北极星智能电网在线讯:与往届亚运会相比，杭州第19届亚运会的最大亮点之一是电子竞技首次成为竞赛项目，为此，杭州市建设了一座占地8万平方米的专属电竞场馆。本周日早9点，电子竞技项目揭幕战将在这里展开。
电力供应对于电竞项目至关重要，作为杭州亚运会11个一级用电保障场馆之一，电竞场馆必须拥有持续、稳定的电力供应，这其中少不了电力科技的加持。是展示也是检验，在后亚运时代，这些创新技术将成为构建新型电力系统的重要支撑。
来源：《能源评论》 文／本刊记者 赵卉寒 特约记者 张蕾 丁豪 高隽
柔性低频交流输电
为深远海海上风电开路
当下，绿电理念已经深入人心，相较北京冬奥会“张北的风点亮北京的灯”，杭州亚运会的绿电来源更为广泛。从青海柴达木盆地、甘肃嘉峪关到黄土高原的光伏发电，从新疆哈密到巴楚大地的风力发电，绿电跨越山海，源源不断地通过特高压网络送到华东地区，再注入杭州亚运会的各个场馆。
6月30日，富春江畔两座高压大容量低频换流站启动，标志着我国首个220千伏柔性低频输电工程正式投运，这也是杭州亚运会的特色配套工程之一，杭州富阳、萧山两大城市负荷中心通过该工程互联。在赛事期间的尖峰用电时刻，该工程可为杭州亚运会主场馆所在区域提供30万千瓦的灵活电能支撑，相当于一座100台中型风力发电机组同时发电，可满足11万户家庭在炎炎夏日同时使用4匹空调的需求。
柔性低频交流输电采用了先进的电力电子技术，降低了输电频率，提升了电网输送容量和柔性调控能力。国网杭州供电公司运检部专职许挺介绍，低频输电的一大应用场景是中远距离海上风电大规模送出，与传统工频交流送出相比，利用低频技术送出，大大拓展了海上风电在70～200千米风力资源中的开发利用。与传统直流输电送出相比，风电低频送出方案能够节省海上换流站的建设和运行成本，具有明显的技术经济优势。
近年来，我国海上风电产业发展迅猛，但目前的风电开发主要集中在近海区域，平均离岸距离不到20千米、平均水深不到10米，而在离岸距离30千米或水深30米以上的深远海区域建设的风电场相对较少。业内人士表示，近海海上风电受到航道运输、水产养殖等因素限制，而深远海范围广阔，风能资源丰富且稳定优质，是未来海上风电发展的重要方向。
国家发展改革委能源研究所发布的《中国风电发展路线图2050》报告显示，在我国近海水深5～50米范围内的风能资源技术开发量为5亿千瓦，而深远海风能资源可开发量是近海的3～4倍。《“十四五”可再生能源发展规划》也提出“积极推动近海海上风电规模化发展”和“推动深远海海上风电技术创新和示范应用”的目标。
在今年第三届海上风电创新发展大会上，国网智能电网研究院电力电子研究所柔性输电装备室主任陆振纲表示，随着风电进入深远海，海上输电系统成本占比将会逐渐增加，因此实现大规模海上风能的高效汇集和经济送出是实现海上风电平价的关键之一。
目前主流的海上风电汇集送出技术主要包括工频交流输电和柔性直流输电两种。柔性直流输电是解决海上风电远距离送出的新技术方案之一，但柔性直流海上换流平台（尤其是深海平台）造价昂贵。
“随着水深增加，换流平台造价快速上升。此外，海上换流站元器件多、结构复杂、运行环境差，其可靠性远低于陆地换流站，同时受海上可达到性差、台风等不利海况因素影响，海上换流站的运维成本高、难度大。而柔性低频交流输电是我国原创突破的一种新型高效经济的交流输电技术，是工频交流与直流输电的有益补充，可提升输电、柔性控制与灵活组网能力。”许挺表示，柔性低频交流输电技术将换流器引入柔性低频系统，大大提高了对潮流、无功、电压的控制灵活性，提升送端和受端城市清洁电力的送出和消纳能力，并形成低频组网，对杭州这种负荷密集型城市的电网规划发展具有重要示范意义。
除了通过柔性低频交流输电技术送来绿电，为实现杭州亚运场馆使用100%绿电的承诺，杭州还早早开启了绿电交易。2021年4月28日，杭州亚组委、浙江电力交易中心与国网杭州供电公司签署了三方协议，全面启动亚运会绿电交易。
国网浙江省电力有限公司三级专家夏霖告诉记者，2022年，国网杭州供电公司累计组织亚运绿电交易5场，交易电量达2.27亿千瓦时；今年以来，已累计组织亚运绿电交易11场，交易电量达3.94亿千瓦时。截至目前，亚运绿电交易累计电量达6.21亿千瓦时，绿证交易3980张，相当于减排标准煤约32.79万吨。
值得一提的是，本届杭州亚运会使用的每一度绿电都有迹可循。国网浙江省电力有限公司借助区块链技术创新建设了绿电溯源系统。该系统汇聚了绿电生产—传输—交易—消纳—结算各节点关键信息，并利用智能合约构建“绿电验证模型”。通过对绿电交易合同、可再生能源发电厂和亚运场馆相关电量数据进行多重计算与交叉比对，让亚运场馆绿电供应有迹可溯、有数可查、有据可证。
北斗增强系统
让巡检定位更精准
今年5月17日，长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火升空，将第56颗北斗导航卫星送入预定轨道。这是继我国在2020年完成北斗三号卫星全球星座部署后，北斗卫星家族的再次“上新 ”。
