文峰

摘要：在“雙碳”目標(biāo)下，以新能源為主體的我國(guó)新型電力系統(tǒng)正在加速構(gòu)建，以光伏、風(fēng)電為主體的新能源進(jìn)入新的發(fā)展階段，其發(fā)展趨勢(shì)與相關(guān)政策引導(dǎo)也帶來(lái)新的發(fā)展變化，這給電站設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)帶來(lái)了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。新能源風(fēng)電場(chǎng)位置偏遠(yuǎn)，安全運(yùn)維不及時(shí)，運(yùn)維成本高，缺少現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維的技術(shù)管控手段，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維工作需要具有身份認(rèn)證、訪問(wèn)控制、數(shù)據(jù)安全交換、操作審計(jì)的運(yùn)維安全產(chǎn)品，來(lái)解決新能源場(chǎng)站現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維安全防護(hù)的技術(shù)難題。

關(guān)鍵詞：新能源;電站;安全;運(yùn)維

1導(dǎo)言

面對(duì)新能源日益枯竭、環(huán)境污染等難題，大力研發(fā)風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源，提升能源利用效率，發(fā)展智能電網(wǎng)是我國(guó)能源戰(zhàn)略主要發(fā)展方向。隨著新能源在電網(wǎng)中滲透率不斷提高，對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、無(wú)功補(bǔ)償帶來(lái)了重大影響。為保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，以提升電網(wǎng)容量配置為目標(biāo)，研究?jī)?chǔ)電站儲(chǔ)能容量配置情況。

2新能源電站發(fā)展背景分析

作為減碳的重要力量，新能源在“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的引領(lǐng)下，風(fēng)電、光伏裝機(jī)規(guī)模繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)，在滿足新增用電需求方面發(fā)揮了重要作用。

今年上半年，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)規(guī)模同比增長(zhǎng)9.5%。其中，風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)規(guī)模分別同比增長(zhǎng)34.7%和23.7%。

同時(shí)，“雙碳”目標(biāo)下的電力市場(chǎng)化交易等宏觀政策的調(diào)整，指引了新能源的發(fā)展方向，對(duì)新能源的發(fā)展帶來(lái)積極的促進(jìn)作用，未來(lái)10年將迎來(lái)超10億千瓦的風(fēng)光新增裝機(jī)。

“隨著雙碳目標(biāo)的提出，以及分布式光伏‘整縣推進(jìn)’等政策利好不斷，為新能源行業(yè)帶來(lái)了相當(dāng)大的發(fā)展空間?！敝袊?guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長(zhǎng)劉譯陽(yáng)表示，“目前，新能源行業(yè)正朝著大規(guī)模、高比例、市場(chǎng)化、高質(zhì)量方向發(fā)展?！?/p>

中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院新能源工程院總工程師、規(guī)劃研究中心主任惠星說(shuō)，雙碳目標(biāo)與構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的提出，奠定了“十四五”新能源發(fā)展的主基調(diào)?！耙虼耍履茉匆圆季謨?yōu)化發(fā)展、以基地保障發(fā)展，建設(shè)大型風(fēng)光基地項(xiàng)目，從而保證整個(gè)行業(yè)的裝機(jī)規(guī)模?！?/p>

發(fā)展大型風(fēng)光基地，是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的重要支撐?！霸陲L(fēng)光資源富集地區(qū)，開(kāi)展大型風(fēng)電光伏基地建設(shè)意義重大?！痹谒娝?guī)劃設(shè)計(jì)總院新能源部太陽(yáng)能處處長(zhǎng)王昊軼看來(lái)，建設(shè)千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)光大基地，既有利于推動(dòng)風(fēng)電光伏大規(guī)模、高比例發(fā)展，還能推動(dòng)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，減碳效益明顯，助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。

同時(shí)，在現(xiàn)有跨省區(qū)輸電通道送端地區(qū)建設(shè)大型風(fēng)光基地項(xiàng)目，可充分利用剩余輸電通道空間，提高通道利用率，降低平均輸電成本，實(shí)現(xiàn)大范圍資源優(yōu)化配置。

此外，建設(shè)大型風(fēng)光基地項(xiàng)目，能夠促投資、穩(wěn)增長(zhǎng)，帶動(dòng)西部地區(qū)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展，助力鄉(xiāng)村振興，替代存量火電，對(duì)沖煤電虧損。

3風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維安全系統(tǒng)的研究

3.1風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維及安全分析

在多次調(diào)研中發(fā)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)維管控存在諸多的問(wèn)題和需求，主要集中在：

（1）風(fēng)電場(chǎng)位置偏遠(yuǎn)、站點(diǎn)分散、人員較少，安全運(yùn)維不及時(shí)，成本高;

