概述

在全球能源結構向綠色低碳轉型的浪潮中，風能、太陽能等新能源已成為主力軍。然而，其固有的間歇性和波動性（即“靠天吃飯”）為電網(wǎng)的穩(wěn)定帶來了巨大挑戰(zhàn)。如何在白天陽光充足、夜間風力強勁時將多余的電能儲存起來，在用電高峰或無風無光時再平滑地釋放出來？大規(guī)模長時儲能技術應運而生，它正是解決這一世界性難題的“超級能源充電寶”。

熔鹽儲能，作為一種技術成熟、安全可靠、壽命超長的大規(guī)模熱儲能技術，憑借其可儲存數(shù)小時乃至數(shù)天的能力，正成為構建新型電力系統(tǒng)的關鍵支撐。在這一系統(tǒng)中，穩(wěn)定、高效且安全的網(wǎng)絡通信是實現(xiàn)其可靠運行和智能管理的核心基礎。作為貫穿儲熱、換熱、發(fā)電及調控全流程的“神經(jīng)系統(tǒng)”，通信網(wǎng)絡承擔著實時傳輸溫度、壓力、流量及設備狀態(tài)等關鍵數(shù)據(jù)的使命，直接決定了熔鹽儲能過程的控制精度、系統(tǒng)協(xié)同效率與故障響應速度。上海兆越通訊技術有限公司憑借其在工業(yè)通信領域的深厚技術積累，推出專為熔鹽儲能場景打造的高可靠通信系統(tǒng)解決方案。該方案致力于為熔鹽儲能電站構建一個具備高可靠性、高安全性和高性能的通信“神經(jīng)網(wǎng)絡”，確保這個“超級充電寶”能夠被精準控制、高效運行和智能化管理。

系統(tǒng)說明

1.現(xiàn)場設備層：

由遍布在儲罐、管道、泵閥周圍的溫度/壓力/流量/液位傳感器和控制器/執(zhí)行器（如閥門、變頻器）等組成，實時感知熔鹽的溫度、壓力、流量等最原始的物理狀態(tài)，并精確執(zhí)行來自上層的控制指令。

2.過程控制層：

采用分布式部署的PLC（可編程邏輯控制器），就近采集現(xiàn)場設備層的數(shù)據(jù)，執(zhí)行高速、獨立的閉環(huán)控制邏輯，并作為數(shù)據(jù)進入工業(yè)以太網(wǎng)的第一道關口。

3.網(wǎng)絡通信層 ：

由千兆工業(yè)以太網(wǎng)交換機組成的接入環(huán)網(wǎng)，和由三層萬兆工業(yè)以太網(wǎng)交換機組成的冗余核心網(wǎng)絡組成，為整個電站提供一個可靠、高速、無阻塞的數(shù)據(jù)傳輸通道，確保任何一個數(shù)據(jù)包都能準確、及時地送達。

4.監(jiān)控與管理層：

由DCS服務器、SCADA調度系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)（EMS）、智能運維系統(tǒng)以及監(jiān)控大屏組成，對全站數(shù)據(jù)進行集中處理、存儲和可視化呈現(xiàn)；執(zhí)行復雜的控制策略和優(yōu)化算法；為運維人員提供統(tǒng)一的監(jiān)控和管理界面。

方案拓撲

方案介紹

為滿足熔鹽儲能電站對“永不中斷”的嚴苛要求，本網(wǎng)絡通信方案的設計包含接入層與核心層兩級架構。

1.接入層

采用光纖冗余環(huán)網(wǎng)（MR-Ring）拓撲，現(xiàn)場不同區(qū)域的遠程I/O站通過就近的PLC接入千兆工業(yè)以太網(wǎng)交換機，這些交換機通過光纖端口“手拉手”地連接成一個物理閉環(huán)。

該環(huán)網(wǎng)支持毫秒級自愈，當環(huán)路上任何一處光纜或設備出現(xiàn)故障，環(huán)網(wǎng)協(xié)議（如MRP、RSTP）能在50毫秒內(nèi)感知到拓撲變化，并迅速激活邏輯斷點，使數(shù)據(jù)流從另一方向繞行。這種“Bumpless”（無擾動）的切換對上層的DCS和PLC控制系統(tǒng)是完全透明的，從而保證了控制的連續(xù)性。

2.核心層

采用兩臺三層萬兆工業(yè)以太網(wǎng)交換機作為整個網(wǎng)絡的心臟。接入層的環(huán)網(wǎng)通過至少兩條獨立的上行鏈路，分別連接到這兩臺核心交換機上，形成物理上的冗余。

