競爭。

第2 階段:加速發(fā)展階段。2010 年前后，受軍民商衛(wèi)星通信用戶規(guī)模擴大的影響，高通量、大容量衛(wèi)星系統(tǒng)單星服務容量實現(xiàn)幾十到上百倍的增長［26］，服務種類逐漸多樣化、多元化。

第3 階段:全面商用階段。在市場需求和技術進步的雙重驅動下，近10 年來涌現(xiàn)出銥星二代、星鏈、一網(wǎng)等新型星座系統(tǒng)，實現(xiàn)了天基通信的移動寬帶化和寬帶移動化［27］。

移動通信技術10 年一代，其首要目的是滿足人和社會的信息化需求，在需求驅動下技術革新呈現(xiàn)信號從模擬到數(shù)字，帶寬從低到高，覆蓋從點到線再到面的發(fā)展趨勢。不斷催生新應用場景，新場景產(chǎn)生新需求，新需求驅動新技術，不斷往復進化。

國外涌現(xiàn)出以星鏈、一網(wǎng)、柯伊柏等為代表的商業(yè)通信衛(wèi)星星座建設熱潮。截至2023 年9 月，星鏈累計發(fā)射低軌衛(wèi)星超5 000 顆，在63 個國家落地并提供寬帶通信服務，活躍用戶數(shù)量突破200 萬。中國提出了多個星座系統(tǒng)建設計劃，如鴻雁、虹云星座計劃等。銀河航天、國電高科、吉利集團等民營公司也開始籌建商業(yè)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座。中國衛(wèi)星網(wǎng)絡集團有限公司作為唯一從事衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)設計、建設、運營的中央企業(yè)，計劃建設高中低軌協(xié)同、極軌傾斜軌配合的由海量衛(wèi)星構成的巨型衛(wèi)星星座，標志著中國衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設運行和商業(yè)應用步入高速發(fā)展軌道。

1.3 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)能力特征

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)由空間段、地面段、應用段組成，如圖4 所示，為新型電力系統(tǒng)提供通信、導航、遙感等大時空尺度綜合信息服務［28］。

圖4 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的主要構成Fig.4 Major components of satellite Internet

1.3.1 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通信

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通信是指利用無線電將通信衛(wèi)星作為中繼站在地面站之間高速率轉發(fā)信息［29］。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的通信技術大多利用衛(wèi)星建立物理連接通道。如圖5 所示，用戶終端將編碼成數(shù)字信號的數(shù)據(jù)用特定頻率通過地面站發(fā)送到衛(wèi)星，衛(wèi)星收到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)轉發(fā)給其他預先確定的地面站。目前，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)主要工作模式有透明轉發(fā)模式和星上路由交換模式兩種。透明轉發(fā)模式是當前商用主流模式，即應用終端與信關站交互，衛(wèi)星只起到鏈路中的中繼功能，是天基的信號轉發(fā)單元，對于鏈路和傳播的信息內容來說，衛(wèi)星是“透明”的，有效規(guī)避了隱私保護等敏感問題，如圖5 中的傳輸路徑1 所示。星上路由交換模式是在提供基礎中繼功能基礎上，賦予衛(wèi)星較強的星上數(shù)據(jù)交換能力，同時支持應用終端并發(fā)接入鏈路，實現(xiàn)數(shù)據(jù)/信息的星上處理、交換、路由等功能，如圖5 中傳輸路徑2 和傳輸路徑3 所示。在星上路由交換模式下，傳輸路徑2 和3 的選擇主要由星上數(shù)據(jù)/信息處理能力決定，即傳輸路徑2 是當前星上處理能力受限約束下的折衷，借助地面信關站的算力實現(xiàn)內容的分發(fā)路由；傳輸路徑3 是未來衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)在具備高性能計算能力后，實現(xiàn)星間自主智能路由的方式。與傳輸路徑2 相比，傳輸路徑3 時效性更強、隱私性更好，有助于實現(xiàn)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務的個性化、軟件化定義。在新型電力系統(tǒng)中，出于隱私保護和信息安全考慮，將采取透明轉發(fā)與星上路由交換的混合模式來平衡信息傳輸?shù)臅r效性和安全性［30-31］。圖中:傳輸路徑1 為①-②-③，即發(fā)出終端-衛(wèi)星1-信關站-外部網(wǎng)絡-接收終端1；傳輸路徑2 為①-②-④-⑥，即發(fā)射終端-衛(wèi)星1-信關站-衛(wèi)星2-接收終端2；傳輸路徑3 為①-⑤-⑥，即發(fā)射終端-衛(wèi)星1-衛(wèi)星2-接收終端2。

圖5 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通信Fig.5 Communication of satellite Internet

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)中大量低軌衛(wèi)星的引入可以實現(xiàn)重點區(qū)域的多重信號覆蓋，并提供更高帶寬資源。同時，較低軌道位置使信號傳輸時延大幅減少，顯著提高通信實時性。與傳統(tǒng)高中軌衛(wèi)星星座相比，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可以提供更廣覆蓋、更高帶寬、更低時延的語音通信、數(shù)據(jù)傳輸和寬帶接入等互聯(lián)網(wǎng)信息服務，支撐新型電力系統(tǒng)實時監(jiān)測與智能控制。

1.3.2 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)導航

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)導航是通過在軌衛(wèi)星不斷向地面廣播、發(fā)送特定頻率，并加載一些特殊定位信息從而實現(xiàn)目標的定位、導航和授時，如圖6 所示。

圖6 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)導航Fig.6 Navigation of satellite Internet

衛(wèi)星上搭載精確的原子鐘和廣播設備，用于發(fā)送定位和時間信息，用戶終端設備通過其內置的衛(wèi)星接收設備接收來自衛(wèi)星的信號。衛(wèi)星信號中包含了衛(wèi)星的時間戳和位置信息，通過計算不同衛(wèi)星信號的傳播時間，確定設備與每顆衛(wèi)星的距離，用戶終端設備通過距離信息進行三角測量，以確定自身的位置。目前，全球四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)包括中國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（BeiDou navigation satellite system，BDS）、美 國 的 全 球 定 位 系 統(tǒng)（global positioning system，GPS）、俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星導航系統(tǒng)（globalnaya navigatsionnaya sputnikovaya sistema，GLONASS）和歐洲的伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)。此外，天基增強系統(tǒng)通過大量位置已知的差分站獲得偽距、衛(wèi)星播發(fā)的相位等原始定位數(shù)據(jù)并發(fā)至主控站進行計算，得到的定位修正信息發(fā)送給衛(wèi)星，再將修正信息播發(fā)給用戶，從而提高定位的精度。地基增強系統(tǒng)則是通過基準站將采集到的觀測數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，使用網(wǎng)絡實時動態(tài)定位技術處理后向用戶發(fā)送修正數(shù)據(jù)，實現(xiàn)厘米級、亞米級的增強服務。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)中大量低軌衛(wèi)星的引入可以彌補衛(wèi)星導航系統(tǒng)在信號衰減和播發(fā)速率低的缺陷，利用傳輸距離短的優(yōu)勢減少信號損耗，并且將低軌通信衛(wèi)星作為中繼播發(fā)導航衛(wèi)星信息實現(xiàn)導航信息的天基增強，聯(lián)合星載數(shù)據(jù)與地面觀測基站，為位置感知、導航領域提供更高定位精度，拓展新型電力系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)等應用。

