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1、分布式能源站点配套通信接入专题报告国网四川省电力公司国网四川电力经济技术研究院国网北京电力公司国网吉林省电力公司国网浙江省电力公司目录一、前言11.1 研究目的及意义11.2 研究范围及内容11.3 相关定义1二、编制原则和依据12.1编制原则12.2编制依据2三、技术体制4四、技术原则74.1 分布式能源74.1.1 35kV分布式能源74.1.2 10kV分布式能源74.1.3 0.4kV分布式能源74.2 电动汽车充换电设施84.2.1 集中充电站84.2.2 充换电站84.2.3 充电桩84.3 安全策略研究94.3.1 网络安全94.3.2 设备安全94.3.3 信息安全11五、业务
2、需求分析175.1 分布式能源业务需求175.1.1 调度需求175.1.2 营销需求175.1.3 安全生产需求175.2 电动汽车充换电设施业务需求185.3 带宽预测185.3.1 分布式能源站点带宽预测195.3.2 电动汽车充换电设施带宽预测205.4 对上一级通信网的影响235.4.1 调度组织关系235.4.2 对上一级通信网的影响23六、分布式能源站点配套通信接入方案研究276.1分布式能源站点发展现状276.2配套通信建设典型方案研究286.2.1 35kV分布式能源286.2.2 10kV分布式能源306.2.3 0.4kV分布式能源33七、电动汽车充换电设施配套通信接入方
3、案研究367.1 电动汽车充换电设施发展现状367.2配套通信建设典型方案研究367.2.1 集中充电站367.2.2 充换电站377.2.3.充电桩38八、结论及建议408.1 结论408.2 建议40附表1 分布式能源站点配套典型通信建设方案投资明细表42附表2 电动汽车充换电设施配套通信典型方案投资明细表46一、前言1.1 研究目的及意义随着经济的快速发展，能源需求不断增加，传统化石能源（煤炭、石油）储量及可开发利用的水电资源逐渐减少。各类资源的充分、合理利用，以及新能源、可再生能源的开发利用成为当务之急。分布式能源系统是分布安置在需求侧的能源梯级利用，以及资源综合利用和可再生能源设施。
4、分布式能源是以资源、环境效益最大化确定方式和容量的系统，根据终端能源利用效率最优化确定规模，采用先进的能源转换技术，减少污染排放，对传统集中式供电产业形成补充。为满足各类新能源、分布式电源接入系统的需求，支撑各类充换电设施的快速发展，制定配套的接入系统通信技术方案，有利于技术规范的统一，有利于公司配电通信网的发展和业务支撑能力的提高。1.2 研究范围及内容本专题研究范围包括：接入35kV及以下配电网的分布式能源站点（含新能源、分布式电源、小水电）、电动汽车充换电设施等电网节点的通信接入（技术）方案。研究的主要内容包括：技术体制、技术原则、业务需求分析、分布式能源站点配套通信接入方案研究、电动汽
5、车充换电设施配套通信接入方案研究以及相关的结论和建议。本专题报告的编制，不仅可以为项目单位根据实际情况选择合适的建设方案，也为“十三五”通信网规划方案的编制提供参考。1.3 相关定义(一) 分布式电源：是指在用户所在场地或附近建设安装、运行方式以用户端自发自用为主、多余电量上网，且在配电网系统平衡调节为特征的发电设施或有电力输出的能量综合梯级利用多联供设施。分布式电源类型包括太阳能、微型燃气轮机（含天然气三联供）、生物质能、风能、地热能、海洋能、资源综合利用发电（含煤矿瓦斯发电）等，以同步电机、感应电机、变流器等形式接入电网。 (二) 新能源：1980年召开的“联合国新能源和可再生能源会议”对
6、新能源的定义为：以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源，重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能（原子能）。在我国，新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环等；此外，还有氢能、沼气、酒精、甲醇等，而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、等能源，称为常规能源。(三) 小水电：由地方、集体或个人集资兴办与经营管理的，装机容量25000kW及以下的水电站和配套的地方供电电网。(四)
