古時，借助北斗七星，中國人學(xué)會為自己測定方位。當下，借助五十五顆北斗衛(wèi)星，中國人開始為全球?qū)Ш健?020年7月31號，由我國自主建設(shè)獨立運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)北斗 導(dǎo)航全面建成，中國成為了世界上第三個獨立擁有全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 的國家。當下，無論是手機芯片，還是共享單車，處處都有北斗技術(shù)參與，我 們也隨時可以感受到它給我們帶來的便利。這張精密的“天網(wǎng)”，同樣在為中國能源的前路導(dǎo)航。

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

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)，輸電線路的監(jiān)控數(shù)據(jù)可直接傳送到電網(wǎng)生產(chǎn)指揮中心。一旦被檢測出存在覆冰危險，預(yù)警系統(tǒng)會直接對終端進行定位，實時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)運行后臺可實時計算出太陽方位角與高度角，調(diào)整太陽能電池板的角度，讓太陽能電池板實現(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，可以及時采集和監(jiān)測電廠等環(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“不怕臺風的電網(wǎng)”。

在北京，北斗技術(shù)為用戶提供充電樁定位信息，引導(dǎo)電動汽車及時有序充電。在必要時，北斗技術(shù)可對電動汽車等移動負荷進行定位監(jiān)測，并與充電樁、電網(wǎng)信息整合，引導(dǎo)電動汽車更加科學(xué)有序充電。更快、更穩(wěn)、更安全、更經(jīng)濟，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，我國應(yīng)用了尚未全面建成的北斗系統(tǒng)，借助獨一無二的短報文功能，讓搶險指揮部與在災(zāi)區(qū)搶險的武警部隊建立了聯(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、短報文三大功能已經(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)、保護和控制系統(tǒng)等都必須在同一時間基準下運行。2009年9月，國家就確立了“天地互備，以北斗為主的電力授時體系”。調(diào)度系統(tǒng)采用北斗授時信號，確定全系統(tǒng)的時間基準。精確的時間可實現(xiàn)對發(fā)電機、新能源并網(wǎng)的精準控制，減小系統(tǒng)和發(fā)電機所受到的沖擊�；�于北斗授時的同步相量測量單元（PMU）可應(yīng)用于電網(wǎng)的實時用電監(jiān)控。通信功能可實現(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。同時，利用北斗定位功能，可對水電站壩體位移進行精確監(jiān)測，對海上風電場進行定位、太陽能發(fā)電實現(xiàn)“追光”。利用北斗通信功能，可在偏遠無公網(wǎng)信號覆蓋的區(qū)域，實現(xiàn)對小水電、光伏電站、風電場的實時數(shù)據(jù)采集。

在輸變電方面，具備北斗定位功能的設(shè)備，可對輸電桿塔塔基位移、姿態(tài)、線路風偏舞動、變電站地基沉降等進行監(jiān)測。同時，北斗還支持變電站的智能巡檢機器人運行、輸電線的高精度無人機自主精益化巡檢。以浙江省為例，目前，浙江已建成40座電力北斗地基增強網(wǎng)基準站，形成的精準服務(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、線路、變電站的難度和工作量。在偏遠或無人地區(qū)，北斗通信功能實現(xiàn)了輸電線路狀態(tài)監(jiān)測數(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，除電動汽車和充電樁應(yīng)用外，北斗技術(shù)可以為微型同步相量測量裝置授時，其短報文通信功能還可為遠程北斗雙向通信遠程采集（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，海南白沙供電局，實現(xiàn)了偏遠無公網(wǎng)覆蓋地區(qū)電表數(shù)據(jù)低成本采集，減少了人力成本，并實現(xiàn)了配電終端（FTU/DTU等）設(shè)備的電氣量三遙（遙信、遙測和遙控）數(shù)據(jù)以及故障指示器的雙遙（遙信、遙測）數(shù)據(jù)上傳與命令下發(fā)，極大地提升了配網(wǎng)在線監(jiān)測與控制水平。

在電力建設(shè)方面，北斗定位可協(xié)助精準測繪定位。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，并在線對比線路負載。這項技術(shù)幫助其迅速敲定了供電改造方案測量，終端被應(yīng)用于火神山、雷神山醫(yī)院的高精度定點定位，確保了兩座醫(yī)院工地放線，測量高效推進，為迅速施工爭取了寶貴時間。人員的北斗安全頭盔可實時定位施工現(xiàn)場作業(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，北斗的精準定位可提供搶險車輛、人員的位置，支撐搶修調(diào)度；北斗的短報文功能，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。要實現(xiàn)“天上好用、地上用好”的應(yīng)用目標，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)注安全和標準。

