新能源集控中心接入电网系统若干问题的探讨_刘彬.pdf

第 卷第 期红水河 年 月 新能源集控中心接入电网系统若干问题的探讨刘 彬（中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，广西 南宁）摘 要：为指导新能源集控中心接入电网系统的通信和网络安全建设，笔者分析当前新能源集控中心建设和应用的现状和发展趋势，提出新能源集控中心接入电网系统通信的光缆建设、网络安全防护等建设方案，着重探讨分析新能源集控中心的通信方式、网络安全接入区、网络安全防护等若干问题及应对措施建议。该文提出的方案建议在实际应用中可以降低成本、加快建设速度、提升企业效率，对充分、有效利用电网相关资源实施新能源集控系统信息通道的建设具有一定的指导意义。关键词：新能源集控中心；电网系统；通信；网络安全防护；安全接入区中图分类号：文献标志码：文章编号：（）：开放科学（资源服务）标识码（）：(,):,:;引言从国家层面来看，年，中国风电装机再创新高，全国新增装机 台，装机容量 万，同比增长。累计装机超过 万台，装机容量超 亿，同比增长，装机容量稳步上升，继续保持全球风电装机容量第一的地位。国家能源局公布的数据显示，年我国新增光伏发电并网容量为 万，累计装机容量达到 亿。此外，海上风电、储能也在快速发展中，国家发改委正在酝酿的新计划中，到 年实现风电、太阳能发电总装机容量达到 亿 以上，在 年前实现二氧化碳排放达到峰值，年要达成碳中和目标，最终成为以新能源为主体、以数字电网为核心的新型电力系统。从广西方面来看，截至 年底，广西陆上风 收稿日期：；修回日期：作者简介：刘 彬（），男（壮族），广西陆川人，高级工程师，硕士，主要从事电力工程设计。：。刘 彬：新能源集控中心接入电网系统若干问题的探讨电和光伏发电装机规模分别达到 万 和 万，分别约有 万 和 万 的项目正在建设。年，广西印发了保障性并网和市场化并网陆上风电、集中式光伏发电项目建设方案，新增安排风电、光伏项目建设容量约 万；同时，积极开展以集中共享式电化学储能为重点的新型储能示范应用，提升电力系统灵活调节能力，年底前建成投产电化学储能容量不低于 万 万 ，新能源发展正在提速。风电和光伏发电规模越来越大，按“”碳达峰、碳中和目标，新能源的装机容量逐渐超过传统能源的装机容量，新能源风机单体及光伏发电单元的容量低，单个风机的容量一般在 到 之间，光伏发电单元的容量一般在 到 之间，风光新能源需要调控的点（含风机、光伏发电单元）多，若全部由电网调度机构调度，则造成调度机构巨大的调控压力。鉴于上述情况，国家开始鼓励各发电集团建立集控中心，作为电网调度机构授权集控机构，行使调控权限，对所辖风电场、光伏电站群进行统一调控。针对实际情况，广西中调也出台了广西电网风电集控中心调度管理办法，用于指导风电集控中心调度管理工作，目前正在修订新能源集控中心调度管理办法，进一步规范新能源调控。中国大唐集团新能源股份有限公司、国家能源投资集团有限责任公司、国家电力投资集团有限公司、中国华能集团有限公司等纷纷在广西建立区域集控中心，经广西中调指导培训授权，对所辖风电、光伏发电等新能源进行集控管理。新能源集控中心监控系统逐渐规范化，给各发电集团的监控提供了强力支撑；然而在实际接入电网系统过程中，发现了一些问题，比如系统通信接入电网的通道、光缆建设，网络安全防护的规范性，公网接入的网络安全合规等问题，一直困扰着各方。本文根据新能源集控中心接入电网系统的要求，就其中的若干问题包括集控中心光缆建设模式、集控中心通道租赁、公网安全接入区、网络安全防护系统进行探讨分析，为新能源集控中心接入电网系统提供解决方案。新能源集控现状分析当前国内风电场主要集中在甘肃、河北、宁夏、东北以及东南沿海地区，光伏电站主要集中在新疆、甘肃、内蒙古等地区，风光资源条件优越的地区纷纷建立风光储一体化基地，同时建立集控中心进行统一监控管理。广西风电场主要集中在桂东北的桂林、贺州以及钦北防沿海地区，其他地区也占有一定份额；光伏电站主要集中在桂南。