1.3.3 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)遙感

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)遙感是通過搭載光學、雷達、紅外、微波等不同類型的有效載荷，將捕捉到的地球表面電磁輻射等數(shù)據(jù)轉換成數(shù)字信號傳輸?shù)降孛婵刂普净驍?shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)到達地面后，進行糾正傳感器誤差、大氣校正、幾何校正等處理，確保數(shù)據(jù)的準確性和一致性［32］，可實現(xiàn)電力基礎設施監(jiān)測、線路巡檢等，如圖7 所示。衛(wèi)星遙感系統(tǒng)分為遙感衛(wèi)星分系統(tǒng)、地面測控分系統(tǒng)、地面運控分析圖、地面應用分系統(tǒng)，其中，遙感衛(wèi)星分系統(tǒng)由有效載荷與支持平臺構成，也被稱為空間段；地面測控分系統(tǒng)、地面運控分系統(tǒng)和地面應用分系統(tǒng)統(tǒng)稱為地面段，分別用來監(jiān)視在軌衛(wèi)星的工作狀態(tài)、綜合管理衛(wèi)星遙感任務、處理各類遙感數(shù)據(jù)并進行質量評定。

圖7 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)遙感Fig.7 Remote sensing of satellite Internet

在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)中，大量低軌衛(wèi)星的引入可以實現(xiàn)快速、可靠、實時的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)傳輸、共享［33］，提升遙感數(shù)據(jù)分發(fā)速率和遙感任務的實時響應速度，提高空間、時間分辨率。通過擁有強大星上智能處理能力的星間鏈路，將多星協(xié)同聯(lián)動，完成多顆衛(wèi)星同時處理多個任務，如對地觀測、收發(fā)信息、信息處理等任務，為地面集中處理數(shù)據(jù)節(jié)省時間，達到空間信息直達用戶的目的。

1.3.4 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通導遙融合賦能應用

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的通導遙融合是指同時提供定位、導航、授時、遙感、通信多種服務和功能的一體化天基信息服務系統(tǒng)［34］，通過一星多用、多星組網(wǎng)、天地互聯(lián)技術提升遙感信息粒度、導航定位精度、通信覆蓋范圍和服務能力。遙感信息可實現(xiàn)分米級空間分辨率、分鐘級時間分辨率；導航服務可實現(xiàn)分米級定位；通信可實現(xiàn)全球話音、圖像和視頻覆蓋。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的主要波段與各波段典型功能［35］如表1 所示，各業(yè)務所涉及波段存在交叉重疊，是地面通信網(wǎng)絡在偏遠地區(qū)與特殊場景下的優(yōu)勢補充和有力競爭。表2 為通導遙融合的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)在通信可靠性、精確性、時效性等性能指標上與當前電力系統(tǒng)所應用的地面通信網(wǎng)絡的對比結果，凸顯了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的技術優(yōu)勢和成本優(yōu)勢。

表1 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)主要頻率波段與業(yè)務Table 1 Main frequency bands and services of satellite Internet

表2 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與地面網(wǎng)絡的性能對比Table 2 Performance comparison of satellite Internet and terrestrial network

2 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能新型電力系統(tǒng)創(chuàng)新應用

新型電力系統(tǒng)是信息物理耦合的復雜系統(tǒng)，在廣域空間內，新型電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)表現(xiàn)出顯著的數(shù)據(jù)異構多元、時空尺度多樣、指控需求頻繁等特征。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)基于衛(wèi)星構建了有限帶寬、有限資源和有限功能的廣域信息采集和處理模式。然而，在海量分布式單元接入新型電力系統(tǒng)后，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的衛(wèi)星應用范式與衛(wèi)星服務能力難以滿足新型電力系統(tǒng)的精細化運行需求。

空天地一體化是新型電力系統(tǒng)精細運行的重要支撐，而衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)是實現(xiàn)空天地一體化，將精細運行貫徹至新型電力系統(tǒng)結構、業(yè)務和控制的新質賦能力量。如圖8 所示，在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通導遙融合的支撐下，新型電力系統(tǒng)將實現(xiàn)廣域智慧無人作業(yè)體系升級迭代，代替現(xiàn)有人工執(zhí)行中的高危性、重復性、適應性業(yè)務，支撐電力系統(tǒng)高效化、智能化運行，即帶電作業(yè)等高危性業(yè)務、絕緣保護檢修等重復性業(yè)務和極端氣候下運維等適應性業(yè)務將由無人機、智能傳感器等無人裝備完成，促進新型電力系統(tǒng)整體高效化、智能化轉型升級，為其迭代提質增效。

圖8 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能新型電力系統(tǒng)的典型應用場景Fig.8 Typical application scenarios of satellite Internet enabling new power system

2.1 衛(wèi)星應用現(xiàn)狀

當前電力系統(tǒng)應用的衛(wèi)星服務主要由中高軌衛(wèi)星提供，以導航授時為主，遙感業(yè)務次之，通信業(yè)務較少，通導遙應用服務分立，雖已覆蓋電力系統(tǒng)發(fā)、輸、變、配、用電等多個應用環(huán)節(jié)，但仍處于試點試用階段［35-38］，尚未推廣滲透電網(wǎng)態(tài)勢感知、決策分析、巡視檢修、防災應急等新型電力系統(tǒng)核心業(yè)務流程，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)新能力與新型電力系統(tǒng)新需求未深度融合。

2.1.1 衛(wèi)星通信電力應用現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)通過衛(wèi)星通信傳輸短報文信號，在輸電線路、桿塔監(jiān)測巡線等特殊場景下，目前已有部分地區(qū)為電力系統(tǒng)運維檢修人員配備了北斗指揮機、北斗天通手機和北斗短報文平板終端等野外通信裝備作為常規(guī)地面通信的補充，借助北斗短報文通信功能實現(xiàn)通信的基礎備份［39］。2023 年4 月，云南電網(wǎng)有限公司在偏遠山區(qū)通過衛(wèi)星通信終端實時傳輸輸電桿塔監(jiān)測視頻圖像信號，實現(xiàn)了與電網(wǎng)監(jiān)控中心的準實時通信。

新型電力系統(tǒng)中，傳統(tǒng)電力業(yè)務通信需求仍舊強勁，大規(guī)模分布式、間歇性、隨機性的光伏、風電等電源裝備與電動汽車充電樁、空調等柔性負荷以指數(shù)級增長態(tài)勢接入，新型電力系統(tǒng)的觀、測、調、控目標參與主體和參數(shù)維數(shù)大幅增加，通信速率和帶寬需求成倍提升。目前，電力系統(tǒng)利用高軌衛(wèi)星通信傳輸?shù)臄?shù)據(jù)結構單一、傳輸速率慢、數(shù)據(jù)量少、通信成本高，難以滿足新型電力系統(tǒng)的運行需求。

2.1.2 衛(wèi)星導航電力應用現(xiàn)狀

衛(wèi)星導航服務包含定位和授時，在當前電力系統(tǒng)中應用有限［40-41］。授時功能為同步相量測量單元（phasor measurement unit，PMU）提供了廣域的時間同步信號，在定點監(jiān)測和巡視檢修業(yè)務中，基于BDS 提供的位置與時間信息，在地質災害多發(fā)的高危地帶輸電線路和桿塔布置傾斜傳感器以監(jiān)測姿態(tài)信息。對于輸電廊道的巡檢，基于衛(wèi)星導航通過與地面基準站信號融合實現(xiàn)巡檢無人機的亞米級定位和自主起降。在配電網(wǎng)層面，衛(wèi)星導航提供的對時、授時服務為配電自動化系統(tǒng)提供時空信息基準，實現(xiàn)對故障設備定位和告警。

隨著新型電力系統(tǒng)數(shù)字化、信息化程度的進一步提升，無人作業(yè)、智慧作業(yè)需求激增。當前的衛(wèi)星導航在提供精確服務時依賴實時動態(tài)差分（realtime kinematic，RTK）技術來實現(xiàn)地面基準站的信號校正與增強，容災備份能力較弱。在缺乏地面基準站信號的廣大海島、山區(qū)等偏遠地區(qū)，衛(wèi)星導航定位和授時精度難以保障無人智慧作業(yè)的需求。

