新能源电站现场运维安全技术研究与应用

文峰

摘要：在“双碳”目标下，以新能源为主体的我国新型电力系统正在加速构建，以光伏、风电为主体的新能源进入新的发展阶段，其发展趋势与相关政策引导也带来新的发展变化，这给电站设计开发带来了新的机遇与挑战。新能源风电场位置偏远，安全运维不及时，运维成本高，缺少现场运维的技术管控手段，现场运维工作需要具有身份认证、访问控制、数据安全交换、操作审计的运维安全产品，来解决新能源场站现场运维安全防护的技术难题。

關键词：新能源;电站;安全;运维

1导言

面对新能源日益枯竭、环境污染等难题，大力研发风能、太阳能等新能源，提升能源利用效率，发展智能电网是我国能源战略主要发展方向。随着新能源在电网中渗透率不断提高，对电网调峰调频、无功补偿带来了重大影响。为保证电网安全稳定运行，以提升电网容量配置为目标，研究储电站储能容量配置情况。

2新能源电站发展背景分析

作为减碳的重要力量，新能源在“碳达峰、碳中和”目标的引领下，风电、光伏装机规模继续保持快速增长，在满足新增用电需求方面发挥了重要作用。

今年上半年，全国发电装机规模同比增长9.5%。其中，风电、光伏发电装机规模分别同比增长34.7%和23.7%。

同时，“双碳”目标下的电力市场化交易等宏观政策的调整，指引了新能源的发展方向，对新能源的发展带来积极的促进作用，未来10年将迎来超10亿千瓦的风光新增装机。

“随着双碳目标的提出，以及分布式光伏‘整县推进’等政策利好不断，为新能源行业带来了相当大的发展空间。”中国光伏行业协会副秘书长刘译阳表示，“目前，新能源行业正朝着大规模、高比例、市场化、高质量方向发展。”

中国电建集团西北勘测设计研究院新能源工程院总工程师、规划研究中心主任惠星说，双碳目标与构建以新能源为主体的新型电力系统的提出，奠定了“十四五”新能源发展的主基调。“因此，新能源要以布局优化发展、以基地保障发展，建设大型风光基地项目，从而保证整个行业的装机规模。”

发展大型风光基地，是实现碳达峰、碳中和的重要支撑。“在风光资源富集地区，开展大型风电光伏基地建设意义重大。”在水电水利规划设计总院新能源部太阳能处处长王昊轶看来，建设千万千瓦级风光大基地，既有利于推动风电光伏大规模、高比例发展，还能推动能源绿色低碳转型，减碳效益明显，助力实现碳达峰、碳中和目标。

同时，在现有跨省区输电通道送端地区建设大型风光基地项目，可充分利用剩余输电通道空间，提高通道利用率，降低平均输电成本，实现大范围资源优化配置。

此外，建设大型风光基地项目，能够促投资、稳增长，带动西部地区当地产业发展，助力乡村振兴，替代存量火电，对冲煤电亏损。

3风电场现场运维安全系统的研究

3.1风电场现场运维及安全分析

在多次调研中发现风电场运维管控存在诸多的问题和需求，主要集中在：

（1）风电场位置偏远、站点分散、人员较少，安全运维不及时，成本高;

（2）风电场SCADA、NCS、继保等系统的主机通常不安装防病毒软件（可能存在不兼容、误杀、应用异常退出等问题），运维过程可能导致病毒通过移动设备入侵;

（3）系统网络设备安全可控、传输加密及网络安全集中管控等防护手

段不足;

（4）运维缺乏有效的管控措施和审计手段，易导致病毒感染、非法操作、人员管控混乱等现象，一旦出现问题无法回溯问题，职责无法清晰;

（5）风电场网络安全防护还无法满足《网络安全法》、《等级保护2.0》新版法规相应要求。

3.2风电场现场运维安全系统研究的主要技术问题当前现场运维的安全防护主要技术问题：

（1）现场运维协议、接口多样化，如有网口、串口等;

（2）如何保证U盘等移动介质在数据交换过程中的安全性;

（3）如何对运维人员的身份进行认证;

（4）如何对运维人员运维时的操作过程进行审计记录，包括录屏审计以及通信协议审计;

（5）对现场运维人员运维时的权限进行控制，实现可操作的最小权限化;

（6）因为现场运维环境不固定，需要实现设备的可移动化。

4新能源电站现场运维安全系统设计

4.1光伏发电不确定性

光伏发电出力大小与太阳辐射因素密切相关，具有较强不确定性，光伏功率预测误差可看似正态分布。不同时间下的光伏出力预测误差是不同的，短时间内误差分布存在对称性，长时间误差分布在设定的额定功率范围内。