7、电动汽车充换电设施：是指为电动汽车动力提供电能的相关设施的总称，包括各种集中充电站、充换电站、充电桩等。集中充电站：用于为充换电站配送电池，以标准电池模块集中充放电为核心，需完成标准电池模块向充换电站的统一配送、标准电池模块维护等任务；负责标准电池组的保养、检测，并指挥协调整个电动汽车、电池周转网络的运行。充换电站：以标准电池模块充电、换电为核心，整车快速充电为辅。充换电站在主城区主要位于机关、企事业单位和公共服务设施周边、重要交通枢纽、交通干道，在城际高速公路上主要位于高速服务区。充电桩：采用传导方式为具有车载充电装置的电动汽车提供交流/直流电源的专用供电装置。运营管理系统：实现电动汽车充电
8、和电池更换相关业务的数据采集、数据存储、统计分析、运行决策、营业服务以及调度管理的系统。电动汽车充换电设施通信系统的建设是为了实现电动汽车充换电设施与电动汽车运营管理系统之间信息的互联互通，以支撑电动汽车业务运营及生产监控与管理的有序运行。说明：本专题报告所指的分布式能源站点是指接入35kV及以下电压等级配电网的新能源电厂，小水电及分布式电源等通信站点。二、编制原则和依据2.1编制原则结合本专题涉及面广、概念界定范围存在重合交叉等特点，梳理报告编制思路，制定编制总体原则，并重点从建设思路的统一性、技术方案的适用性和先进性、方案投资的经济性和建设方案的差异性等方面制定相关原则。(一) 总体原则全
9、面梳理新能源、分布式电源、小水电、电动汽车充换电设施等节点的业务需求，提出具体的通信建设方案，在满足现有业务需求的基础上，适当考虑未来的业务增长需要。(二) 建设思路统一性原则应随电源及充换电设施项目同步开展配套通信建设，统一标准和要求，以降低建设和运维难度，节约投资。(三) 技术方案的适用性和先进性原则积极采用先进、适用、成熟的通信技术。充分研究不同通信技术对于具体业务的适应性，注重通信技术的先进性、技术标准的有效性、技术体系的完整性、标准使用的广泛性以及产业链的成熟性。(四) 方案投资的经济性原则充分考虑通信设备成本、建设难度、施工周期和后期运维，结合分布式电源和充换电设施节点业务需求和应
10、用环境特点进行通信网方案设计，不盲目追求系统性能指标，提高资金使用效率。(五) 建设方案的差异性原则针对不同地域、不同环境进行差异化设计，兼顾电网架构、通信网络架构、业务需求和投资效益等因素，保障通信建设方案的可行性和适用性。2.2编制依据下列文件中的条款通过本报告的引用而成为本报告的条款。凡注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本报告。凡不注日期的引用文件，其最新版本适用于本报告。(一) 国家电网智能化规划总报告(二) 国家电网公司关于印发分布式电源接入系统典型设计的通知（国家电网发展2013625号） (三) 国家电网公司关于印发分布式电源并网相关意见
11、和规范（修订版）的通知（国家电网办20131781号）(四) Q/GDW 11147-2013 分布式电源接入配电网设计规范(五) 配电自动化建设应用提升工作方案（国家电网运检20131085号）(六) 国网运检部关于印发生产技术改造和设备大修原则的通知（运检计划2013428号）(七) GB/T29317-2012电动汽车充换电设施术语(八) DL/T 790采用配电线载波的配电自动化系列标准(九) Q/GDW 1807-2012终端通信接入网工程典型设计规范(十) Q/GDW 1738-2012配电网规划设计技术导则(十一) Q/GDW 583-2011电力以太网无源光网络（EPON）系统
12、互联互通技术规范及测试方法(十二) Q/GDW 677-2011 分布式电源接入配电网监控系统功能规范(十三) 电力通信接入网安全防护要求报批稿三、技术体制各类分布式能源站点，根据其调度关系、通信网现状、安全性和可靠性要求、投资大小等因素，可选择光纤、电力线载波、无线等多种通信技术方式。 每种通信技术方式各具特点，为合理确定通信技术体制和建设方案，需对各种技术进行综合分析。需要综合分析的主要技术指标包括：可靠性、实时性、IP网络支持、带宽、QoS、传输距离、环境影响、电磁兼容、安全性、组网灵活性、标准、技术成熟度、产品产业链、设备成本和运维成本等。通信方式比较表详见表3-1。表3-1 通信方式
