新能源電站現場運維安全技術研究與應用

文峰

摘要：在“雙碳”目標下，以新能源為主體的我國新型電力系統正在加速構建，以光伏、風電為主體的新能源進入新的發展階段，其發展趨勢與相關政策引導也帶來新的發展變化，這給電站設計開發帶來了新的機遇與挑戰。新能源風電場位置偏遠，安全運維不及時，運維成本高，缺少現場運維的技術管控手段，現場運維工作需要具有身份認證、訪問控制、數據安全交換、操作審計的運維安全產品，來解決新能源場站現場運維安全防護的技術難題。

關鍵詞：新能源;電站;安全;運維

1導言

面對新能源日益枯竭、環境污染等難題，大力研發風能、太陽能等新能源，提升能源利用效率，發展智能電網是我國能源戰略主要發展方向。隨著新能源在電網中滲透率不斷提高，對電網調峰調頻、無功補償帶來了重大影響。為保證電網安全穩定運行，以提升電網容量配置為目標，研究儲電站儲能容量配置情況。

2新能源電站發展背景分析

作為減碳的重要力量，新能源在“碳達峰、碳中和”目標的引領下，風電、光伏裝機規模繼續保持快速增長，在滿足新增用電需求方面發揮了重要作用。

今年上半年，全國發電裝機規模同比增長9.5%。其中，風電、光伏發電裝機規模分別同比增長34.7%和23.7%。

同時，“雙碳”目標下的電力市場化交易等宏觀政策的調整，指引了新能源的發展方向，對新能源的發展帶來積極的促進作用，未來10年將迎來超10億千瓦的風光新增裝機。

“隨著雙碳目標的提出，以及分布式光伏‘整縣推進’等政策利好不斷，為新能源行業帶來了相當大的發展空間。”中國光伏行業協會副秘書長劉譯陽表示，“目前，新能源行業正朝著大規模、高比例、市場化、高質量方向發展。”

中國電建集團西北勘測設計研究院新能源工程院總工程師、規劃研究中心主任惠星說，雙碳目標與構建以新能源為主體的新型電力系統的提出，奠定了“十四五”新能源發展的主基調。“因此，新能源要以布局優化發展、以基地保障發展，建設大型風光基地項目，從而保證整個行業的裝機規模。”

發展大型風光基地，是實現碳達峰、碳中和的重要支撐。“在風光資源富集地區，開展大型風電光伏基地建設意義重大。”在水電水利規劃設計總院新能源部太陽能處處長王昊軼看來，建設千萬千瓦級風光大基地，既有利于推動風電光伏大規模、高比例發展，還能推動能源綠色低碳轉型，減碳效益明顯，助力實現碳達峰、碳中和目標。

同時，在現有跨省區輸電通道送端地區建設大型風光基地項目，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，實現大范圍資源優化配置。

此外，建設大型風光基地項目，能夠促投資、穩增長，帶動西部地區當地產業發展，助力鄉村振興，替代存量火電，對沖煤電虧損。

3風電場現場運維安全系統的研究

3.1風電場現場運維及安全分析

在多次調研中發現風電場運維管控存在諸多的問題和需求，主要集中在：

（1）風電場位置偏遠、站點分散、人員較少，安全運維不及時，成本高;

（2）風電場SCADA、NCS、繼保等系統的主機通常不安裝防病毒軟件（可能存在不兼容、誤殺、應用異常退出等問題），運維過程可能導致病毒通過移動設備入侵;

（3）系統網絡設備安全可控、傳輸加密及網絡安全集中管控等防護手

段不足;

（4）運維缺乏有效的管控措施和審計手段，易導致病毒感染、非法操作、人員管控混亂等現象，一旦出現問題無法回溯問題，職責無法清晰;

（5）風電場網絡安全防護還無法滿足《網絡安全法》、《等級保護2.0》新版法規相應要求。

3.2風電場現場運維安全系統研究的主要技術問題當前現場運維的安全防護主要技術問題：

（1）現場運維協議、接口多樣化，如有網口、串口等;

（2）如何保證U盤等移動介質在數據交換過程中的安全性;

（3）如何對運維人員的身份進行認證;

（4）如何對運維人員運維時的操作過程進行審計記錄，包括錄屏審計以及通信協議審計;

（5）對現場運維人員運維時的權限進行控制，實現可操作的最小權限化;

（6）因為現場運維環境不固定，需要實現設備的可移動化。

4新能源電站現場運維安全系統設計

4.1光伏發電不確定性

光伏發電出力大小與太陽輻射因素密切相關，具有較強不確定性，光伏功率預測誤差可看似正態分布。不同時間下的光伏出力預測誤差是不同的，短時間內誤差分布存在對稱性，長時間誤差分布在設定的額定功率范圍內。

