古時(shí)，借助北斗七星，中國(guó)人學(xué)會(huì)為自己測(cè)定方位。當(dāng)下，借助五十五顆北斗衛(wèi)星，中國(guó)人開(kāi)始為全球?qū)Ш健?020年7月31號(hào)，由我國(guó)自主建設(shè)獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)北斗 導(dǎo)航全面建成，中國(guó)成為了世界上第三個(gè)獨(dú)立擁有全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 的國(guó)家。當(dāng)下，無(wú)論是手機(jī)芯片，還是共享單車(chē)，處處都有北斗技術(shù)參與，我 們也隨時(shí)可以感受到它給我們帶來(lái)的便利。這張精密的“天網(wǎng)”，同樣在為中國(guó)能源的前路導(dǎo)航。

新疆和貴州，雖然相隔千里，卻有一個(gè)共同的煩惱——每年冬季，凍雨天氣容易導(dǎo)致輸電線(xiàn)路表面結(jié)冰，承重增加，導(dǎo)致線(xiàn)斷塔倒。眾所周知，準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)是防止線(xiàn)斷塔倒的關(guān)鍵，但是，兩地覆冰區(qū)域往往地理?xiàng)l件惡劣、氣象環(huán)境復(fù)雜，基本的通信都難以保證，精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)更是存在難度。

目前，困擾兩地的難題終于得以解決。由于引入北斗通信和定位技術(shù)，輸電線(xiàn)路的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可直接傳送到電網(wǎng)生產(chǎn)指揮中心。一旦被檢測(cè)出存在覆冰危險(xiǎn)，預(yù)警系統(tǒng)會(huì)直接對(duì)終端進(jìn)行定位，實(shí)時(shí)為防冰提供有效指導(dǎo)。

這正是北斗技術(shù)的力量，這種力量，正在推動(dòng)電力行業(yè)發(fā)生改變。在青海，借助北斗定位技術(shù)，光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行后臺(tái)可實(shí)時(shí)計(jì)算出太陽(yáng)方位角與高度角，調(diào)整太陽(yáng)能電池板的角度，讓太陽(yáng)能電池板實(shí)現(xiàn)“追光”，盡量多發(fā)電。在浙江，基于北斗通信技術(shù)建成的平臺(tái)，可以及時(shí)采集和監(jiān)測(cè)電廠等環(huán)節(jié)的信息，為高彈性電網(wǎng)提供數(shù)據(jù)支撐，幫助沿海城市建起一張“不怕臺(tái)風(fēng)的電網(wǎng)”。

在北京，北斗技術(shù)為用戶(hù)提供充電樁定位信息，引導(dǎo)電動(dòng)汽車(chē)及時(shí)有序充電。在必要時(shí)，北斗技術(shù)可對(duì)電動(dòng)汽車(chē)等移動(dòng)負(fù)荷進(jìn)行定位監(jiān)測(cè)，并與充電樁、電網(wǎng)信息整合，引導(dǎo)電動(dòng)汽車(chē)更加科學(xué)有序充電。更快、更穩(wěn)、更安全、更經(jīng)濟(jì)，在北斗技術(shù)的加持下，電力正越發(fā)給力。

2008年，汶川大地震導(dǎo)致部分震區(qū)通信設(shè)備癱瘓，我國(guó)應(yīng)用了尚未全面建成的北斗系統(tǒng)，借助獨(dú)一無(wú)二的短報(bào)文功能，讓搶險(xiǎn)指揮部與在災(zāi)區(qū)搶險(xiǎn)的武警部隊(duì)建立了聯(lián)系，這也成為提高救援效率的關(guān)鍵。

這次精彩亮相，讓北斗技術(shù)受到關(guān)注。2009年后，這項(xiàng)技術(shù)被引入能源電力行業(yè)。10多年后的今天，北斗的定位、授時(shí)、短報(bào)文三大功能已經(jīng)在電力調(diào)度、發(fā)電、輸變電、配用電、電力建設(shè)、應(yīng)急保障等環(huán)節(jié)落地。

在電力調(diào)度方面，北斗技術(shù)的授時(shí)功能應(yīng)用最為廣泛。作為電力控制中樞的“能量管理系統(tǒng)”，電力生產(chǎn)管理系統(tǒng)、保護(hù)和控制系統(tǒng)等都必須在同一時(shí)間基準(zhǔn)下運(yùn)行。2009年9月，國(guó)家就確立了“天地互備，以北斗為主的電力授時(shí)體系”。調(diào)度系統(tǒng)采用北斗授時(shí)信號(hào)，確定全系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)。精確的時(shí)間可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)、新能源并網(wǎng)的精準(zhǔn)控制，減小系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)所受到的沖擊。基于北斗授時(shí)的同步相量測(cè)量單元（PMU）可應(yīng)用于電網(wǎng)的實(shí)時(shí)用電監(jiān)控。通信功能可實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心與變電站、發(fā)電廠間的應(yīng)急通信。