当前，北斗系统已经融入百姓的日常生活，尤其是导航定位功能。中国卫星导航定位协会会长于贤成表示，百度地图与高德地图已正式切换为北斗优先定位，北斗定位服务的日均使用量已超过3600亿次。
更为重要的是，北斗系统已经成为关系国计民生的重要空间信息基础设施。《2023中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书》（以下简称“白皮书”）显示，当前北斗系统正加速融入电力、自然资源、农业、通信、交通等行业。
北斗系统在电力行业的表现尤为突出。其精密授时、高精度定位、短报文通信等功能为电力行业的无人机自主巡检、变电站机器人巡检、杆塔监测等业务应用的智能设备提供了可靠、精准且稳定的支持服务。白皮书显示，目前我国电力行业各类北斗应用终端已超过50万台（套）。
为了将定位精度再提升一个等级，2020年国网浙江电力有限公司启动了北斗地基增强网基准站和服务平台建设工作。国网杭州供电公司科技数字化部新技术专职王奇锋告诉记者，北斗地基增强系统是一套使北斗系统的定位精度从米级提升至“实时厘米级、事后毫米级”的软硬件综合集成系统，由基准站、数据处理系统、运营服务平台和用户应用终端等构成。借助北斗地基增强系统的高精度定位和授时授频服务，电网设备对时间、空间的分辨和感知能力将大幅提升。
近年来，杭州地区高架、高速、高铁和地铁等市政工程陆续落地，尤其是作为杭州亚运会配套工程，智慧高架正在加快建设进程，机械化施工频次高，给输电线路的安全运行带来较大挑战。国网杭州供电公司输电运检中心生产主任高昱峰表示，为保障亚运、服务亚运，同时提高现场防外力破坏管控水平，国网杭州供电公司积极引入北斗智能防外力破坏系统，一方面采集沿线杆塔经纬度信息录入北斗防外力破坏系统，建立电子地图，并根据线路保护区范围形成红、黄、蓝三级预警区域；另一方面主动对接各施工作业项目部，为现场长期合作的所有特种车辆安装北斗定位终端。
据了解，一旦北斗终端监测到吊机、打桩机或者泵车等特种车辆在线路保护区内停留超过五分钟，该系统便会立即向线路所属设备的运维人员发送包含特种车辆位置、车牌号、司机联系方式等信息的短信，运维人员在收到信息后即刻前往现场确认。目前，国网杭州供电公司已为752辆涉及大型市政工程施工的特种车辆免费安装定位装置，后续还将联合吊机协会等单位，对杭州市内流动作业的特种车辆进行统计并制定安装计划，以进一步推进线路防外力破坏管控工作。
量子加密
让配电网更安全
2021年4月，在距离杭州亚运会莲花主场馆不远处的架空线上，10千伏鸿华C9190开关量子加密数据通过5G信号完成上传，标志着世界首台配电网量子加密智能开关投入使用。这也是全球国际大型赛事首次应用量子加密电力设备。
国网杭州萧山区供电公司运检部项目管理专职徐家玮介绍，配电网设备点多面广，且大部分部署在无线公网中，主要实现遥信与遥测的“二遥”功能，一旦开放遥控功能，设备安全可靠动作易受冲击，虽然采用光纤通信方案可以保证信息安全，但在部分地区敷设通道受限难以施工，且成本较高。为保障杭州亚运会竞赛高标准用电需要，国网杭州供电公司引进了量子加密技术。
据了解，量子加密技术具有不可窃听、不可破译和一次一密等特性，通过在配电自动化系统侧部署量子安全服务平台，在现场终端侧部署量子加密板卡，完美保护电力数据安全高效传输。
“如果用高速公路上行驶的货车来做比喻，货车里装的是电力数据，起点与终点的收费站就是我们的主站侧平台与现场侧加密终端。当货车进入收费站时，量子平台就会产生一把量子密钥为货车加锁；当驶出收费站时，会使用唯一的密钥把这把锁打开，使数据安全传输到目的地。除了这把密钥，其他方式都无法破解这把锁，而且一旦有人试图打开这把锁，平台侧立马就能收到预警。钥匙用过一次后会直接销毁，下一次数据交互的时候将重新调用新的钥匙。”徐家玮说。
为了让网络安全再上一个台阶，杭州移动为国网杭州供电公司量身打造了5G电力虚拟专网，充分发挥5G专网“数据不出园”“客户专网专项”的优势，与公网安全隔离，确保传输安全可靠。通过5G量子加密技术实现配电设备命令安全加固，在保证安全的前提下，提高配电网络、设备、业务的精准掌控度，这将在极大程度上利用现有公网无线通信资源，使电网配电终端设备更加灵活地接入。
据悉，国网杭州供电公司以杭州亚运保电为契机，对萧山亚运核心区域“三村三馆”电缆区域的40个开关站的配网自动化终端、泛亚运架空线区域80个5G智能开关实施量子加密改造，以确保亚运会期间电网高度安全可靠。
记者了解到，目前量子加密技术已在一次、二次融合智能开关上应用，并开始在浙江省的电力领域推广。通过远程遥控开关的分合操作，将故障隔离时间由小时级压降至秒级。国网杭州供电公司还将继续探索量子加密技术在电力行业的应用，助力电力网络安全水平再上新台阶。