傳統儲電站儲能過程中，為保持儲電站備用容量，備用容量在新能源不確定性分布模型支持下，需確保儲電站實現自身安全穩定運行的同時，精準預測儲電站儲能容量。尤其是電網儲電站，分散接入新能源儲電站后電量存儲的隨機性、波動性會增加電網儲電站不確定性運行狀態。因此，精準分析儲電站儲能容量配置不確定性因素能夠為實現儲能容量配置優化提供基礎。

4.2創新融合是重點方向

機遇與挑戰并存，新能源電站設計開發如何不斷創新？業內人士表示，度電低、發電高、能存儲、環境好是新能源電站開發的重要因素。

“多場景應用，是未來新能源電站設計的主題。”惠星說，結合生態、農業、荒漠恢復等多場景，需發展“新能源+”應用。

“雙碳要求下，風電光伏將迎來長期良好的發展機遇，在發展模式上應堅持集中分散并舉、陸上海上并舉、就近與外送消納并舉、多能互補、單一與多場景并舉。”王昊軼表示，創新融合是新能源電站未來發展的重點方向，“一是與開發場地的融合，二是能源開發利用之間的技術融合，三是產業發展的融合。”

“未來，電站建設形式更加多元化、多樣化、綜合化。”劉譯陽表示，在保障性規模和市場化規模的“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、分布式光伏與源網荷儲、多能互補等多種模式并存的發展格局。

4.3現場運維安全系統工作

現場運維安全系統工作流程大致分為5個步驟：

（1）到現場進行運維工作前，在管控中心平臺服務器上建立運維用戶及配置運維策略，將運維安全裝置與管控中心平臺服務器相連，下載運維用戶和運維策略。

（2）攜帶運維安全裝置到運維現場。

（3）將運維安全裝置串接在筆記本或外部存儲介質U盤和風電場電力監控系統對象（服務器、通訊及網絡設備、自動化設備）中間，登錄賬戶，選擇相應的運維策略進行運維工作。

（4）運維工作結束，將運維安全裝置帶回至管控中心。

（5）將運維安全裝置與平臺服務器相連，上傳現場操作審計數據。

4.4硬件設計

運維安全系統平臺服務器：用于系統配置，運行平臺服務程序，接收和存儲前端數據采集（現場運維安全裝置）的數據，實現運維審計數據的記錄、回放與分析。

現場運維安全裝置運維接口整合模塊：該模塊主要是對網口、串口以及USB口等多種接口進行支持，實現對現場基于各種接口以及協議的運維過程進行統一管控。

現場運維安全裝置身份認證模塊：該模塊主要身份證、指紋模塊，實現從卡識別到生物識別來對運維人員的身份進行認證。

現場運維安全裝置防火墻模塊：該模塊用于對運維筆記本需要訪問的對象系統進行權限控制，杜絕了非授權訪問以及基于敏感端口的病毒傳播

和惡意網絡攻擊。

現場運維安全裝置視頻數據采集模塊：該模塊主要實現對筆記本屏幕進行同步采集，記錄。

現場運維安全裝置數據單向擺渡模塊：該模塊主要實現當外部U盤等移動介質要進行數據擺渡時，外部U盤不會直接接觸到風電場電力監控系統對象，而是先將數據拷貝到該數據單向擺渡模塊中進行殺毒，然后再經由另外一個單向數據擺渡模塊拷貝到風電場電力監控系統對象中，確保接觸對象的U盤和數據都是完全安全可靠的。

現場運維安全裝置前端顯示模塊：該模塊主要提供給運維人員進行運維安全裝置的軟件操作。

結束語

綜上所述，結合儲電站實際運行特點，充分考慮新能源不確定性，為實現區域獨立供電提供有效解決方案。通過實驗也證實了該技術對于儲電站儲能容量配置優化，具有可靠性和穩定性，為儲能配置規劃提供參考依據。

參考文獻：

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煤電企業要不斷開拓創新，以傳統煤電為立足點，通過與新能源及儲能的深度融合，充分發揮各產業優勢補齊短板，在不同情境下靈活調整運行模式，合理高效利用能源，從而實現“外減碳”。

結束語

綜上所述，“雙碳”背景下，我國電力系統電源結構將發生深刻變革，構建以新能源為主體的新型電力系統為電力系統的發展定下了基調，將新能源提升到了前所未有的新高度，以風電、光伏為主的新能源必將迎來一輪爆發式增長。當前新技術不斷出現，但新技術產業化很難，要變成一個示范項目需要大量投資。

參考文獻：

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