2.1.3 衛(wèi)星遙感電力應用現(xiàn)狀

衛(wèi)星遙感的電力應用主要集中在規(guī)劃和監(jiān)控層面，包括電力線路設計、電力作業(yè)地址監(jiān)控、山火監(jiān)測、冰雪災害預警等。衛(wèi)星遙感為電力系統(tǒng)提供了多種空間分辨率、時間分辨率和光譜分辨率的對地觀測數(shù)據(jù)［42］，基于此進行輸電線路設計可有效避開泥石流、滑坡、洪澇等地質災害易發(fā)區(qū)，保證電力設施安全穩(wěn)定運行［37-38］。在電力系統(tǒng)運行階段，衛(wèi)星遙感通過監(jiān)測電力設備和供電系統(tǒng)的熱紅外輻射，發(fā)現(xiàn)異常熱點、覆冰、山火等災害，及時開展災害預警處理工作［43-46］。

衛(wèi)星遙感視點高、視域廣、時間延續(xù)性好，然而，當前衛(wèi)星遙感多來自極軌道衛(wèi)星，成像時間間隔長、衛(wèi)星數(shù)據(jù)下行速率慢、數(shù)據(jù)空窗期明顯。新型電力系統(tǒng)需要調度和控制大量靈活的源荷單元，目前的衛(wèi)星遙感服務能力難以滿足新型電力系統(tǒng)對遙感圖像隨用隨取的需求，將制約正常運行場景下系統(tǒng)精細、高效運行控制以及應急防災場景下系統(tǒng)的供電保障與快速恢復。

2.2 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能新型電力系統(tǒng)典型場景

相比于傳統(tǒng)衛(wèi)星網(wǎng)絡，高中低軌協(xié)同、極軌傾斜軌配合的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，具有廣覆蓋、低延時、高帶寬、低成本等特征，具備前所未有的大時空新質賦能潛力以支撐新型電力系統(tǒng)空天地一體、通導遙融合的信息化建設能力。廣覆蓋、低延時廣域衛(wèi)星通信能力之于導航，可擴容單簇導航信號信息量、縮短導航信號傳輸延時，提高導航精度、速度與可用性；廣覆蓋、低延時衛(wèi)星通信能力之于遙感，基于星間/星地鏈路高帶寬、大容量的傳輸特點，可提高遙感圖像、視頻等信息傳輸效率與廣播分發(fā)能力。高精度、快速的衛(wèi)星導航能力之于通信，可以通過精準授時同步傳輸數(shù)據(jù)，降低傳輸過程對數(shù)據(jù)質量的影響，通過精確衛(wèi)星定軌與地面終端定位實現(xiàn)天基中繼、傳輸鏈路、地面終端等資源合理配置；高精度、快速衛(wèi)星導航能力之于遙感，可提高遙感衛(wèi)星星上處理能力，降低其對地面測控站的依賴，縮短遙感賦能新型電力系統(tǒng)應用的服務延時。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通過在新型電力系統(tǒng)規(guī)劃建設、預測調度和運行控制等領域以中繼到站、區(qū)域回傳、移動通信、混合多播等方式實現(xiàn)多維度賦能，為新型電力系統(tǒng)態(tài)勢感知、巡視檢修、防災應急等典型場景提供全新視角及解決方案，如圖9 所示。新型電力系統(tǒng)建設過程中，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的賦能將主要針對極熱無風、晚峰無光、大裝機、小電量等新能源固有屬性以及現(xiàn)有技術條件面臨的“傳不到、看不到、定不準”的問題，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的賦能的過程是全面且漸進的，實現(xiàn)各電力業(yè)務與性能“傳得好、看得清、定得精”的本質提升，以支撐新型電力系統(tǒng)信息化能力轉型升級。

圖9 新型電力系統(tǒng)“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)+”典型應用場景Fig.9 Typical application scenarios of “satellite Internet+” for new power system

2.2.1 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能電力系統(tǒng)規(guī)劃

在電力系統(tǒng)向新型電力系統(tǒng)發(fā)展和轉變的過程中，海量的新能源、柔性負荷接入系統(tǒng)，深刻改變了電力系統(tǒng)源網(wǎng)荷儲各環(huán)節(jié)的動態(tài)和整體系統(tǒng)的運行模態(tài)，進而促使新型電力系統(tǒng)在規(guī)劃時需要將新能源出力特性與地理位置信息相結合，并進行綜合考慮，從而實現(xiàn)規(guī)劃的優(yōu)化［47-49］。借助衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通導遙的融合服務能力，新型電力系統(tǒng)能夠積累包括衛(wèi)星遙感圖像、低空遙感圖像、新能源場站現(xiàn)場視頻等音視頻數(shù)據(jù)、高精度位置信息、廣域同步時間標簽、輸配網(wǎng)線路拓撲等時空標識、細粒度高同步性發(fā)電數(shù)據(jù)、負荷用電數(shù)據(jù)等準實時數(shù)據(jù)在內的多元異構數(shù)據(jù)?；谛l(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)提供的分布在大時空尺度下的多元異構數(shù)據(jù)是推動新型電力系統(tǒng)規(guī)劃向需求智能化形成、方案自適應生成、決策自動化迭代、人機簡易化協(xié)同［48］升級的基礎和關鍵。

1）多元環(huán)境數(shù)據(jù)支撐規(guī)劃決策。新型電力系統(tǒng)在規(guī)劃不同類型的新能源場站和線路時面臨的主要挑戰(zhàn)是缺乏歷史數(shù)據(jù)，從而造成規(guī)劃決策缺乏可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。融合衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)提供的米級到百千米級分辨率氣象數(shù)據(jù)，新型電力系統(tǒng)能夠積累細粒度、高質量時空數(shù)據(jù)，形成海量豐富優(yōu)質數(shù)據(jù)庫，支撐深度學習等先進方法的訓練和應用。在擬建設的新能源場站周圍布置邊坡檢測傳感器等裝備同時接收BDS 與低軌通信衛(wèi)星的定位授時信號，實現(xiàn)天基定位增強，實時監(jiān)控地質變化。

2）動態(tài)數(shù)字地圖支撐線路選址。沙戈荒等偏遠地區(qū)往往蘊含著較為豐富的可再生能源資源，在偏遠地區(qū)建設大規(guī)模新能源場站需要解決的重要問題是電能的可靠外送問題。在規(guī)劃外送線路的選址時，首先需要掌握詳細且精確的地理信息以規(guī)避自然災害頻發(fā)地段。通過在候選線路附近部署地質、氣象傳感器，借由衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)對BDS 信號、GPS 信號進行定位增強，形成時序的高精度地理信息，并通過衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的全域通信能力回傳，構成點狀數(shù)據(jù)圖［50］，由此可以引入黏菌算法、深度學習算法等先進工具計算計及區(qū)域內氣象與地理條件差異的優(yōu)化線路選址［51］。

2.2.2 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能電力態(tài)勢感知

廣覆蓋、低成本的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通導遙服務是助力電力系統(tǒng)常規(guī)業(yè)務升級與優(yōu)化的新型手段。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通導遙融合賦能新型電力系統(tǒng)，是負荷需求智能感知、新能源發(fā)電預測的輸入引擎，是構建大規(guī)模傳感網(wǎng)絡、實現(xiàn)電網(wǎng)狀態(tài)全面感知的關鍵樞紐，是電力設備及平臺運維全面實現(xiàn)智慧無人化管控的技術支點。