在發(fā)電方面，北斗技術(shù)可為發(fā)電廠及二次設(shè)備提供直接或間接授時(shí)。同時(shí)，利用北斗定位功能，可對(duì)水電站壩體位移進(jìn)行精確監(jiān)測(cè)，對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行定位、太陽(yáng)能發(fā)電實(shí)現(xiàn)“追光”。利用北斗通信功能，可在偏遠(yuǎn)無(wú)公網(wǎng)信號(hào)覆蓋的區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對(duì)小水電、光伏電站、風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。

在輸變電方面，具備北斗定位功能的設(shè)備，可對(duì)輸電桿塔塔基位移、姿態(tài)、線(xiàn)路風(fēng)偏舞動(dòng)、變電站地基沉降等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。同時(shí)，北斗還支持變電站的智能巡檢機(jī)器人運(yùn)行、輸電線(xiàn)的高精度無(wú)人機(jī)自主精益化巡檢。以浙江省為例，目前，浙江已建成40座電力北斗地基增強(qiáng)網(wǎng)基準(zhǔn)站，形成的精準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng)覆蓋了浙江省95%以上區(qū)域。得益于上述技術(shù)，有效減輕了人工巡視輸電桿塔、線(xiàn)路、變電站的難度和工作量。在偏遠(yuǎn)或無(wú)人地區(qū)，北斗通信功能實(shí)現(xiàn)了輸電線(xiàn)路狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)回傳。此外，北斗通信功能也可用于變電站應(yīng)急通信。

在配用電方面，除電動(dòng)汽車(chē)和充電樁應(yīng)用外，北斗技術(shù)可以為微型同步相量測(cè)量裝置授時(shí)，其短報(bào)文通信功能還可為遠(yuǎn)程北斗雙向通信遠(yuǎn)程采集（抄表）系統(tǒng)、北斗配網(wǎng)一體化終端提供通信支持。2017年，該功能已應(yīng)用到廣東肇慶、韶關(guān)、清遠(yuǎn)，海南白沙供電局，實(shí)現(xiàn)了偏遠(yuǎn)無(wú)公網(wǎng)覆蓋地區(qū)電表數(shù)據(jù)低成本采集，減少了人力成本，并實(shí)現(xiàn)了配電終端（FTU/DTU等）設(shè)備的電氣量三遙（遙信、遙測(cè)和遙控）數(shù)據(jù)以及故障指示器的雙遙（遙信、遙測(cè)）數(shù)據(jù)上傳與命令下發(fā)，極大地提升了配網(wǎng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與控制水平。

在電力建設(shè)方面，北斗定位可協(xié)助精準(zhǔn)測(cè)繪定位。2020年疫情期間，借助基于北斗技術(shù)的“網(wǎng)上電網(wǎng)”地理圖，供電員工直觀地看到火神山醫(yī)院周邊電力設(shè)施情況，并在線(xiàn)對(duì)比線(xiàn)路負(fù)載。這項(xiàng)技術(shù)幫助其迅速敲定了供電改造方案測(cè)量，終端被應(yīng)用于火神山、雷神山醫(yī)院的高精度定點(diǎn)定位，確保了兩座醫(yī)院工地放線(xiàn)，測(cè)量高效推進(jìn)，為迅速施工爭(zhēng)取了寶貴時(shí)間。人員的北斗安全頭盔可實(shí)時(shí)定位施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員，提高了基建安全管理水平。比如在西藏日喀則聶拉木220千伏輸變電項(xiàng)目施工中，北斗安全頭盔就發(fā)揮了重要的作用。

在應(yīng)急保障方面，北斗的精準(zhǔn)定位可提供搶險(xiǎn)車(chē)輛、人員的位置，支撐搶修調(diào)度；北斗的短報(bào)文功能，可在各種通信手段缺失的情況下，提供通信服務(wù)。

在完成全球組網(wǎng)后，“北斗+”融合應(yīng)用正在加快。要實(shí)現(xiàn)“天上好用、地上用好”的應(yīng)用目標(biāo)，北斗技術(shù)不僅需要繼續(xù)創(chuàng)新，而且亟需打通“最后一公里”。

在“北斗+電力”應(yīng)用中，我們需要關(guān)注安全和標(biāo)準(zhǔn)。

在安全方面，和GPS一樣，北斗衛(wèi)星信號(hào)暴露在空氣當(dāng)中，易受衛(wèi)星信號(hào)攻擊的影響。而能源電力是特殊的行業(yè)，需要構(gòu)建統(tǒng)一安全防護(hù)體系。特別是在一些攻防戰(zhàn)中，一旦對(duì)方切入假信號(hào)，讓系統(tǒng)的某個(gè)環(huán)節(jié)獲得錯(cuò)誤信息，可能會(huì)導(dǎo)致其他環(huán)節(jié)連續(xù)錯(cuò)判，影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