兩臺核心交換機之間運行VRRP（虛擬路由冗余協(xié)議）。它們對外共享一個虛擬的網(wǎng)關IP地址。一臺作為主用，處理所有路由和轉發(fā)；另一臺作為備用，實時監(jiān)控主用機的狀態(tài)。一旦主用機發(fā)生故障，備用機會在毫秒級內(nèi)自動接管虛擬網(wǎng)關IP，成為新的主用機，從而保障了跨網(wǎng)段通信的永不中斷。“三層”功能實現(xiàn)了基于VLAN的網(wǎng)絡分段，能將控制網(wǎng)、視頻監(jiān)控網(wǎng)、設備管理網(wǎng)等邏輯隔離，防止廣播風暴和安全風險的橫向擴散。

方案優(yōu)勢

1.全方位冗余，無單點故障：

• 鏈路冗余：接入層采用MR-Ring毫秒級自愈環(huán)網(wǎng)。
• 設備冗余：核心交換機、DCS服務器均采用雙機熱備模式。
• 電源冗余：所有工業(yè)交換機和服務器均支持雙路冗余電源輸入。

2.分層分區(qū)，結構清晰高效：

• 嚴格遵循核心層-匯聚層-接入層的三層網(wǎng)絡架構，職責分明，易于管理和擴展。
• 利用三層交換機的VLAN和路由功能，可將控制網(wǎng)、管理網(wǎng)、視頻網(wǎng)等不同業(yè)務進行安全隔離，防止故障擴散和廣播風暴，提升了網(wǎng)絡整體性能。

3.工業(yè)級品質，適應嚴苛環(huán)境：

• 方案中所有交換機均為工業(yè)級產(chǎn)品，具備寬溫工作（-40℃~85℃）、無風扇散熱、超強抗電磁干擾等特性，能夠長期穩(wěn)定運行在電站現(xiàn)場多塵、高溫、強電磁的惡劣環(huán)境中。

4.本質安全，實現(xiàn)縱深防御：

• 內(nèi)部通過VLAN/ACL等技術實現(xiàn)區(qū)域隔離和訪問控制，構筑了從邊界到核心的“縱深防御”體系，確保了系統(tǒng)的本質安全。

產(chǎn)品介紹

MIE-2424B 16GE+4GSFP卡軌式千兆網(wǎng)管型工業(yè)以太網(wǎng)交換機

• 支持16個10/100/1000M自適應以太網(wǎng)RJ45接口，4個千兆SFP擴展槽
• 可選POE供電，支持802.3af/at供電標準
• 支持MR-Ring快速環(huán)網(wǎng)（自愈時間< 20 ms），兼容STP/RSTP/MSTP生成樹協(xié)議
• 支持Port-based VLAN，IEEE 802.1Q VLAN和GVRP協(xié)議
• 支持動態(tài)和靜態(tài)鏈路聚合
• 支持IGMP Snooping和GMRP過濾組播封包
• 支持基于MAC地址的端口鎖定，防止非法入侵
• 支持SNMPv1/v2c/v3不同等級的網(wǎng)絡管理協(xié)議
• 多種網(wǎng)管方式：Web、Snmp，Telnet，Console
• 波紋式鋁型材外殼，工業(yè)4級電磁兼容性設計

Cronet CC-3936 16GE+8G（Combo）+4TSFP三層萬兆工業(yè)以太網(wǎng)交換機

• 支持16個10/100/1000M電口+8個10/100/1000M電口與8個1000M SFP插槽是Combo光電復用接口，4個千兆 SFP插槽或4個萬兆SFP+插槽
• 可選POE供電，支持802.3af/at供電標準
• 支持MR-Ring快速環(huán)網(wǎng)（自愈時間<20ms），兼容STP/RSTP/MSTP生成樹協(xié)議
• 支持ACL,對L2-L4層數(shù)據(jù)進行過濾
• 支持QoS，基于端口的流量監(jiān)管， WRR、DRR、SP、隊列調度算法、報文的802.1p
• 支持靜態(tài)路由、策略路由、RIP V1/2、OSPF、IS-IS、BGP、虛擬路由冗余協(xié)議VRRP
• 支持IP組播PIM-SM、PIM-DM
• 支持IPv6路由 OSPFv3、BGP4、ISISv6
• 滿足工業(yè)4級電磁兼容性，無風扇設計