随着光伏电站的成本降低、技术进步和碳达峰、碳中和的发展要求，广西 个地区新能源的开发建设进入了高潮，各发电集团广西新能源公司或者分公司根据各集团的实际情况建立集控中心，最早建立的是大唐新能源集控中心，然后国电新能源、国家电投、华能集团等公司也纷纷建立集控中心，后续广投能源集团、中国石油集团也在筹备建立新能源区域集控中心，发电企业建立集控中心实现规模化的“无人值班”（少人值守）新能源厂站的集中管控已日趋成熟。新能源集控中心采用独立建设模式，配套设备机房、调控大厅，配置计算机监控系统，实现发电厂站的数据采集与监控，部分集控中心配置了功率预测系统，辅助的生产管理系统等。目前，集控中心主要通过租用公网运营商通信网络或电网网络专线实现与发电厂站通信。国内主流的新能源集控系统厂家分为传统电力软件供应商（包括南瑞科技、南瑞继保、中水科技等）、软件厂商转化而来的系统厂商（如东华软件）、风机供应商配套的系统厂商（如远景能源、金风科技等），他们在新能源集控系统领域占了大部分份额，口碑也不错。新能源集控系统功能包括数据库管理、系统管理、模型管理、告警服务、消息总线及服务总线、用户管理、人机界面等，实现了风机及光伏发电单元的采集监视、控制调节等“四遥”功能。自动发电控制（）、自动电压控制（）和功率预测功能受制于各种限制因素，大多暂时没有实现。部分集控中心配置了保信主站，实现保护信息以及故障录波信息的采集监视处理。在网络安全方面，按照国能安全 号文相关要求和中国南方电网电力监控系统安全防护技术规范配置调度数据网、综合数据网的安全防护设备，以及监控中心侧的网络安全防护设备，基本符合电力监控系统安全防护的标准要求。新能源集控系统经过近几年的发展应用已经成熟，成为新能源发电企业的一个标准自动化系统，成为新能源发电企业的管控枢纽，为新能源发电企业的监控及电网互联提供支撑及服务。但新能源集控中心在接入电网系统过程中仍存在一些分歧：通信系统方面，如集控中心光缆的接入是租用运营商纤芯还是自建光缆，站端接入是租用运营商网络还是电网专用网络等；网络安全方面，网络安全 红水河 年第 期接入区如何建设，网络安全防护设施如何部署。本文将针对这些问题一一进行分析探讨，提供一套行之有效的解决方案，为新能源集控中心接入电网系统提供参考支撑。接入电网系统通信问题探讨下面分别从集控中心光缆的建设模式以及新能源发电站至集控中心通信通道的租赁进行新能源集控中心接入电网系统的探讨。集控中心光缆的建设新能源集控中心接入电网系统的系统通信建设已形成标准化配置，基本配置包括：光传输网的系统组织、通道安排、带宽分配、设备配置；调度数据网，包含调度数据网的拓扑结构、设备配置；综合数据网，包含综合数据网的拓扑结构、设备配置；调度语音交换系统，包含调度语音交换系统组织、设备配置；辅助设施，包含通信电源系统及设备配置；配线设备配置及仪器仪表配置；按电网要求光缆至少要满足双方向光缆要求。可见，集控中心光缆的建设是新能源集控的难点。新能源集控的特性已经决定了新能源集控中心的地理位置，一般与发电企业的总部在同一地点，方便统一管控。而发电企业的区域总部一般都设在相应区域的中心城市，相应与变电站距离较远，集控中心以电网的光缆或光纤通信资源向电网变电站延伸，接至相应电网变电站，即集控中心光缆需就近接入电网变电站与电网系统进行通信交互。目前，通信光缆的建设有 种模式：一种是租用运营商纤芯；一种是自建通信光缆。租用运营商纤芯，由集控中心向运营商提出申请，由运营商负责建设通信光缆，费用比较高；目前华能广西清洁能源公司集控中心采用这种模式，租用电信运营商纤芯接入越秀站、南湖站实现双方向光缆接入。自建通信光缆实施难度大，首先是通信管廊问题，是利用市政管廊还是电网管沟，申请过程复杂，施工过程涉及市政、城管的相关手续、供电局的进站手续流程等，周期长，涉及单位部门多，实施难度大；且后期运维一般由业主自行负责，而业主通常在这方面的专业性与管理都较弱，相应的风险责任大；目前国电投桂林集控中心、国电投南宁生产运营中心、国电电力广西新能源集控中心、大唐新能源集控中心均采用自建光缆接入双变电站实现双光缆接入。