13、比较表技术指标光纤通信载波无线以太网公网营运商SDHPDHEPON中压电力线载波无线公网无线专网工业以太网有线公网可靠性高较高高中低低高较高实时性高高高中低中高较高IP网络支撑支持支持支持部分支持支持支持支持支持带宽（bps）155M-10G8-155M1.25G10-100K50-100K10K-20M10M、100M1000M、10G2M-1GQoS高高高较低低较低高较低传输距离小于80km小于40km小于20km220km无线覆盖区域内110km小于80km有线公网覆盖区域内环境影响不受影响不受影响不受影响电网负载和结构天气、地形天气、地形不受影响不受影响电磁兼容不受影响不受影响不受影响
14、受影响受影响受影响不受影响不受影响安全性高高高中低中高低组网灵活性较为灵活较为灵活受网架变动影响不灵活灵活灵活灵活受公网覆盖范围限制标准ITU-T G.957ITU-T G.703IEEE 802.3ahDL/T 790完备无IEEE 802.3/802.3uIEEE 802.3技术成熟度成熟成熟成熟成熟成熟发展中成熟成熟产品产业链大规模商用大规模商用大规模商用规模商用大规模商用部分区域试点大规模商用大规模商用设备成本高较低中较低低中低低运维成本中中中较高低较低中低综合上表所述，可以得出如下结论：(一) SDH技术体制：SDH在标准完整性、产品成熟度、产业链及性能指标方面具有优势，由于光纤铺设
15、成本较高，适用于对价格不敏感，对安全、可靠性有严格要求的使用场合或已预埋光缆的场合。(二) EPON技术体制：EPON在标准完整性、产品成熟度、产业链及性能指标方面具有优势，由于光纤铺设成本较高，适用于对价格不敏感，对安全、可靠性有严格要求的使用场合或已预埋光缆的场合。(三) PDH技术体制：PDH在产品成熟度、产业链及性能指标方面具有优势，但相比SDH技术，PDH在组网、维护管理等方面存在明显不足，且综合光缆投资，PDH设备相比SDH设备的价格也没有明显优势，不建议使用。(四) 中压电力线载波：施工简单，受电力线运行情况影响，适用于电缆供电系统，适合实时性、并发性要求不敏感的使用场合。(五)
16、 无线公网：易于建设，宜用于实时性不敏感、安全性和可靠性要求不高的场合。(六) 无线专网：技术成熟度未充分验证，不宜大规模使用。(七) 工业以太网：技术成熟，已经有成熟的商业产品可以满足恶劣的电力环境应用要求。具有灵活的接入方式、丰富的功能和低能耗等特点。(八) 公网运营商：组网方式受公网覆盖范围限制，宜用于实时性不敏感、安全性和可靠性要求不高的场合。建设单位可在本专题研究基础上，结合本地区接入条件及现有通信网络情况，因地制宜地合理选择和确定各类分布式能源站点的配套通信建设方案。四、技术原则本报告所述分布式电源及电动汽车充换电设施涉及35kV、10kV、0.4kV电压等级，不同电压等级涉及的生
17、产、控制类业务内容不一，所采用的通信技术也各不相同。4.1 分布式能源4.1.1 35kV分布式能源以35kV电压等级接入配电网的分布式能源站点，优先选用SDH传输技术，可采用155M光电一体化平台设备；当不具备光纤通信条件时，可采用电力线载波技术。4.1.2 10kV分布式能源以10kV电压等级接入配电网的分布式能源站点，在配电自动化光纤网络已覆盖的区域，根据10kV通信接入网使用的技术选择EPON或工业以太网方式；在配电通信网光纤未覆盖的区域，优先采用自建光缆接入或租用运营商光缆以专线方式接入；当不具备光纤通信条件时，可采用电力线载波方式。4.1.3 0.4kV分布式能源以380/220V
18、低压接入的分布式能源站点，可采用无线专网或GPRS、CDMA、3G、4G等无线公网通信方式。当有控制要求时，不宜采用无线公网通信方式；如采用无线公网通信方式且有控制要求应按照信息系统安全等级基本要求（GB/T 22239）的规定采取可靠的安全隔离和认证措施。采用无线公网的通信方式应满足配电自动化建设与改造标准化设计技术规定（Q/GDW625-2011）和电力用户用电信息采集系统管理规范：通信信道建设管理规范（Q/GDW 380.2-2009）的相关规定，支持用户优先级管理。新建光缆宜选用ADSS光缆、普通光缆，光缆芯数宜为1224芯，光缆纤芯均采用ITU-T G.652技术标准。4.2 电动汽
19、车充换电设施坚持“统一规划、统一标准、统筹资源、分级实施”的原则，集中充电站和充换电站按照“以专网为主，租用公网运营商通信网络为辅”原则，充电桩按照“充分结合终端通信网资源建设专网，不具备终端通信网资源的区域租用运营商无线公网”模式，因地制宜开展电动汽车充换电设施通信系统建设，以支撑电动汽车业务运营及生产监控与管理的有序运行。4.2.1 集中充电站集中充电站距离变电站距离较近，可随10kV线路建设双光纤通道，就近接入地区通信传输网络，传输设备宜选用155M SDH光传输平台。4.2.2 充换电站当上级电源点为变电站或具备至变电站光缆通道的开闭所时，宜建设光纤以专线方式就近接入地区通信传输网络。
