新能源+数智化浪潮下 ,信息通信创新如何改变电力行业?

科技   2024-12-16 20:48   北京  
文丨都保杰

能源是国之命脉,智慧电力是其中关键一环。

根据国务院新闻办公室2024年8月份发布的《中国的能源转型》白皮书显示,2023年,我国清洁能源消费比重达到26.4%,发电总装机容量达到29.2亿千瓦,其中,清洁能源发电装机容量达17亿千瓦,占发电装机总量的58.2%,中国新能源转型发展进入快车道。

当前,以AI、空天地通信、超融合网络架构、6G等科技创新激发的产业变革正在能源行业深入推进,绿色低碳、数智化、可持续发展成为电力行业关键词。

在这样的时代背景下,电力行业将迎来怎样的全新发展范式?2024年12月12日,2024年电力信息通信与网络安全学术会议暨IEEE PES电力系统通信与网络安全技术委员会(中国)年会在北京召开,来自中国工程院、电力行业、通信行业和相关企业的专家代表们在这场会议中给出了答案。

新质网络与超融合架构理论突破

会议上,专家们提到针对当前电力系统面临的新问题新挑战,要加速理论创新突破和技术有机融合。

新型电力系统建设是能源变革的主体任务,在当下,新型电力系统不再是单纯的物理系统,而是电力与数字的融合系统,目前呈现出链接方式在线化、控制模式广域化、交互形式平台化以及采集信息海量化等新需求特点。

IEEE PES电力系统通信与网络安全技术委员会(中国)主席王继业在发言中表示,从技术布局来看,通过无线融合、固移融合、星地融合、公专融合构建空天地一体化的电力专用通信网络势在必行,以大模型为基础的人工智能技术、数字孪生技术等将为新型电力系统提供强大的智能核心,与电力系统深层融合。

中国工程院院士张宏科分享了关于新型互联网的研究与探索,他提到,智算赋能新质网络、新质网络高效精准承载多类型业务已是未来趋势。在现有网络基础上,创建新型互联网体系架构,探索多网深度融合机理,突破网络智算协同难题非常关键,此外,张宏科院士在新网络移动性机理、解决异构网络融合方式、引入网络知识库构建网络感知与管控方法以及提升网络智能性等方面分享了自己独到的研究成果与构想。

中国工程院院士邬江兴在线分享了关于多模态超融合网络架构的相关研究。他提出多模态智能网络环境发展范式(PNE),设计的超融合网络(SoNA)包含多体制共生共存、AI生成式应用网络、网络内生安全和云原生设施等,实现天空地、人机物网、存感通算、智能安全可信等一体化融合且可定制化服务。

IEEE PES电力系统通信与网络安全技术委员会(中国)副主席、北京邮电大学教授廖建新展望了未来6G网络管控架构与关键技术。他表示,当下已进入场景驱动网络演进的新范式,由6G全场景驱动设计,形成对细粒度全域资源的智能管控,实现全场景全域按需服务,行业需要完成认知-匹配-决策的智能网络管控理论突破,如网络空间和业务空间的认知建模、全局对齐与实时对齐。

除了技术方向的探讨,专家们提到面对新问题新挑战,科研人员要敢于提出新理论、开辟新领域、探索新路径,在独创、独有上下功夫,我国需要原创性的设计、创建、验证一个全新的网络新型基础设施系统,同时加强与国际学术界和产业界的合作,积极参与国际标准制定提升国际影响力,引领世界新一代电力信息系统与网络安全创新发展,打造中国样板。

强化国内外标准协同和引领

新型电力通信网是电网的重要组织部分,是保障电网安全运行、新型电力系统构建、企业高效运行的重要基础设施,对于创新技术的吸纳融合也并非一蹴而就,在电力通信网络技术的进化过程中,仍然面临着诸多科学和工程的挑战,自身发展需要与国际对齐。

会议期间,IEEE PES PSCCC主席James Formea、IEEE PES本地化技术活动委员会(Localized Technical Activities Committee, LTAC)主席Dan Sabin等就组织深入合作、国际标准制定、学术会议交流、工作流程及管理规范等层面进行了交流。

国家能源局信息中心原主任,IEEE PES电力系统通信与网络安全技术委员会(中国)顾问委员会副主席梁建勇在会上强调,要继续深化电力通信系统与电力业务的融合运动,促进电力通信与电力系统协同进步,并且不断推进国际合作交流,推动电力通信技术的国际标准化和产业化。

国家电网有限公司信息通信分公司总经理、党委副书记吴杏平补充指出,下一代电力通信网的构建离不开三方面的努力:一是强化与相关研究专家和企业的沟通交流及协同创新机制,发挥各自业务场景及资源优势,解决新型电力系统领域的通信技术难题;

二是加强新型电力系统通信智能技术创新应用,加强核心知识产权布局,推动下一代一体化网络技术标准化工作,实现电力通信系统具有更优的运行可靠性、更强的通信安全性和更优的建设经济性;

三是加强技术创新人才积累的建设,立足电力通信技术研究方向,储备专业技术人才,培养既具备动手实操的能力又具备技术创新能力的新生力量。

落实到具体进展方面,IEEE PES COM/PLC标准委员会副主席陈小舟介绍了IEEE电力通信标准年度进展和规划。2024年,IEEE通讯&载波标准委员会工作所涉及的有线fgOTN/OSU硬管道网络标准、无线5G电力切片自建回传网标准、卫星通信及载波标准等均取得重大进展,形成了F5G管道(10MS延迟性能)、5G切片(100MS延迟性能)技术为基础的电流生产业务通信方案,管道、切片联接算力成为主要电力通信架构研究方向,卫星&宽窄带通信&载波技术为补充,构成了空天地一体化的电力通信网络。