（2）風(fēng)電場(chǎng)SCADA、NCS、繼保等系統(tǒng)的主機(jī)通常不安裝防病毒軟件（可能存在不兼容、誤殺、應(yīng)用異常退出等問(wèn)題），運(yùn)維過(guò)程可能導(dǎo)致病毒通過(guò)移動(dòng)設(shè)備入侵;

（3）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安全可控、傳輸加密及網(wǎng)絡(luò)安全集中管控等防護(hù)手

段不足;

（4）運(yùn)維缺乏有效的管控措施和審計(jì)手段，易導(dǎo)致病毒感染、非法操作、人員管控混亂等現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)問(wèn)題無(wú)法回溯問(wèn)題，職責(zé)無(wú)法清晰;

（5）風(fēng)電場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)還無(wú)法滿足《網(wǎng)絡(luò)安全法》、《等級(jí)保護(hù)2.0》新版法規(guī)相應(yīng)要求。

3.2風(fēng)電場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維安全系統(tǒng)研究的主要技術(shù)問(wèn)題當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維的安全防護(hù)主要技術(shù)問(wèn)題：

（1）現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維協(xié)議、接口多樣化，如有網(wǎng)口、串口等;

（2）如何保證U盤等移動(dòng)介質(zhì)在數(shù)據(jù)交換過(guò)程中的安全性;

（3）如何對(duì)運(yùn)維人員的身份進(jìn)行認(rèn)證;

（4）如何對(duì)運(yùn)維人員運(yùn)維時(shí)的操作過(guò)程進(jìn)行審計(jì)記錄，包括錄屏審計(jì)以及通信協(xié)議審計(jì);

（5）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員運(yùn)維時(shí)的權(quán)限進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)可操作的最小權(quán)限化;

（6）因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維環(huán)境不固定，需要實(shí)現(xiàn)設(shè)備的可移動(dòng)化。

4新能源電站現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1光伏發(fā)電不確定性

光伏發(fā)電出力大小與太陽(yáng)輻射因素密切相關(guān)，具有較強(qiáng)不確定性，光伏功率預(yù)測(cè)誤差可看似正態(tài)分布。不同時(shí)間下的光伏出力預(yù)測(cè)誤差是不同的，短時(shí)間內(nèi)誤差分布存在對(duì)稱性，長(zhǎng)時(shí)間誤差分布在設(shè)定的額定功率范圍內(nèi)。

傳統(tǒng)儲(chǔ)電站儲(chǔ)能過(guò)程中，為保持儲(chǔ)電站備用容量，備用容量在新能源不確定性分布模型支持下，需確保儲(chǔ)電站實(shí)現(xiàn)自身安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)儲(chǔ)電站儲(chǔ)能容量。尤其是電網(wǎng)儲(chǔ)電站，分散接入新能源儲(chǔ)電站后電量存儲(chǔ)的隨機(jī)性、波動(dòng)性會(huì)增加電網(wǎng)儲(chǔ)電站不確定性運(yùn)行狀態(tài)。因此，精準(zhǔn)分析儲(chǔ)電站儲(chǔ)能容量配置不確定性因素能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)儲(chǔ)能容量配置優(yōu)化提供基礎(chǔ)。

4.2創(chuàng)新融合是重點(diǎn)方向

機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，新能源電站設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)如何不斷創(chuàng)新？業(yè)內(nèi)人士表示，度電低、發(fā)電高、能存儲(chǔ)、環(huán)境好是新能源電站開(kāi)發(fā)的重要因素。

“多場(chǎng)景應(yīng)用，是未來(lái)新能源電站設(shè)計(jì)的主題。”惠星說(shuō)，結(jié)合生態(tài)、農(nóng)業(yè)、荒漠恢復(fù)等多場(chǎng)景，需發(fā)展“新能源+”應(yīng)用。

“雙碳要求下，風(fēng)電光伏將迎來(lái)長(zhǎng)期良好的發(fā)展機(jī)遇，在發(fā)展模式上應(yīng)堅(jiān)持集中分散并舉、陸上海上并舉、就近與外送消納并舉、多能互補(bǔ)、單一與多場(chǎng)景并舉?！蓖蹶惠W表示，創(chuàng)新融合是新能源電站未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)方向，“一是與開(kāi)發(fā)場(chǎng)地的融合，二是能源開(kāi)發(fā)利用之間的技術(shù)融合，三是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的融合?！?/p>

“未來(lái)，電站建設(shè)形式更加多元化、多樣化、綜合化。”劉譯陽(yáng)表示，在保障性規(guī)模和市場(chǎng)化規(guī)模的“雙通道”管理理念下，新能源將形成普通地面電站、大型新能源基地、分布式光伏與源網(wǎng)荷儲(chǔ)、多能互補(bǔ)等多種模式并存的發(fā)展格局。