传统储电站储能过程中，为保持储电站备用容量，备用容量在新能源不确定性分布模型支持下，需确保储电站实现自身安全稳定运行的同时，精准预测储电站储能容量。尤其是电网储电站，分散接入新能源储电站后电量存储的随机性、波动性会增加电网储电站不确定性运行状态。因此，精准分析储电站储能容量配置不确定性因素能够为实现储能容量配置优化提供基础。

4.2创新融合是重点方向

机遇与挑战并存，新能源电站设计开发如何不断创新？业内人士表示，度电低、发电高、能存储、环境好是新能源电站开发的重要因素。

“多场景应用，是未来新能源电站设计的主题。”惠星说，结合生态、农业、荒漠恢复等多场景，需发展“新能源+”应用。

“双碳要求下，风电光伏将迎来长期良好的发展机遇，在发展模式上应坚持集中分散并举、陆上海上并举、就近与外送消纳并举、多能互补、单一与多场景并举。”王昊轶表示，创新融合是新能源电站未来发展的重点方向，“一是与开发场地的融合，二是能源开发利用之间的技术融合，三是产业发展的融合。”

“未来，电站建设形式更加多元化、多样化、综合化。”刘译阳表示，在保障性规模和市场化规模的“双通道”管理理念下，新能源将形成普通地面电站、大型新能源基地、分布式光伏与源网荷储、多能互补等多种模式并存的发展格局。

4.3现场运维安全系统工作

现场运维安全系统工作流程大致分为5个步骤：

（1）到现场进行运维工作前，在管控中心平台服务器上建立运维用户及配置运维策略，将运维安全装置与管控中心平台服务器相连，下载运维用户和运维策略。

（2）携带运维安全装置到运维现场。

（3）将运维安全装置串接在笔记本或外部存储介质U盘和风电场电力监控系统对象（服务器、通讯及网络设备、自动化设备）中间，登录账户，选择相应的运维策略进行运维工作。

（4）运维工作结束，将运维安全装置带回至管控中心。

（5）将运维安全装置与平台服务器相连，上传现场操作审计数据。

4.4硬件设计

运维安全系统平台服务器：用于系统配置，运行平台服务程序，接收和存储前端数据采集（现场运维安全装置）的数据，实现运维审计数据的记录、回放与分析。

现场运维安全装置运维接口整合模块：该模块主要是对网口、串口以及USB口等多种接口进行支持，实现对现场基于各种接口以及协议的运维过程进行统一管控。

现场运维安全装置身份认证模块：该模块主要身份证、指纹模块，实现从卡识别到生物识别来对运维人员的身份进行认证。

现场运维安全装置防火墙模块：该模块用于对运维笔记本需要访问的对象系统进行权限控制，杜绝了非授权访问以及基于敏感端口的病毒传播

和恶意网络攻击。

现场运维安全装置视频数据采集模块：该模块主要实现对笔记本屏幕进行同步采集，记录。

现场运维安全装置数据单向摆渡模块：该模块主要实现当外部U盘等移动介质要进行数据摆渡时，外部U盘不会直接接触到风电场电力监控系统对象，而是先将数据拷贝到该数据单向摆渡模块中进行杀毒，然后再经由另外一个单向数据摆渡模块拷贝到风电场电力监控系统对象中，确保接触对象的U盘和数据都是完全安全可靠的。

现场运维安全装置前端显示模块：该模块主要提供给运维人员进行运维安全装置的软件操作。

结束语

综上所述，结合储电站实际运行特点，充分考虑新能源不确定性，为实现区域独立供电提供有效解决方案。通过实验也证实了该技术对于储电站储能容量配置优化，具有可靠性和稳定性，为储能配置规划提供参考依据。

参考文献：

[1]叶伟.“双碳”风口下新能源电站如何创新融合发展[N].中国高新技术产业导报，2021-11-01（015）.

[2]程杰，付强.新能源电站现场运维安全技术研究与应用[J].网络安全技术与应用，2021（10）：139-141.

煤電企业要不断开拓创新，以传统煤电为立足点，通过与新能源及储能的深度融合，充分发挥各产业优势补齐短板，在不同情境下灵活调整运行模式，合理高效利用能源，从而实现“外减碳”。

结束语

综上所述，“双碳”背景下，我国电力系统电源结构将发生深刻变革，构建以新能源为主体的新型电力系统为电力系统的发展定下了基调，将新能源提升到了前所未有的新高度，以风电、光伏为主的新能源必将迎来一轮爆发式增长。当前新技术不断出现，但新技术产业化很难，要变成一个示范项目需要大量投资。

参考文献：

[1]韩乐.立足新能源战略助力光伏产业发展[N].期货日报，2021-11-15（001）.

[2]王晨.煤电提效潜力巨大，新能源多样化发展需政策支持[N].21世纪经济报道，2021-11-05（005）.

[3]姜薇，曹炯明.新能源发展形势下的煤电与光伏储能联动发展[J].新能源科技，2021（10）：30-32.