他详细介绍了通讯&载波标准委员和通信创新分委会与国际标准的协同与标准贡献,并对2025年通信标准创新工作进行了展望,包括光传输OTN标准向小颗粒演进,fgOTN标准持续完善,以及5G-PLC双模及标准产业化一代+创新一代等。

一览智慧电力热门技术趋势

随着数字化、智能化已成为新质生产力和新型生产关系,下一代电力通信网的构建离不开跨领域开放式的创新实践和产业生态协同的力量,5G、F5G、AI智能算力网络、PLC载波以及卫星通信等先进通信技术与电力领域的创新融合正在加速发生。

IEEE PES电力系统通信与网络安全技术委员会(中国)副主席,中国电力科学研究院有限公司副总经理(副院长)高昆仑提到,在电力系统智能计算方面,基于计算的智能和融合智能的计算相互促进的,数据-机理融合的计算范式(物理方程+数学方法+AI),能有效弥补传统数理方法与通用人工智能技术的不足,对于打造电力行业大模型架构十分关键。

华为技术有限公司副总裁、电力数字化军团CEO孙福友在分享中表示,新型电力系统面临的“大问题”,亟需数字化+智能化加持的“小切口”来突破,需要体系性通信加持,引入目标网规划方法论,他强调10kV回传“3GPP标准频谱”以及400V载波通信创新是焦点,需要给予重视。

国家电力调度控制中心电力通信处处长、电力通信创新技术分委会主席杨斌分享了“四位一体”电力通信网规划与研究的相关内容,面对新型电力系统业务表现出大颗粒、低延迟、高可靠传输等方面的需求,针对现有网络承载能力不足等问题,单波400G技术具备超长距、大容量、高可靠等待性,将成为下一代骨干通信网演进趋势。

华为技术有限公司政企光领域总裁谷云波介绍了F5G Advanced正在为新型电力系统智能联接注入新质生产力,在输变电光通信网方面,fgOTN是未来10年的生产网建网标准,以及接入型OTN解决方案的必要性。

国网浙江省电力有限公司信息通信分公司副总工程师杨鸿珍在分享中提到,骨干通信网采用fgOTN/OSU能力的OTN制式建网,配电网采用fgOTN/OSU/硬隔离PON技术一网承载,同时通过主配一体化网管实现一体化可视、一体化可控、一体化可管、一体化可维,进而可打造一张安全高效的主配一体的数字通信网。

中国南方电网电力调度控制中心通信处主管吴斌表示,OTN技术朝着线路大带宽(单波400G、800G、1.6T)、业务小颗粒(fgOTN/OSU)等方向发展,400G OTN在电力系统应用具备规模量产和工程部署能力,但需要解决和面对抗雷电SOP、OPGW适配验证、安全可控、超长距等方面的问题和挑战,研究空芯光纤、超低损、G.654.E等在承载大带宽OTN方面的应用也是重点方向。

国网新疆电力有限公司电力调度控制中心通信处副处长解鹏介绍,通过光业务单元技术(fgOTN/OSU)以及硬管道PON,简化OTN、SDH及PON三级光传输网络架构,可以满足2Mbps至100Gbps不同颗粒度业务的高效承载,通过构建一整张业务端到端传输的全光通信网,可实现网络通道的一体融合与全程监测。

此外,值得关注的还有卫星应急通信技术。国网安徽省电力有限公司信息通信分公司三级职员于浩通过实践成果展示了在无信号或弱信号区域、通信设施受灾损毁等场景下,利用卫星通信技术作为应急通信手段,可承载新能源电力信息采集、输电设备数据回传、用电信息采集、线路巡检等电力业务。

在一体化通信网络建设方面,国网江苏省电力有限公司电力调度控制中心通信处处长李伟分享了“江苏经验”,随着新型电力系统建设的进一步深化,国网云、调控云、人工智能平台、配用电系统、调度容灾备份中心、无人机、变电站AI智巡、分布式电源等建设的全面开展,需要通信网络统一承载,骨干网双平面同质化、配电网光纤无线互补,按一次电网结构和主站汇聚两种方式进行网络组织,形成覆盖省、市、县三级调度机构、变电站、配网节点的广域、地域、局域一体化通信网络。

不容忽视的是,开源生态让创新技术开发和产业交汇更具活力,南方电网数字电网科技(广东)有限公司副总经理易晓丽分享了南方电网在在构建电力行业开源生态方面的经验,以电鸿物联操作系统开发为例,他们利用开源模式打造了百人核心、千人生态、万人社区的协作研发力量,攻关完成高并发软总线、高带宽电力载波通信、高安全独立微内核等核心技术,为电力行业下一步持续高质量发力开源体系提供了参考。

产业协同发展开新局

值得关注的是,本次会议期间正式成立了电力通信创新技术分委会,并为电力智能感知技术分委会、电力区块链技术分委会等优秀分委会颁奖,在IEEE PES电力系统通信与网络安全技术委员会(中国)换届仪式上,还为有线通信、无线通信、网络安全、大数据、人工智能、区块链、智能感知、电力物联网8个技术分委会进行了授牌,旨在进一步鼓励推动建立电力通信技术的创新与发展,为相关各方协同发展、标准合作,构建面向主配网、多样化场景应用研究的学术和产业高效合作交流平台,赋能电力行业数智化转型和高质量发展。

放眼未来10年,以数智化技术加持的信息通信创新推动电力能源产业升级,势必形成强有力的经济增长点和新质生产力,跨企业、市场、产学研之间的协同创新激发出的新技术、新业态、新模式值得期待。


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