1）高可靠、高精度授時。融合低中高軌衛(wèi)星導航能力的高可靠、高精度授時是數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)幕A前提。一方面，4 種全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（global navigation satellite system，GNSS）、低軌導航衛(wèi)星、低軌通信衛(wèi)星網(wǎng)絡授時互為備用，形成“4+1+1”的多模高可靠授時模式，在新型電力系統(tǒng)需求側配置多系統(tǒng)導航信號接收終端。當衛(wèi)星無線電導航業(yè)務（radio navigation satellite service，RNSS）導航信號收發(fā)正常時，地面終端同時接收4 種典型GNSS 信號，實現(xiàn)多系統(tǒng)多頻段聯(lián)合解算。當授時對象上空無中高軌可見星、RNSS 導航信號因地貌遮擋不可達、RNSS 導航信號因云霧折反射衰減時，地面終端將迅速切換至低軌衛(wèi)星自主授時或低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡授時模式，避免單一模式授時失效，影響新能源場站數(shù)據(jù)采集質量、水電機組開停機同步性等性能。另一方面，基于GNSS 精密單點定位技術，形成納秒級鐘差解算精度授時方案，支撐新型電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集層獲取時間同步誤差小的高可用性數(shù)據(jù)資源，數(shù)據(jù)傳輸層進行分時隙數(shù)據(jù)吞吐與傳送，避免出現(xiàn)通信信道業(yè)務碰撞現(xiàn)象，實現(xiàn)數(shù)據(jù)快速回傳與轉送［52］。

2）新形態(tài)感知。作為衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通導遙服務融合賦能新型電力系統(tǒng)的產(chǎn)物，新形態(tài)感知覆蓋發(fā)、輸、配電等多個重要環(huán)節(jié)。在發(fā)電側，風電、光伏等新能源逐漸成為新型電力系統(tǒng)的發(fā)電主體，除常規(guī)電壓、電流等電氣傳感網(wǎng)絡外，還需構建面向新能源場站片區(qū)微氣象地理區(qū)域、地理環(huán)境監(jiān)測氣象傳感網(wǎng)絡，涉及風速、風向、溫度、濕度、氣壓、降雨、輻射等氣象數(shù)據(jù)的實時采集，實現(xiàn)新能源發(fā)電安排、功率控制、預測、暫態(tài)穩(wěn)定趨勢等態(tài)勢的感知［53］。在輸變電側，一方面，基于高可靠授時的PMU 形成線路潮流、開關狀態(tài)、母線電壓幅值、相位等電氣信息采集層；另一方面，基于衛(wèi)星遙感終端、巡檢無人機、桿塔監(jiān)控終端等形成輸電線路走廊空天地協(xié)同信息采集層，實現(xiàn)線路覆冰、導線微風振動、導線溫度與弧垂、輸電線路風偏、桿塔傾斜、絕緣子污穢等狀態(tài)感知。在配電側，基于融合衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)高可靠授時與高帶寬、低延時通信技術，研發(fā)具備同步采樣、高吞吐通信、邊緣計算等能力的微型同步相量測量單元（micro-phasor measurement unit，μPMU），獲取配電側點、線、面不同維度的同步時標數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對配電網(wǎng)分布式電源、電動汽車、儲能等柔性設備的實時監(jiān)測，以及配電臺區(qū)拓撲、電能質量等系統(tǒng)狀態(tài)的動態(tài)感知。

3）多維異構廣域數(shù)據(jù)分析與智能決策?；谛滦碗娏ο到y(tǒng)感知層獲取的電氣數(shù)據(jù)（如電壓、電流等）、環(huán)境數(shù)據(jù)（如場站所處微氣象、地理信息等）以及海量運行數(shù)據(jù)（如設備狀態(tài)、臺賬、網(wǎng)架拓撲、用戶用能信息等），衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)可覆蓋全業(yè)務區(qū)域，確保數(shù)據(jù)的實時傳輸與共享。將高質量的數(shù)據(jù)集成到分析系統(tǒng)中，使機器學習算法更好地處理這些數(shù)據(jù)，實現(xiàn)智能決策，構建反映新型電力系統(tǒng)物理機制和數(shù)學原理的智能監(jiān)測、判別及預測技術體系。

人工智能監(jiān)測判別方面包括電力系統(tǒng)低頻振蕩、電壓或頻率越限、短路故障等大小擾動監(jiān)測、電網(wǎng)電壓、功率、頻率安全穩(wěn)定態(tài)勢感知等；預測方面包括母線負荷預測、系統(tǒng)負荷預測、新能源出力預測等功能模塊；調度方面包括故障恢復、秒級調度、機組組合等系統(tǒng)決策；交易方面包括電價預測、虛擬電廠調度、競價決策、電力市場用能分析、網(wǎng)絡安全防護等系統(tǒng)應用［54］。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通過實時通信、數(shù)據(jù)高質量傳輸和全球覆蓋，為多維異構廣域數(shù)據(jù)分析與智能決策提供強有力支撐，提高電力系統(tǒng)的效率、安全性和可靠性。

2.2.3 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能電力巡視檢修

新型電力系統(tǒng)巡視檢修是掌握電力設備運行狀況、消除設備缺陷和異常情況的重要手段。目前，巡視工作仍依賴人工完成，對作業(yè)人員巡視經(jīng)驗要求高，且在環(huán)境惡劣地區(qū)開展巡視工作難度大；帶電檢修作業(yè)安全防護智能化程度低，作業(yè)空間絕緣安全防護主要依賴于作業(yè)前安全距離校核，缺少作業(yè)中的實時安全監(jiān)測與預警，作業(yè)風險高。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通導遙服務能力有助于推動新型電力系統(tǒng)巡視檢修的智慧化發(fā)展，突破巡視無人化與帶電檢修安全防護智能化瓶頸，為新型電力系統(tǒng)設備穩(wěn)定性及可靠性提升賦能。

1）無人化巡視作業(yè)?；谳旊娋€路巡視歷史數(shù)據(jù)，利用模式識別、機器學習等手段挖掘巡視異常數(shù)據(jù)，依據(jù)風險水平劃分高、中、低風險巡視區(qū)域。不同風險區(qū)域設定不同巡視周期，高風險巡視區(qū)域巡視周期最短，中風險巡視區(qū)域次之，低風險巡視區(qū)域巡視周期最長。在作業(yè)過程中，利用無人機搭載攝像頭、紅外檢測儀、電場傳感器等設備，觀測、檢測線路本體、附屬設施及線路保護區(qū)出現(xiàn)的缺陷或隱患，掌握線路運行狀況。利用衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)高精度定位功能模塊與地理信息系統(tǒng)提供精確實時位置信息的功能，規(guī)劃無人機巡視作業(yè)路徑，在實現(xiàn)無人機智能操控的同時也有助于提升巡視精度。在無通信基站或通信信號較弱的偏遠地區(qū)，利用衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)廣覆蓋通信的功能，構建作業(yè)現(xiàn)場和遠端控制中心的信息雙向傳輸路徑，實現(xiàn)新型電力系統(tǒng)無人化巡視作業(yè)的操控和巡視數(shù)據(jù)的傳輸［13］。

2）帶電檢修安全防護智能化。利用三維點云技術構建待檢修輸電桿塔與線路的三維模型，基于帶電作業(yè)間隙安全評估模型計算全工況下最大作業(yè)危險率，初步評估帶電作業(yè)的風險。利用衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)導航能力，基于RTK 技術獲取作業(yè)過程中作業(yè)人員軀干及四肢的精確定位?；谖恢脺y量數(shù)據(jù)，利用安全評估模型計算實時作業(yè)危險率，評估當前狀態(tài)是否處于危險狀態(tài)，實現(xiàn)帶電檢修作業(yè)過程中的實時安全監(jiān)測和預警，提升帶電作業(yè)的安全性。

2.2.4 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能電力防災應急

中國輸電線路覆蓋面積廣、輸送距離長，途經(jīng)地區(qū)地形復雜、高程懸殊、氣象多變，自然災害導致輸電線路故障的事故時有發(fā)生。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)廣覆蓋的優(yōu)勢可以有效支撐輸電線路全域災害監(jiān)測預警，并為自適應應急通信提供保障。

