新能源并网通信综合解决方案研究

刘鹏

摘 要：文章分析了新能源并网特性及通信业务需求，根据相关技术规范，阐述了为快速满足新能源并网对智能中低压配电通信网的技术要求，通过技术方案研究，按新能源并网电压等级，提出了新能源并网通信综合解决方案。

关键词：T新能源；并网；通信综合解决方案

中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）05-0075-03

随着全球经济的快速发展，化石能源长期占全球能源消费统治地位，在一次能源消费比例中始终保持在80%左右。在保证经济快速发展的同时，也带来了温室气体浓度增加，全球气候变暖，极端气象灾害事件频频发生。同时，我国目前尚处于工业化中期后半阶段，如何发展绿色经济，已成为中国乃至全球经济发展面临的首要问题。

为应对经济发展与化石能源消费矛盾，在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》中明确提出，到2015年，中国非化石能源占一次能源消费比重达到11.4%，到2020年非化石能源占一次能源消费比重将达到15%左右。

因此，分布式能源、新能源等项目在近几年得以迅猛建设并接入电网运行。但是，由于分布式新能源如风力发电的反调峰特性、光伏发电在城市气象突然变化时带来的负荷大幅波动等特性，目前新能源并网工程设计中对电网二次尤其是通信专业设计并没有成熟方案，研究新能源并网对智能中低压配电网一二次影响，电网通信如何应对新能源、智能电网建设、配电自动化等通信需求已相当紧迫。

1 新能源及分布式项目定义

①新能源项目指太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能项目。

②分布式项目即利用以上新能源发电，位于用户所在地附近，所生产的电能主要以用户自用和就地利用为主，多余电力送入当地中低压电网的项目。

2 新能源并网运行特性分析

新能源并网运行特性：

①风能发电出力的时空特性、调峰特性、风速风频特性。

②光伏发电的正调峰特性，光伏发电在电源中比例不断增大时，城市气象突然变化时带来的负荷大幅波动。

③生物质发电容量越大、效率越高特性。

④大量风电接入改变了电网原有的潮流分布、线路传输功率及整个系统的惯量。

⑤分布式能源接入将增加传统树状放射形配电网故障点的短路电流，将可能导致配电网继电保护通信通道向网络通信发展。

⑥分布式能源具有安装灵活、发展迅速、容量小、数量多、分散布局的特点。

⑦分布式能源可按容量大小灵活接入220（380） V低压配电网、10（20、35、110） kV中压配电网。

3 新能源项目并网管理

按照《南方电网公司关于进一步支持光伏等新能源发展的指导意见》，35 kV及以上电压等级新能源项目和10（20） kV及以下非分布式新能源项目由电网企业对应公司相关管理规定提供并网服务（类似常规电源），10（20） kV及以下分布式新能源项目由各营业窗口统一受理并网申请，居民投资的分布式项目如220（380） V由电网企业免费提供系统接入方案。

4 新能源并网通信方案规范性引用文件

规范性引用文件包括：GB 50174-2008电子信息系统机房设计规范、GB/T 19963-2011风电场接入电力系统技术规定、国家经济贸易委员会令第30号令电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定、国家电力监管委员会令第5号令电力二次系统安全防护规定、DL/T 5344-2006电力光纤通信工程验收规范、DL/T 5391-2007电力系统通信设计技术规定、DL/T 548-2012电力系统通信站过电压防护规程、南方电监市场[2012]10号南方区域发电厂并网运行管理实施细则（修订稿）、南方电监市场[2012]146号南方区域风电场参加辅助服务及并网运行管理补充规定（试行）、Q/CSG 110005-2011南方电网应用公网通信技术规范、Q/CSG 110008-2011南方电网风电场接入电网技术规范、广东电网公司通信管理办法。

5 新能源并网通信业务需求分析

新能源并网通信业务需求分析见表1。

根据新能源并网生产业务特性的不同，其对通信通道的带宽、时延、误码等性能要求也不同，见表2。

6 新能源并网通信综合解决方案

新能源主要接入智能电网中低压配电网，但配电网作为智能电网直接面向客户需求的环节，需要实时监控客户用电情况，动态转移负荷，提高电网供电效率。由于配电网具有结构复杂、配电设备数量庞大、分布广等特点，由此决定了新能源接入中低压智能配电网的自动化、计量等二次系统业务具有终端站点数量多、工作环境恶劣、单点信息量少但数据库信息量非常庞大的特征。