在標(biāo)準(zhǔn)方面，“北斗+電力”的應(yīng)用在應(yīng)用初期大多是逐個(gè)探索，缺乏頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)缺失在應(yīng)用初期引發(fā)了兼容性不佳的問(wèn)題。比如，不同廠家去解析同樣的北斗信號(hào)，但由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)，同一類(lèi)信號(hào)的解析輸出會(huì)存在差異，這種差異，會(huì)影響到后續(xù)環(huán)節(jié)的應(yīng)用。所以，2018年5月，電力行業(yè)申請(qǐng)成立了電力行業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)電力北斗標(biāo)準(zhǔn)工作組，從行業(yè)角度對(duì)北斗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行頂層策劃，引導(dǎo)“北斗+電力”的總體發(fā)展規(guī)劃、實(shí)施和部署。2020年4月發(fā)布的《電力北斗標(biāo)準(zhǔn)體系白皮書(shū)》顯示，整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系由99項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)組成，遵照國(guó)標(biāo)、電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及北斗專(zhuān)項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的有46項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，53項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)待制定。

標(biāo)準(zhǔn)的不足，也間接地帶出了北斗應(yīng)用的另一個(gè)短板：商業(yè)模式缺失。相對(duì)于GPS，北斗的應(yīng)用時(shí)間短，應(yīng)用范圍小，導(dǎo)致整體應(yīng)用的成本相對(duì)較高。加上不少環(huán)節(jié)仍然缺失統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題，應(yīng)用勢(shì)必會(huì)增加更多的額外成本。

沒(méi)有一項(xiàng)技術(shù)是誕生即成熟的，即便是今天已經(jīng)非常成熟的Windows，也經(jīng)歷了不斷試錯(cuò)、不斷打補(bǔ)丁、不斷提高性能的過(guò)程。“北斗+電力”應(yīng)用同樣如此。面對(duì)問(wèn)題，我們需要不斷優(yōu)化技術(shù)、建立應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、完善安全體系，在應(yīng)用上穩(wěn)步向前，打通技術(shù)的“最后一公里”，驅(qū)動(dòng)其實(shí)現(xiàn)價(jià)值的生產(chǎn)、傳輸及分配。

首先，按照“一環(huán)節(jié)一措施”的原則，打造安全體系。

能源是現(xiàn)代社會(huì)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，電力安全是國(guó)家安全的重要組成部分。然而，能源電力系統(tǒng)設(shè)備類(lèi)型多、分布范圍廣，不同對(duì)象如發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度重要程度不同，其安全防護(hù)程度也不同。同一設(shè)備安裝在不同地點(diǎn)，其安全等級(jí)也不同。

因此，需要打造具有針對(duì)性的安全防護(hù)體系。如接收北斗授時(shí)信號(hào)的同步相量測(cè)量裝置。安裝在變電站內(nèi)和戶(hù)外桿塔，其安全防護(hù)程度不同，相應(yīng)的安全防護(hù)措施也需有所區(qū)分。同時(shí)，應(yīng)適時(shí)開(kāi)展攻防演練，暴露缺點(diǎn)，及時(shí)消除安全漏洞。

第二，借助“迭代升級(jí)”方式，不斷提升核心芯片的可靠性、成熟度、兼容性。電力北斗通常被應(yīng)用于較為惡劣、復(fù)雜的電磁環(huán)境中，這對(duì)芯片要求較高，而在芯片應(yīng)用初期一般對(duì)這些問(wèn)題考慮不足，導(dǎo)致少數(shù)產(chǎn)品的電磁兼容等可靠性不能完全滿(mǎn)足電力需求。因此，相關(guān)芯片的可靠性需要提升。同時(shí)，相關(guān)自主可控芯片需要根據(jù)在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，不斷地進(jìn)行迭代優(yōu)化升級(jí)，提高成熟度，加強(qiáng)兼容性，提升北斗芯片和產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

第三，嘗試“以?xún)?yōu)惠換市場(chǎng)”等模式，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。據(jù)報(bào)道，GPS 壟斷國(guó)內(nèi)導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)95% 以上，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)要擠入市場(chǎng)，必須考慮降低推廣成本、提升用戶(hù)黏性。

可以參考GPS應(yīng)用推廣初期，以?xún)?yōu)惠換市場(chǎng)的方式，利用北斗在短報(bào)文通信方面的優(yōu)勢(shì)，用相對(duì)低廉甚至免費(fèi)的價(jià)格向用戶(hù)開(kāi)放，提高普及程度以及用戶(hù)黏性，進(jìn)而推動(dòng)基于北斗短報(bào)文通信、導(dǎo)航定位芯片等技術(shù)不斷升級(jí)。

在推廣應(yīng)用方面，國(guó)家層面的政策支持、能源電力企業(yè)的響應(yīng)推進(jìn)、電力設(shè)備廠商主動(dòng)跟進(jìn)，都是不可或缺的一環(huán)。

（作者系 華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院教授）