1）災害監(jiān)測預警。以輸電走廊地質和山火災害為例，中國西南地區(qū)喀斯特地質地貌和復雜氣候環(huán)境導致的泥石流、山體塌方災害頻發(fā)，對輸電線路基礎造成了嚴重威脅，近年來已發(fā)生多次地質災害造成的桿塔受損的事故。中國大量輸電線路穿過高山峻嶺地帶，部分地區(qū)因雷擊、春耕燒荒等因素導致山火頻發(fā)，輸電走廊山火對線路安全性造成了較大危害。近年來，由山火引發(fā)的輸電線路跳閘事故逐年增多，山火引起的特高壓線路跳閘事故也已發(fā)生多次。通導遙融合衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能下，新型電力系統(tǒng)可以實現(xiàn)高精度電力山火預警與緊急控制以及強適應物理信息網(wǎng)絡解列、重構與恢復［55］。針對地質和山火災害的高風險區(qū)域，基于災害歷史數(shù)據(jù)、無人機巡航時間等多維度數(shù)據(jù)合理部署無人機基站位置，利用自組網(wǎng)技術構建無人機群監(jiān)測-通信一體化協(xié)同網(wǎng)絡，實現(xiàn)無人機監(jiān)測覆蓋效率最大化。針對地質和山火災害的特點，無人機裝備有用于地質探測的三維建模采集設備或用于火點識別的紅外探測儀，通過三維模型結構分析技術或火點圖像識別技術，評估輸電走廊受災情況。利用衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的通導遙融合應用能力，合理規(guī)劃無人機群作業(yè)路徑，并傳輸高帶寬圖像數(shù)據(jù)或低帶寬評估數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全天候無人化災害監(jiān)測預警。

2）自適應應急通信保障?？仗斓匾惑w化通信融合天基衛(wèi)星寬帶通信、空基無人機中繼和地面移動通信等多分立通信網(wǎng)絡，集成衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)覆蓋面廣、通信延時低、應急反應速度快等天然優(yōu)勢，可在地震、暴雪等嚴重自然災害沖擊有線電力通信網(wǎng)絡終端或通信設備損害時，快速構建應急通信閉環(huán)，在電力搶修人員進駐恢復供電過程中提供實時可靠的信息支撐，以最快速度完成災區(qū)信息實時采集、傳輸、感知與處理，為電力供應快速恢復提供高可靠的通信保障。

2.2.5 星地融合典型系統(tǒng)應用

中國大陸、島嶼海岸線總長度超過32 600 km，海洋資源豐富，并且荒漠化土地面積占中國國土總面積的27%。由于其特殊地理環(huán)境與資源開發(fā)價值，海底科學觀測網(wǎng)、沙戈荒新能源場站將是未來衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能新型電力系統(tǒng)的“試驗田”。

1）海底科學觀測網(wǎng)。如圖10 所示，面向海洋全方位綜合感知的海底科學觀測網(wǎng)包括空天地海一體化網(wǎng)絡涵蓋衛(wèi)星通信、海上無線通信、岸基移動通信和水下無線通信等分立通信網(wǎng)絡。海底科學觀測網(wǎng)作為人類建立的第3 種地球科學觀測平臺，地面電力、通信不可達，需高價鋪設海底光電復合纜實現(xiàn)電力供應、通信傳輸。海底直流供配電系統(tǒng)為海底觀測網(wǎng)的供能保障，其安全穩(wěn)定運行至關重要，尤其是以空天地海一體化網(wǎng)絡為多層次感知載體的海底直流供配電系統(tǒng)故障診斷與預測、維修保障［56］。

圖10 海底科學觀測網(wǎng)空天地海一體化網(wǎng)絡Fig.10 Air-space-ground-sea integrated network for Seabed scientific observation network

海底直流供配電系統(tǒng)基于空基、天基、岸基、海基等分立多點網(wǎng)狀通信架構，形成“分支單元→海面浮標→無人機中繼→衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)→地面運控中心”數(shù)據(jù)傳輸閉環(huán)，并以此為“絲”，獲取海量多維系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)地面運控中心的“懸絲診脈”式故障實時診斷和短期預測。海面浮標、空基中繼通過衛(wèi)星導航定位自身位置并獲取相鄰中繼位置信息后進行最優(yōu)自組網(wǎng)，可進一步提升空天地海一體化網(wǎng)絡的韌性、抗擾性，確保系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)優(yōu)質安全。判別并定位海底直流供配電系統(tǒng)故障后，地面運控中心通過衛(wèi)星導航獲取運維船只與人員位置等局部定點信息，結合衛(wèi)星遙感圖像獲取當前時刻海面氣象信息與運維設備、運維人員的分布情況，制定安全快速的運維建議和策略，縮短海底觀測網(wǎng)停電時長，為海底全天候、實時、高分辨率多維立體觀測提供電力保障。

2）沙戈荒新能源場站。沙戈荒地區(qū)多位于海拔高度1 000 m 以上，土地平坦，風光資源條件優(yōu)越，具有得天獨厚的風光儲綜合開發(fā)的資源條件，如圖11 所示。在電源側，沙戈荒大型新能源場站所在處自然條件惡劣，光照強、風沙多、溫差大，已出現(xiàn)基礎沉降、沙塵遮擋、設備衰減、組件熱斑、支架松動等系列問題，運維成本高、難度大［57］；在電網(wǎng)側，輸電走廊橫跨東西，地理環(huán)境復雜，狀態(tài)監(jiān)測、智能檢修難度大。

圖11 沙戈荒新能源場站“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)+”應用Fig.11 “Satellite Internet+” application in desert-gobiwasteland new energy station

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能服務主要涵蓋強不確定性新能源出力快速準確預測、數(shù)字化安全監(jiān)測檢修。一方面，依托衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)遙感、通信服務能力，實現(xiàn)場站周圍環(huán)境溫度、濕度、風速、太陽輻射等高分辨率氣象數(shù)據(jù)預測，結合大模型智慧學習能力，構建面向中短期凈負荷預測的歷史氣象數(shù)據(jù)庫與高精度預測模型，以提升“雙高”新型電力系統(tǒng)運行規(guī)劃與調度響應能力；另一方面，由于其所處自然條件惡劣，光照強、風沙多、溫差大，容易出現(xiàn)基礎沉降、沙塵遮擋、設備衰減、組件熱斑、支架松動等系列問題，依托衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)遙感、通信服務能力，融合物聯(lián)網(wǎng)傳感、圖像識別、移動互聯(lián)技術，可實現(xiàn)升壓站、太陽能光伏板、風力發(fā)電機等站內作業(yè)區(qū)域數(shù)字化監(jiān)控，提高場站寬范圍安全感知、交互與自主能力?；趫稣咎旎b感衛(wèi)星成像、空基無人機攝像、地面監(jiān)控等多維立體遙感觀測數(shù)據(jù)采集和云端分析結果，可指導場站級智能巡檢機器人完成常規(guī)巡視、故障巡視等智慧無人化作業(yè)，降低運維成本和難度。

表3 總結了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能新型電力系統(tǒng)的典型應用，梳理了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通導遙服務在發(fā)、輸、變、配、用、調度等電力系統(tǒng)關鍵環(huán)節(jié)的典型業(yè)務場景。以輸電環(huán)節(jié)巡視檢修為例，在輸電業(yè)務區(qū)域，遙感衛(wèi)星提供了全域感測感知能力，監(jiān)測輸電走廊實時狀態(tài)；在隱患地區(qū)，搭載攝像頭、紅外檢測儀、電場傳感器等載荷的無人機借助衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的精確導航定位能力進行定期無人化巡視作業(yè)，識別線路缺陷或隱患，掌握線路運行狀況；在重點區(qū)域，長期部署的多元傳感器實時監(jiān)測線路運行關鍵參數(shù)，并利用衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)廣覆蓋通信能力，構建作業(yè)現(xiàn)場和遠端控制中心的信息實時傳輸路徑。