在安全方面，和GPS一樣，北斗衛(wèi)星信號暴露在空氣當中，易受衛(wèi)星信號攻擊的影響。而能源電力是特殊的行業(yè)，需要構(gòu)建統(tǒng)一安全防護體系。特別是在一些攻防戰(zhàn)中，一旦對方切入假信號，讓系統(tǒng)的某個環(huán)節(jié)獲得錯誤信息，可能會導(dǎo)致其他環(huán)節(jié)連續(xù)錯判，影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

在標準方面，“北斗+電力”的應(yīng)用在應(yīng)用初期大多是逐個探索，缺乏頂層規(guī)劃設(shè)計。標準缺失在應(yīng)用初期引發(fā)了兼容性不佳的問題。比如，不同廠家去解析同樣的北斗信號，但由于缺乏標準，同一類信號的解析輸出會存在差異，這種差異，會影響到后續(xù)環(huán)節(jié)的應(yīng)用。所以，2018年5月，電力行業(yè)申請成立了電力行業(yè)信息標準化技術(shù)委員會電力北斗標準工作組，從行業(yè)角度對北斗標準進行頂層策劃，引導(dǎo)“北斗+電力”的總體發(fā)展規(guī)劃、實施和部署。2020年4月發(fā)布的《電力北斗標準體系白皮書》顯示，整個標準體系由99項標準組成，遵照國標、電力行業(yè)標準以及北斗專項標準的有46項標準，53項標準待制定。

標準的不足，也間接地帶出了北斗應(yīng)用的另一個短板：商業(yè)模式缺失。相對于GPS，北斗的應(yīng)用時間短，應(yīng)用范圍小，導(dǎo)致整體應(yīng)用的成本相對較高。加上不少環(huán)節(jié)仍然缺失統(tǒng)一標準等問題，應(yīng)用勢必會增加更多的額外成本。

沒有一項技術(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、不斷打補丁、不斷提高性能的過程�！氨倍�+電力”應(yīng)用同樣如此。面對問題，我們需要不斷優(yōu)化技術(shù)、建立應(yīng)用標準、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)動其實現(xiàn)價值的生產(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)代社會的重要基礎(chǔ)設(shè)施，電力安全是國家安全的重要組成部分。然而，能源電力系統(tǒng)設(shè)備類型多、分布范圍廣，不同對象如發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度重要程度不同，其安全防護程度也不同。同一設(shè)備安裝在不同地點，其安全等級也不同。

因此，需要打造具有針對性的安全防護體系。如接收北斗授時信號的同步相量測量裝置。安裝在變電站內(nèi)和戶外桿塔，其安全防護程度不同，相應(yīng)的安全防護措施也需有所區(qū)分。同時，應(yīng)適時開展攻防演練，暴露缺點，及時消除安全漏洞。

第二，借助“迭代升級”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，這對芯片要求較高，而在芯片應(yīng)用初期一般對這些問題考慮不足，導(dǎo)致少數(shù)產(chǎn)品的電磁兼容等可靠性不能完全滿足電力需求。因此，相關(guān)芯片的可靠性需要提升。同時，相關(guān)自主可控芯片需要根據(jù)在實際使用中發(fā)現(xiàn)的問題，不斷地進行迭代優(yōu)化升級，提高成熟度，加強兼容性，提升北斗芯片和產(chǎn)品的競爭力。

第三，嘗試“以優(yōu)惠換市場”等模式，實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。據(jù)報道，GPS 壟斷國內(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，必須考慮降低推廣成本、提升用戶黏性。

可以參考GPS應(yīng)用推廣初期，以優(yōu)惠換市場的方式，利用北斗在短報文通信方面的優(yōu)勢，用相對低廉甚至免費的價格向用戶開放，提高普及程度以及用戶黏性，進而推動基于北斗短報文通信、導(dǎo)航定位芯片等技術(shù)不斷升級。

在推廣應(yīng)用方面，國家層面的政策支持、能源電力企業(yè)的響應(yīng)推進、電力設(shè)備廠商主動跟進，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）