20、上级电源点为10kV开闭所且该开闭所不具备至变电站光缆通道的主城区充换电站，以及城际高速公路充换电站，可租用运营商专线通道，接入运营管理中心。4.2.3 充电桩充电桩在终端通信接入网络覆盖范围内，可根据实际情况选用EPON、工业以太网交换机或无线专网的方式接入终端通信网。充电桩不在终端通信接入网络覆盖范围内，可租用运营商无线公网，接入运营管理中心。4.3 安全策略研究终端通信接入网安全防护的目标是防止非法用户和终端接入网络，防止接入网传输的信息和数据丢失、泄露或被篡改，防止攻击者发起的网络渗透、病毒扩散、木马植入等攻击手段，保障接入网的安全与可靠，从而确保承载业务系统的稳定运行，避免业务中断造
21、成电网事故。分布式能源及电动汽车充换电设施站点应遵循电力二次系统安全防护总体方案、发电厂二次系统安全防护方案、配电二次系统安全防护方案等相关规程、规范的要求。4.3.1 网络安全终端通信接入网网络安全要求如下：1 接入网光缆拓扑结构应根据配用电网架结构、承载业务的重要程度以及光缆建设情况进行设计。10kV通信接入网宜采用环形、树形或星形拓扑结构，0.4kV通信接入网宜采用总线形、树形或星形拓扑结构。2 EPON光网络承载配网重要业务（如配电自动化）的组网结构应采用双星形骨干环、双链形骨干环或手拉手组网方式。3 工业以太网的主干结构应采用双环冗余结构，关键终端设备点对点连接应冗余配置。同一环内节
22、点数目不宜超过20个。4 为保证无线接入方式的可靠性，配网主站端无线公网接入设备应以双路由方式接入公网运营商系统。5 中压载波拓扑结构应根据配用电网架结构进行设计，组网应采用一主多从组网方式，一台主载波机可带多台从载波机，组成一个逻辑网络。4.3.2 设备安全(一) EPON设备安全性能要求如下：1 EPON设备OLT的MAC功能和性能、ONU的MAC性能、上行带宽分配功能、ONU环回操作、以太网性能、QoS功能、组播功能及性能、业务接口功能及性能应满足Q/GDW 553.1-2010要求。2 应支持EPON主干光纤保护倒换、全保护倒换、手拉手倒换。光通道倒换时间应分别满足以下要求：（1） 主
23、干光纤差分距离1)指为业务预留备份通道和发展空间所需弹性系数，计算中除数据网11外（主要考虑数据网本身具有自动的路由选择功能，保护性能较强，且数据网已充分考虑了冗余空间），其余业务12（主要考虑其它业务实时性、可靠性要求较高，一般配置电路时已为其开通了冗余通道）；2并发比例系数，对于专线业务、实时性要求高的业务，并发比例均取100%。分布式能源站点流量需求如表5-3所示。表5-3 分布式能源站点流量需求表业务类型终端流量（kbps）并发比例冗余系数35kV/10kV并网接入汇总流量（kbps）380V/200V并网接入汇总流量（kbps）电能质量监测信息接入30.192100%150%45.2
24、88-分布式电源监测终端信息接入3.552100%150%5.328-计量信息接入1.616100%150%2.4242.424合计基本业务流量kbps/站点53.042.4245.3.2 电动汽车充换电设施带宽预测通信带宽与业务类型、流量、数量等因素相关。同时实时性要求不同的业务，其带宽统计方法也不相同。对于实时性业务，其带宽统计一般按峰值计算；对于非实时性业务，其带宽统计按照均值计算。依据电动汽车充换电设施通信系统的承载业务及实时性需求，电动汽车充换电服务网络中各站点的通信通道带宽估算模型为：B站点通信带宽=（B1+B2+B6）其中：B1为站点内计量表计用电信息采集系统业务数据流量；B2为
25、运营管理系统业务数据流量；B3为充电监控系统业务数据流量；B4为换电监控系统业务数据流量；B5为供电监控系统业务数据流量；B6为安防监控系统业务数据流量。电动汽车充换电设施网络系统业务流量估算表详见表5-4。表5-4 电动汽车充电设施网络系统业务流量估算表项目业务类别通道传输流量（kbps）用电信息采集系统（B1）电表数据0.2小计10.2运营管理系统（B2）综合统计分析5系统管理5基本GIS10客户服务5计量计费5收费账务5资产管理5物流配送5运行管理5小计250充电监控系统（B3）单充电机监控0.2单电池箱监控0.05单充电桩监控0.1小计30.35换电监控系统（B4）换电设备监控0.05