4.3現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維安全系統(tǒng)工作

現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維安全系統(tǒng)工作流程大致分為5個(gè)步驟：

（1）到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行運(yùn)維工作前，在管控中心平臺(tái)服務(wù)器上建立運(yùn)維用戶及配置運(yùn)維策略，將運(yùn)維安全裝置與管控中心平臺(tái)服務(wù)器相連，下載運(yùn)維用戶和運(yùn)維策略。

（2）攜帶運(yùn)維安全裝置到運(yùn)維現(xiàn)場(chǎng)。

（3）將運(yùn)維安全裝置串接在筆記本或外部存儲(chǔ)介質(zhì)U盤和風(fēng)電場(chǎng)電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)象（服務(wù)器、通訊及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、自動(dòng)化設(shè)備）中間，登錄賬戶，選擇相應(yīng)的運(yùn)維策略進(jìn)行運(yùn)維工作。

（4）運(yùn)維工作結(jié)束，將運(yùn)維安全裝置帶回至管控中心。

（5）將運(yùn)維安全裝置與平臺(tái)服務(wù)器相連，上傳現(xiàn)場(chǎng)操作審計(jì)數(shù)據(jù)。

4.4硬件設(shè)計(jì)

運(yùn)維安全系統(tǒng)平臺(tái)服務(wù)器：用于系統(tǒng)配置，運(yùn)行平臺(tái)服務(wù)程序，接收和存儲(chǔ)前端數(shù)據(jù)采集（現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維安全裝置）的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維審計(jì)數(shù)據(jù)的記錄、回放與分析。

現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維安全裝置運(yùn)維接口整合模塊：該模塊主要是對(duì)網(wǎng)口、串口以及USB口等多種接口進(jìn)行支持，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)基于各種接口以及協(xié)議的運(yùn)維過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)一管控。

現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維安全裝置身份認(rèn)證模塊：該模塊主要身份證、指紋模塊，實(shí)現(xiàn)從卡識(shí)別到生物識(shí)別來(lái)對(duì)運(yùn)維人員的身份進(jìn)行認(rèn)證。

現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維安全裝置防火墻模塊：該模塊用于對(duì)運(yùn)維筆記本需要訪問(wèn)的對(duì)象系統(tǒng)進(jìn)行權(quán)限控制，杜絕了非授權(quán)訪問(wèn)以及基于敏感端口的病毒傳播

和惡意網(wǎng)絡(luò)攻擊。

現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維安全裝置視頻數(shù)據(jù)采集模塊：該模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)筆記本屏幕進(jìn)行同步采集，記錄。

現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維安全裝置數(shù)據(jù)單向擺渡模塊：該模塊主要實(shí)現(xiàn)當(dāng)外部U盤等移動(dòng)介質(zhì)要進(jìn)行數(shù)據(jù)擺渡時(shí)，外部U盤不會(huì)直接接觸到風(fēng)電場(chǎng)電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)象，而是先將數(shù)據(jù)拷貝到該數(shù)據(jù)單向擺渡模塊中進(jìn)行殺毒，然后再經(jīng)由另外一個(gè)單向數(shù)據(jù)擺渡模塊拷貝到風(fēng)電場(chǎng)電力監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)象中，確保接觸對(duì)象的U盤和數(shù)據(jù)都是完全安全可靠的。

現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維安全裝置前端顯示模塊：該模塊主要提供給運(yùn)維人員進(jìn)行運(yùn)維安全裝置的軟件操作。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，結(jié)合儲(chǔ)電站實(shí)際運(yùn)行特點(diǎn)，充分考慮新能源不確定性，為實(shí)現(xiàn)區(qū)域獨(dú)立供電提供有效解決方案。通過(guò)實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了該技術(shù)對(duì)于儲(chǔ)電站儲(chǔ)能容量配置優(yōu)化，具有可靠性和穩(wěn)定性，為儲(chǔ)能配置規(guī)劃提供參考依據(jù)。

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煤電企業(yè)要不斷開(kāi)拓創(chuàng)新，以傳統(tǒng)煤電為立足點(diǎn)，通過(guò)與新能源及儲(chǔ)能的深度融合，充分發(fā)揮各產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)補(bǔ)齊短板，在不同情境下靈活調(diào)整運(yùn)行模式，合理高效利用能源，從而實(shí)現(xiàn)“外減碳”。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，“雙碳”背景下，我國(guó)電力系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)將發(fā)生深刻變革，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)為電力系統(tǒng)的發(fā)展定下了基調(diào)，將新能源提升到了前所未有的新高度，以風(fēng)電、光伏為主的新能源必將迎來(lái)一輪爆發(fā)式增長(zhǎng)。當(dāng)前新技術(shù)不斷出現(xiàn)，但新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化很難，要變成一個(gè)示范項(xiàng)目需要大量投資。

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