据了解，上述光缆实际敷设实施过程中难度大，时间长，调用了各种资源协调相关部门最后才艰难完成。针对这种情况，光缆建设实施可考虑由专业性强，熟悉所在城市光缆管廊和资源分布，具备与市政、城管、电网相关的资源且熟悉申请流程的，有运营商、电网背景或运营商本身企业来承接光缆建设工程，可大大降低光缆建设的难度，快速推进集控中心的光缆建设，提升建设效率。新能源发电站至集控中心通信通道的租赁新能源发电站至集控中心通信通道主要有 种模式：一种是租用运营商专线通道；一种是租用电网专线通道。目前，新能源集控中心的数据采集基本上是租用运营商专线通道接收发电站数据，如国电新能源、华能集团、中广核的集控中心均采用此模式。此模式的特点是租用流程简单方便，属于运营商的 专线通道租赁业务范畴；缺点是通道属于公网通道范畴（按国能安全 号文的要求，电力企业的出入口侧应配置网络安全接入区），需要在集控中心、发电站两侧均部署网络安全接入区（包含正反向物理隔离装置、公网采集服务器、接入交换机、纵向加密认证装置等设备），增加了通信传输延时和项目投资，且由于物理隔离单向通信模式制约，降低了效率。至于租用电网专线通道方式，目前仅有大唐集控中心一期实施案例，此模式的优点是投资少，传输质量高且稳定。它减少了集控中心、发电站两侧的网络安全接入区的设备投资，缺点是电网资源有限，租赁困难。现实中，新能源集控中心面临一个尴尬的局面，即新能源集控中心与电网企业的通道已经开通，发电企业的发电厂与电网企业的通道也已经开通，但是新能源集控中心到发电企业所辖厂站的通道由于各种原因却难以申请开通。综上所述，发电企业有利用电网专线通道提升集控中心通信效率同时解决安全性问题的需求，而电网企业具备通信资源，但面临两方面的问题，一方面是合规性的问题，另一方面是是否有足够的通信资源给电网外企业使用的问题。对于合规性，南方电网公司在“十四五”规划中已经明确提出了开展电网增值性服务的业务方向，目前仅有个别企业可以申请到电网通道资源，不具备普遍性，电网企业仍需解决对外通信运营资质合规问题。对于通信资源是否充足，一方面，电网企业自身规模不断扩大，原规划的通信通道资源就存在不足，仍需不断扩容；另一方面，电网企业和发电企业属于不同的主体，电网企业的系统通信建设同时考虑满足发电企业生产业务需求，势必大规模增加投资，增加企业负担。考虑电能的特性，发、输、变、配、用都是电力系统不开分割的环节。电网企业具备天然刘 彬：新能源集控中心接入电网系统若干问题的探讨的光纤通信网络（自身需要），从不浪费国家资源，集约化利用资源，增强企业社会责任；同时，开展电网的电信增值业务（解决合规性问题），让租用通道的企业负担相应的费用，提升经济效益。在此呼吁电网公司规划建设电网通信网络时兼顾发电企业集控需求，以整体提升资源的利用效率，适应新型电力系统需求，促进电力行业和谐共享发展。网络安全防护问题探讨 网络安全防护设施新能源集控系统一般按照文献的要求，遵循“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的基本原则，进行新能源集控系统的网络安全防护建设，配置调度数据网、综合数据网的网络安全防护设备，进行系统的安全加固、恶意代码防范，部署态势感知采集装置进行网络安全态势感知并上送电网调度端。在集控中心侧配置入侵检测系统（）、综合审计系统、运维堡垒机。新能源集控系统的网络安全防护目前基本满足要求，然而入侵检测系统、综合审计系统和运维堡垒机在新能源集控中心侧利用率不高，电网企业也无法直接考察其使用情况，应该进一步考虑如何提升以上设备的效率和信息采集上送，更好地为新能源集控系统网络安全服务。此外，新能源集控系统的安全免疫、内网安全监视、密码管理应进一步加强。网络安全接入区网络安全接入区是新能源集控中心利用运营商公网通道的产物。网络安全接入区在新能源集控系统应用的拓扑如图 所示。网络安全接入区相当于整个数据通信增加了 道中间环节，子站侧的数据需