26、小计40.05供电监控系统（B5）变压器监控0.02开关监控0.01小计50.03安防监控系统（B6）单路视频监控2048小计620481.集中充电站通信带宽估算集中充电站以4000组电池组、250台100kW充电机、2个三相电表的规模测算，站内主要有用电信息采集、运营管理、充电监控、供电监控及安防监控等业务系统(其中安防监控采用轮询方式,一次仅上传一路视频信息)，则：B1=0.2kbps2=0.4kbps；B2=50kbps；B3=0.2kbps250+0.05kbps4000=250kbps；B5=0.03kbps；B6=2048kbps；则集中充电站通信带宽估算为：B集中充电站=（B1+
27、B2+B3+B5+B6）=0.4+50+250+0.03+2048=2348.43kbps2.充换电站通信带宽估算充换电站以200组电池组、15台100kW充电机、10台充电桩、4台换电设备、2个三相电表的规模测算，站内主要有用电信息采集、运营管理、充电监控、换电监控、供电监控及安防监控等业务系统(其中安防监控采用轮询方式，一次上传一路视频信息)，则：B1=0.2kbps2=0.4kbps；B2=50kbps；B3=0.2kbps15+0.05kbps200+0.1kbps10=14kbps；B4=0.05kbps4=0.2kbps；B5=0.03kbps；B6=2048kbps；则充换电站通
28、信带宽估算为：B充换电站=（B1+B2+B3+B4+B5+B6）=0.4+50+14+0.2+0.03+2048=2112.63kbps3.充电桩通信带宽估算充电桩主要有用电信息采集、运营管理（主要为计量计费、收费账务、资产管理、运行管理，带宽需求各为5kbps）、充电桩监控等业务系统，则：B1=0.2kbps；B2=20kbps；B3=0.1kbps；则充电桩通信带宽估算为：B充电桩=（B1+B2+B3）=0.2+20+0.1=20.3kbps根据以上估算，结合集中充电站、充换电站、充电桩等电动汽车充换电设施对通信安全性、实时性要求，各类电动汽车充换电设施通信带宽存在一定差别。电动汽车充换电
29、设施通信带宽预测详见表5-5。表5-5 电动汽车充换电设施通信带宽预测表站点类别安全性实时性通道传输流量（kbps）集中充电站较高较高2348.43充换电站较高较高2112.63充电桩较高一般20.35.4 对上一级通信网的影响5.4.1 调度组织关系根据目前的现状，除小部分以35kV电压等级接入的分布式电源由省公司调控中心调度运行管理外，大部分以35/10kV电压等级接入的分布式电源均由地市或县公司调控中心调度运行管理，380/220V分布式电源只需要满足营销业务需求。各类节点与调度机构及营销部门的业务关系见图5-1。图5-1 各类节点与调度机构及营销部门的业务关系图5.4.2 对上一级通信
30、网的影响鉴于收资情况不理想等客观原因的限制，本部分内容主要以定性分析为主。1.分布式能源站点的影响各类分布式能源站点装机容量如表5-6所示。表5-6 各类分布式能源站点装机容量统计表（单位：MW）电压等级年份光伏发电天然气风电资源综合利用生物质发电其它类型合计新增35kV2013年330.61.897.4536.9167.258.41192.22014年823.392.5182.9619.9210.759.71989.12015年1335.5107.3238.5746.0250.764.42742.42018年2278.1155.1222.3986.6352.976.64071.62020年2
31、870.6228.6226.81189.2405.890.85011.710kV及以下2013年1537.62.47.01646.8438.2198.53830.52014年3880.446.827.02943.2562.6228.07688.12015年6078.2155.1118.73447.6694.5275.510769.72018年9665.2505.6315.34054.3914.9323.115778.32020年12778.7821.3442.14569.11144.9384.320140.4截止2012年底，35kV接入站点装机容量6872MW，接入站点3120座；10kV及以下接入站点装机容量27488MW，接入站点12480座。依据表5-6所示收资数据进行推算：2013年底，35kV接入站点装机容量8064MW，接入站点3661座；10kV及以下接入站点装机容量28680MW，接入站点14219座。2014年-2015年新增35接入站点2148座，新增10kV及以下接入站点9151座；2016年-2020年新增35接入站点