表3 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通導遙服務在新型電力系統(tǒng)中的典型應用Table 3 Typical application of satellite Internet communication-navigation-remote service in new power system

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、無人機、智能傳感裝備的深度結合共同構建了如圖12 所示的空天地一體、通導遙融合的輸電環(huán)節(jié)分層協(xié)同巡視檢修新形態(tài)。

圖12 新型電力系統(tǒng)分層協(xié)同巡視檢修模式Fig.12 Hierarchical-collaborative inspection andmaintenance mode of new power system

3 新型電力系統(tǒng)與衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)安全融合

新型電力系統(tǒng)節(jié)點眾多、網(wǎng)絡邊界泛化，隨著衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)信息化增強易受到網(wǎng)絡攻擊威脅［58］，存在隱私泄露的風險［59］。在新型電力系統(tǒng)創(chuàng)新應用過程中，雖然推進了能源、信息融合應用進程，但由于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)應用于新型電力系統(tǒng)中時，其傳輸方式新、融合分界面多，容易成為新型電力系統(tǒng)網(wǎng)絡攻擊的新對象，保障衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)與新型電力系統(tǒng)深度安全融合面臨嚴峻挑戰(zhàn)。隱私保護方面，借助衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以依賴現(xiàn)有電力系統(tǒng)隱私管理體系，通過所提安全體系增強新型電力系統(tǒng)與衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)融合的安全性。

3.1 新型電力系統(tǒng)星地融合網(wǎng)絡安全風險

自2010 年起，從電網(wǎng)到衛(wèi)星網(wǎng)絡，從工業(yè)小國到工業(yè)大國，網(wǎng)絡安全事件層出不窮。例如，2010年的“震網(wǎng)”事件使伊朗1 000 多臺離心機損毀；2015 年，烏克蘭遭惡意軟件入侵電網(wǎng)，導致近140 萬用戶失去供電長達6 h；2019 年美國猶他州的可再生能源電力公司遭受黑客發(fā)起的拒絕服務（denial of service，DoS）攻擊，導致當?shù)匾约班徶荻鄠€地區(qū)出現(xiàn)停電事故；2022 年，黑客針對商業(yè)衛(wèi)星網(wǎng)絡注入潛伏性惡意軟件，導致烏克蘭與歐洲的網(wǎng)絡連接出現(xiàn)間歇性停滯，嚴重削弱了烏克蘭的通信能力。與上述傳統(tǒng)網(wǎng)絡安全相比，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能下的新型電力系統(tǒng)將產(chǎn)生更加多樣化的攻擊暴露面，網(wǎng)絡安全風險呈現(xiàn)出多層次、多角度、高頻次的新態(tài)勢［60］。2022 年，針對商業(yè)衛(wèi)星網(wǎng)絡的協(xié)同攻擊是電力系統(tǒng)星地融合網(wǎng)絡安全事件的典型案例，美國Viasat 公司在歐洲的互聯(lián)網(wǎng)服務器遭受黑客攻擊，黑客借助衛(wèi)星終端作為跳板入侵衛(wèi)星網(wǎng)絡管理運營系統(tǒng)，導致數(shù)萬個調制解調器被禁用，多個國家互聯(lián)網(wǎng)服務中斷，并使超過5 800 臺風力渦輪機失效，電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行受到嚴重損害。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能新型電力系統(tǒng)后將出現(xiàn)新型攻擊源和攻擊方式，其面臨的風險來源與威脅方式主要針對現(xiàn)有靜態(tài)防護機制，如圖13 所示。

圖13 新型電力系統(tǒng)應用衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)時面臨的典型網(wǎng)絡安全威脅Fig.13 Typical cyber security threats to new power system applying satellite Internet

3.2 新型電力系統(tǒng)星地融合網(wǎng)絡安全態(tài)勢

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能新型電力系統(tǒng)信息網(wǎng)絡首要特征是天地一體化傳輸，公網(wǎng)、專網(wǎng)的融合應用將為內生安全的新型電力系統(tǒng)帶來新機遇和挑戰(zhàn)［61］。

3.2.1 網(wǎng)絡安全新挑戰(zhàn)

傳統(tǒng)的網(wǎng)絡安全靜態(tài)防御邊界適應性日漸降低，安全性能存在局限，在新型電力系統(tǒng)中將面臨三大新挑戰(zhàn)。

1）網(wǎng)絡安全邊界模糊淡化。電力網(wǎng)絡與外部網(wǎng)絡（衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、地面通信公網(wǎng)、氣象網(wǎng)絡等）的邊界愈發(fā)模糊，電力系統(tǒng)經(jīng)典的“安全分區(qū)、網(wǎng)絡專用、橫向隔離、縱向認證”安全邊界縱深防御結構難以適應新型電力系統(tǒng)模糊的安全邊界［62］，海量分布式電源、傳感器、物聯(lián)終端的泛在接入直接擴大了新型電力系統(tǒng)的攻擊面，高隱蔽性攻擊致使傳統(tǒng)電力系統(tǒng)靜態(tài)邊界安全機制檢測難等隱患逐漸暴露，進一步侵蝕原有信息安全防御邊界［63］。

2）衛(wèi)星網(wǎng)絡安全機制尚不完善。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點數(shù)量龐大、信號信道開放、拓撲結構靈活、星上網(wǎng)絡與地面網(wǎng)絡互聯(lián)互通［64］，地面互聯(lián)網(wǎng)安全技術應用于衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能的電力系統(tǒng)時，容易忽略天基網(wǎng)絡通信鏈路開放的特征，暴露大量防護短板和漏洞，難以實現(xiàn)全方位安全防護［65］。

3）多元網(wǎng)絡接入面臨主動性挑戰(zhàn)。電力系統(tǒng)被動防御能力包括隔離、查殺等，該方式主要針對已知的網(wǎng)絡攻擊進行有效防御［66］。隨著惡意軟件、病毒和新型主動對抗型網(wǎng)絡攻擊數(shù)量增長，攻擊方式演變呈現(xiàn)出多樣化、規(guī)模化、智能化的特征，當前防御方法整體缺乏自適應、態(tài)勢感知、動態(tài)檢測并清除系統(tǒng)內外各類已知和未知風險的主動防御能力，難以滿足高度信息化的新型電力系統(tǒng)內生安全需求［67］。

3.2.2 安全防護新趨勢

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能新型電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全需要突破傳統(tǒng)網(wǎng)絡縱深防御體系的適應性和能力局限［68］，建設適應電網(wǎng)和星網(wǎng)多元網(wǎng)絡融合、兼顧主動和被動防御能力的彈性動態(tài)安全防御體系。

1）安全防護體系化。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡安全防護手段多部署在控制中心、數(shù)據(jù)中心等重要性強、信息化程度高的區(qū)域。新型電力系統(tǒng)中位于網(wǎng)絡邊緣的電力設施、通信終端、有線通信網(wǎng)絡、衛(wèi)星網(wǎng)絡等將成為潛在攻擊目標，安全隱患遍布整個系統(tǒng)。構建從物理層到網(wǎng)絡層的立體防護體系，防御思路需要轉向主被動協(xié)同體系化防御。

2）安全防護智能化。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)安全防御通過風險特征庫匹配的方式檢測網(wǎng)絡攻擊［69］，對新型攻擊的應對能力較薄弱。新型電力系統(tǒng)的防御體系需借鑒零信任、擬態(tài)防御等理念，通過機器學習等方法挖掘系統(tǒng)大時間尺度下多層次行為隱含的信息（終端身份標識和IP 變換、電力通信裝備上傳下載流量動態(tài)等），以此建立安全行為基準線，動態(tài)智能檢測危險行為［70］。