通过对智能配电通信网现状和智能配电网自动化、计量业务需求进行综合分析，采用EPON和工业以太网交换机设备的光纤通信技术、中压载波技术和采用TD-LTE的4G无线通信技术混合组网的方式，可以灵活快速提供多种接口的通信通道，同时满足配网供电质量监测、线损分析、负荷控制及转移、配变监测、用电营销等快速增长的业务需求。新能源并网通信综合解决方案按电压等级可分为以下几种。

6.1 35 kV及以上电压等级新能源项目和10（20） kV及以

下非分布式新能源项目

6.1.1 通信方式

按电厂等常规电源通信方案，要求采用与电网技术体制统一的SDH光传输设备和数据网设备的光纤通信方式。

6.1.2 设备配置

①建议随线路敷设两条不同路由光缆，220 kV及以上电压等级的架空线路应采用OPGW光缆；110 kV及以下电压等级架空线路视线路情况优先考虑采用OPGW，也可采用ADSS光缆。电厂采用电缆出线时，应随电力管道敷设全非金属型结构的管道光缆，110 kV及以下电压等级接入系统电厂每条光缆的光纤数量宜采用12～24芯。

②为保证继电保护、自动化等生产实时控制业务运行，要求配置光传输设备、接入设备、调度数据网设备、通信直流电源设备，要求各设备关键板卡及部件必须具备1？誜1或1？誜N冗余保护。

6.2 10（20） kV及以下分布式新能源项目

6.2.1 通信方式

按10 kV开关站等智能配电网通信方案，依托电网主干光纤通信网，采用EPON和工业以太网交换机设备的光纤通信技术、中压载波技术和采用TD-LTE的4G等无线通信技术混合组网的通信方式。

6.2.2 设备配置

根据新能源项目建设地点周围环境、中低压一次线路条件，如采用光纤通信方式，要求随线路敷设12～24芯ADSS、OPLC、全非金属型结构的管道光缆，配置EPON和工业以太网交换机设备，如采用无线通信方式，要求配置GPRS或TD-LTE等无线通信终端设备，如市区光缆敷设困难或无线环境恶劣，可采用中压载波设备提供通信通道。

6.3 居民投资的分布式项目如220（380） V新能源项目

6.3.1 通信方式

考虑项目点多面广，单点通信数据量少等特点，建议采用GPRS、TD-LTE等无线通信技术。

6.3.2 设备配置

采用GPRS、TD-LTE等无线通信终端设备。

6.4 新能源接入中低压配电通信网综合解决方案

新能源接入中低压配电通信网总体拓扑图如图1所示。

①自动化业务通信通道。自动化业务通道可采用专线通道（4WE/M模拟通道或64 K数据通道）和网络通道（调度数据网通道）接入。

②计量自动化业务通信通道。计量自动化业务通道可采用专线通道（4线E/M模拟通道）和网络通道（调度数据网通道）接入。

③风功率预测、PMU等生产业务网络通信通道。风电场风功率预测系统经二次安全防护系统与调度数据网接入交换机连接，接入交换机采用光缆与接入路由器连接，通过调度数据网形成风电场风功率预测系统工作站至中调主站系统的网络通道。

当主控室与通信机房距离较近时，可省略接入交换机，风功率预测系统经二次安全防护系统后直接与接入路由器连接。

④继电保护、安稳业务通信通道。建议采用与电网主网相同通信方案，即采用专用光纤通道和复用光通信（2 M）通道接入方式。

⑤调度电话通信通道。建议采用与电网主网相同通信方案，即采用传输接入设备提供通信通道。

⑥光纤通信网承载的智能配电网自动化终端DTU通过FE接口与工业以太网交换机、ONU互联，配网自动化主站与终端DTU采用104规约；

⑦电力无线宽带专网承载的配网自动化终端DTU分两种模式。

其一，采用RS232串口模式接入安全网关（232转FE），安全网关采用FE接口与宽带无线终端CPE互联，配网自动化主站与终端DTU采用101规约。

其二，采用DTU终端的FE接口接入安全网关（两端均为FE接口），安全网关采用FE接口与宽带无线终端CPE互联，配网自动化主站与终端DTU采用104规约。

⑧中压载波承载的配网自动化终端DTU通过RS232接口与从载波互联，配网自动化主站与终端DTU采用101规约。

⑨10 kV开关站计量自动化集中器，通过FE接口与无线宽带终端CPE互联，计量自动化主站与集中器采用104规约，接入网方式与配电自动化FE接口互联模式相同。

参考文献：

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