3）安全防護自主化。傳統(tǒng)“發(fā)現(xiàn)風險，警示風險，解決風險”的防御思路是被動遭受攻擊威脅進而獲取威脅特征，再采取措施處理威脅，缺乏對電力網(wǎng)絡攻擊的動態(tài)檢測、主動發(fā)現(xiàn)、快速響應和追蹤溯源等能力。新型電力系統(tǒng)的安全防護體系結合衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)高質、高效的通信服務能力，以海量多源異構數(shù)據(jù)為支撐，推動新型電力系統(tǒng)向態(tài)勢預測、主動學習、快速響應的積極主動防御轉變，實現(xiàn)安全防御自主偵測、自主決策、自主遏制。

3.3 基于零信任的星地融合網(wǎng)絡信息安全體系

零信任的原則可以概括為“永不信任、時刻驗證”，即遵循“以身份為基礎、以資源為核心、持續(xù)信任評估、動態(tài)訪問控制”的理念，本質是在訪問主體和客體之間構建基于主體身份驗證、可信評估和動態(tài)權限分配的訪問控制體系［71］，包括網(wǎng)絡行為監(jiān)測、統(tǒng)一身份處理、可變信任評估和基于最小權限原則的訪問權限控制。

基于零信任的新型電力系統(tǒng)星地融合網(wǎng)絡安全體系具有兼容并蓄的特點:1）通過建立統(tǒng)一的安全互聯(lián)互通機制和實施一致的安全措施，形成多元網(wǎng)絡體系化信息共享與安全防護機制；2）基于容納云計算、大數(shù)據(jù)分析、機器學習等先進技術，形成新型電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的智能化關聯(lián)分析以及安全管控方案；3）通過制定面向新型電力系統(tǒng)用戶、業(yè)務和終端的身份健康管理和訪問控制策略，形成自主化的持續(xù)監(jiān)測、動態(tài)認證和協(xié)同決策能力。借助高度包容性的優(yōu)勢，新型電力系統(tǒng)星地融合網(wǎng)絡安全防護體系能夠有效協(xié)調未來電力網(wǎng)絡安全防護體系化、智能化、自主化的需求，契合當前安全防護趨勢發(fā)展，保障新型電力系統(tǒng)在不斷演化和復雜化的多元網(wǎng)絡環(huán)境中的安全穩(wěn)定運行。

新型電力系統(tǒng)星地融合網(wǎng)絡零信任安全體系如圖14 所示，由計算層（策略引擎）、控制層（策略管理）、執(zhí)行層（策略執(zhí)行）構成，主要流程包括信息整合、身份評估以及授權控制3 個環(huán)節(jié)。

圖14 新型電力系統(tǒng)星地融合零信任安全體系Fig.14 Framework of zero-trust satellite-ground fusion security system

1）多元信息整合。安全架構的執(zhí)行層匯聚整合新型電力系統(tǒng)多源異構數(shù)據(jù)（如融合電力節(jié)點網(wǎng)絡地址、終端設備型號、流量信息和日志及電氣特征量等多個維度的實體信息），并從中提取身份信息，傳遞到控制層中的身份管理模組，結合身份信息庫進行統(tǒng)一辨識、身份匹配，突破了當前利用賬號密碼、電子令牌、生物特征認證等單一維度信息驗證方式在數(shù)量、種類、可用性和針對性方面所面臨的困境［72］。

2）動態(tài)身份評估。計算層中的策略引擎利用身份管理模組中多維度統(tǒng)一身份標識實現(xiàn)可變信任評估，即利用機器學習等方法對多維度身份信息評估量化后，依據(jù)Bayesian 理論、Dempster-Shafer 等理論進行多源信息融合綜合評估信任分［73］，并依靠網(wǎng)絡行為監(jiān)測機制，實時監(jiān)測主體身份狀態(tài)并傳遞回策略引擎，保證可變信任評估的實時性、有效性。最后，將信任分數(shù)傳遞回控制層的權限管理模組，作為后續(xù)權限分配的依據(jù)。

3）最小權限控制?？刂茖右罁?jù)最小權限原則，基于計算層的身份量化及信任評估結果控制訪問權限并向執(zhí)行層反饋。憑借對內部網(wǎng)絡活動的監(jiān)察機制，可授予某次電力調度指令和指令發(fā)出方初始信任級，并持續(xù)監(jiān)控指令發(fā)出方的后續(xù)行為。若調度指令發(fā)出方后續(xù)行為可信，則施加“激勵”，準許訪問更廣泛范圍的分布式電源發(fā)電信息與負荷數(shù)據(jù)；若錯誤授權導致攻擊者實施危險活動，則及時隔離制止并進行“懲罰”，實現(xiàn)新型電力系統(tǒng)的零信任安全管控閉環(huán)。

新型電力系統(tǒng)星地融合網(wǎng)絡零信任安全體系并非創(chuàng)造全新安全架構，而是以新型電力系統(tǒng)實際的安全需求為出發(fā)點。該體系將零信任安全與傳統(tǒng)安全相結合，利用復雜系統(tǒng)工程思維和先進安全防護理念構建體系化安全架構。通過利用現(xiàn)階段成熟的信息化技術進行安全架構強化升級，實現(xiàn)了傳統(tǒng)安全與零信任安全之間的協(xié)調和互動，為新型電力系統(tǒng)提供智能化、自主化的信息安全防御能力［74］。

4 “空天地全面一體、通導遙深度融合”新型電力系統(tǒng)發(fā)展趨勢及全新形態(tài)

當前新型電力系統(tǒng)建設存在的主要矛盾之一是打造空天地全面一體、通導遙深度融合的先進信息化能力需求同性能不足、功能不全、結合不深的電力衛(wèi)星應用現(xiàn)實之間的矛盾，實質是先進的新型電力系統(tǒng)架構理念同相對落后的信息化生產(chǎn)力之間的矛盾。隨著能源低碳轉型與數(shù)字中國建設的深入推進，當前主要任務是充分發(fā)揮衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)新質賦能潛力，推動“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)+”新型電力系統(tǒng)垂直應用新模式，為態(tài)勢感知、防災應急等多元電力場景提供安全可靠、優(yōu)質高效綜合信息服務［75］。

4.1 新型電力系統(tǒng)與衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)融合實踐路徑

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能新型電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和實踐路徑如圖15 所示。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)將攻關突破一系列核心技術，如星上處理、星間激光通信、組網(wǎng)結構設計、服務質量（quality of service，QoS）路由、星地網(wǎng)絡安全、輕量化終端等，實現(xiàn)整體功能和性能的補全、躍升，從而具備面向多元電力業(yè)務場景的新質賦能能力。

圖15 衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能新型電力系統(tǒng)實踐路徑Fig.15 Practical pathways of satellite Internet enabling new power system

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)具有可實現(xiàn)網(wǎng)絡泛在覆蓋和多重覆蓋的泛在性、根據(jù)任務類型對系統(tǒng)進行靈活動態(tài)調整的靈活性、協(xié)同空、天、地網(wǎng)絡間協(xié)同工作的協(xié)作性等鮮明特征，這些特征使其能夠實現(xiàn)對具體業(yè)務的快速高效處理。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能新型電力系統(tǒng)的實踐路徑為技術驗證、試點應用、推廣應用3 步。

1）新型電力系統(tǒng)星地融合應用技術驗證。逐步突破全域覆蓋、隨遇接入的星地融合電力專網(wǎng)體系架構、星地融合資源規(guī)劃調度、多元網(wǎng)絡互聯(lián)互通及信息高效傳輸、輕量化衛(wèi)星終端及自組網(wǎng)模塊等關鍵核心技術，以零信任安全體系為總體原則構建新型電力系統(tǒng)星地融合技術體系及發(fā)展實踐路徑，在基本電力業(yè)務場景中系統(tǒng)性測試衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的通信、導航、遙感等基本能力，為更廣泛的新型電力系統(tǒng)應用場景提供先驗實例。

2）新型電力系統(tǒng)星地融合場景試點應用。將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)能力與電力業(yè)務深度安全融合，逐步研發(fā)適配新型電力系統(tǒng)的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術與裝備，將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸、寬帶模組與電力逆變器、斷路器、智能開關、零信任安全模塊等裝備結合，形成系列直連衛(wèi)星的電力終端裝備，支撐電力單元的天地一體化信息能力。進而，在全國新型電力系統(tǒng)示范區(qū)、整縣光伏示范區(qū)、邊境電網(wǎng)、海島電網(wǎng)等典型場景，探索衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)應用潛力并實踐多類型應用方案，重點測試實際業(yè)務中衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能電力應用能力及性能指標。

3）“衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)+”新型電力系統(tǒng)全面實踐。通過技術驗證和試點應用，新型電力系統(tǒng)將全面開展星地融合信息化能力建設，將具有本質安全的零信任安全體系融入小型化、高可靠的電力-衛(wèi)星裝備，推進衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)相關的電力業(yè)務固化與關鍵裝備定型，深化星地融合基礎設施改造升級，形成系列行業(yè)標準與應用推廣方案，構建衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)電力應用產(chǎn)業(yè)生態(tài)，新型電力系統(tǒng)星地融合新質應用進入全面實踐階段。

4.2 新型電力系統(tǒng)與衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)融合全新形態(tài)

新型電力系統(tǒng)與衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的融合呈現(xiàn)螺旋式深化，即衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的空天地全面一體服務增量能力為新型電力系統(tǒng)業(yè)務提質增效，新型電力系統(tǒng)中的應用需求、經(jīng)驗和實踐催生上游的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術研發(fā)、性能更新與服務模式的升級優(yōu)化。

1）空天地全面一體?？仗斓匾惑w化可全面促進新型電力系統(tǒng)的信息物理覆蓋式和滴灌式融合，即在原有信息通聯(lián)的基礎上，空天地一體化“覆蓋”了新型電力系統(tǒng)的各個節(jié)點并伴隨信息物理的交互扁平化；同時，新型電力系統(tǒng)的末端在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的通信“滴灌”賦能下為主干網(wǎng)帶來聚少成多、由遠及近的韌性。宏觀來看，新型電力系統(tǒng)從當前近似二維的能量分配網(wǎng)絡進化為三維的立體網(wǎng)絡，借助衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)高速傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)服務于新型電力系統(tǒng)各級精細化運行目標實現(xiàn)，而傳輸?shù)碾娔懿粌H是大量空天地一體化裝備的直接能量來源（衛(wèi)星終端、全電無人機等），更是天然的優(yōu)質時序數(shù)據(jù)來源和實踐基地，通過大量應用，新型電力系統(tǒng)進一步成為大量新型空天技術策源地、驅動源和優(yōu)質應用場。

2）通導遙深度融合。衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)通導遙融合使得新型電力系統(tǒng)在信息感知、決策分析、巡視檢修、防災應急等方面均呈現(xiàn)“廣域智慧無人化”形態(tài)。在信息感知層，新型電力系統(tǒng)發(fā)、輸、變、配、用等多環(huán)節(jié)采集單元分布密度高、長短序列時間尺度寬、多元異構數(shù)據(jù)跨級跨域共享、電力數(shù)據(jù)資源豐富。在決策分析層，新型電力系統(tǒng)具備電壓/功角/頻率穩(wěn)定、寬頻振蕩等安全穩(wěn)定態(tài)勢實時分析以及靜態(tài)安全域、動態(tài)安全域、小擾動安全域等狀態(tài)實時監(jiān)測等能力。在巡視檢修層，新型電力系統(tǒng)以生產(chǎn)控制中心和人工智能大模型為中樞核心，以無人機機巢、衛(wèi)星、監(jiān)測裝置、巡檢機器人等遠程作業(yè)設備為虛擬班組，依托衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)逐步構建面向巡視、檢修、作業(yè)、安監(jiān)等多場景智慧化無人化作業(yè)體系。在防災應急層，構建面向災區(qū)大面積停電場景的“星上云集中處理→精簡指令下發(fā)→地面低功率設備執(zhí)行”廣義云邊協(xié)同架構，充分調動空天地計算處理資源，賦予救援車輛、人員進入災區(qū)前的新型電力系統(tǒng)緊急響應能力。

3）新質賦能生產(chǎn)力。在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的賦能下，新型電力系統(tǒng)的空天地全面一體化網(wǎng)絡既是信息化、智能化和現(xiàn)代化社會的戰(zhàn)略性基礎設施，也是推進科學發(fā)展、轉變經(jīng)濟發(fā)展方式、實現(xiàn)創(chuàng)新驅動的重要手段和保障國家安全的重要支撐。促進電力系統(tǒng)從單一的能源供應商轉變?yōu)槟茉?、?shù)據(jù)、信息三重驅動的服務商和創(chuàng)造者，能源與信息領域的兩大基礎設施聯(lián)動、共建與共享將助力全社會的資源集約利用，打通行業(yè)間壁壘，加速學科與行業(yè)交叉融合。

5 結語

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)作為高中低軌協(xié)同的全球全域全時新型網(wǎng)絡信息基礎設施，將在新型電力系統(tǒng)規(guī)劃建設、態(tài)勢感知、巡視檢修、防災應急、特殊場景等方面提供新質賦能綜合應用，是新型電力系統(tǒng)空天地一體信息化建設的基礎支撐、通導遙融合信息化應用的縱深拓展、安全高效信息化升級的關鍵動力以及新質生產(chǎn)力的新時代科技探索與實踐。本文通過回顧衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷程，總結了其能力特征，提出了衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)賦能下新型電力系統(tǒng)新質應用形式、典型場景、關鍵技術與實踐路徑。針對應用衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)時新型電力系統(tǒng)面臨的潛在安全風險，提出了星地融合網(wǎng)絡零信任安全模式，為推動新型電力系統(tǒng)與衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)跨行業(yè)跨領域互聯(lián)互通深度融合、共建共享協(xié)同發(fā)展提供理論依據(jù)和基礎參考。

在衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的支撐賦能下，新型電力系統(tǒng)將建設成為高速泛在、天地一體、云網(wǎng)融合、綠色低碳、安全可控的典型信息物理系統(tǒng)，成為提高資源利用效率、促進經(jīng)濟社會數(shù)字化、智能化轉型的重要引擎。在當前強弱電耦合的基礎上，新型電力系統(tǒng)展現(xiàn)出多元蓬勃發(fā)展的潛力:在信息層面上，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等信息層通過深度介入新型電力系統(tǒng)的生產(chǎn)、服務業(yè)務，實現(xiàn)新型電力系統(tǒng)從能源核心向提供能源供應和信息服務并舉的轉型升級；在物理層面上，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)的深度集成使得硬件裝備和控制指令能夠實現(xiàn)更加精準和高效的配合，不僅在發(fā)電效率、新能源供應可靠性、源網(wǎng)荷儲協(xié)動、整體韌性提升等方面實現(xiàn)性能的顯著升級，更通過智能化、信息化的管理和優(yōu)化，推動新型電力系統(tǒng)實現(xiàn)感傳算存一體、多時空尺度協(xié)同運行，為“雙碳”戰(zhàn)略穩(wěn)步實現(xiàn)提供技術支撐。