古時，借助北斗七星，中國人學會為自己測定方位。當下，借助五十五顆北斗衛星，中國人開始為全球導航。2020年7月31號，由我國自主建設獨立運行的全球衛星導航系統北斗 導航全面建成，中國成為了世界上第三個獨立擁有全球衛星導航系統 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”，同樣在為中國能源的前路導航。

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

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，輸電線路的監控數據可直接傳送到電網生產指揮中心。一旦被檢測出存在覆冰危險，預警系統會直接對終端進行定位，實時為防冰提供有效指導。

這正是北斗技術的力量，這種力量，正在推動電力行業發生改變。在青海，借助北斗定位技術，光伏發電系統運行后臺可實時計算出太陽方位角與高度角，調整太陽能電池板的角度，讓太陽能電池板實現“追光”，盡量多發電。在浙江，基于北斗通信技術建成的平臺，可以及時采集和監測電廠等環節的信息，為高彈性電網提供數據支撐，幫助沿海城市建起一張“不怕臺風的電網”。

在北京，北斗技術為用戶提供充電樁定位信息，引導電動汽車及時有序充電。在必要時，北斗技術可對電動汽車等移動負荷進行定位監測，并與充電樁、電網信息整合，引導電動汽車更加科學有序充電。更快、更穩、更安全、更經濟，在北斗技術的加持下，電力正越發給力。

2008年，汶川大地震導致部分震區通信設備癱瘓，我國應用了尚未全面建成的北斗系統，借助獨一無二的短報文功能，讓搶險指揮部與在災區搶險的武警部隊建立了聯系，這也成為提高救援效率的關鍵。

這次精彩亮相，讓北斗技術受到關注。2009年后，這項技術被引入能源電力行業。10多年后的今天，北斗的定位、授時、短報文三大功能已經在電力調度、發電、輸變電、配用電、電力建設、應急保障等環節落地。

在電力調度方面，北斗技術的授時功能應用最為廣泛。作為電力控制中樞的“能量管理系統”，電力生產管理系統、保護和控制系統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”。調度系統采用北斗授時信號，確定全系統的時間基準。精確的時間可實現對發電機、新能源并網的精準控制，減小系統和發電機所受到的沖擊。基于北斗授時的同步相量測量單元（PMU）可應用于電網的實時用電監控。通信功能可實現調度中心與變電站、發電廠間的應急通信。

在發電方面，北斗技術可為發電廠及二次設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測，對海上風電場進行定位、太陽能發電實現“追光”。利用北斗通信功能，可在偏遠無公網信號覆蓋的區域，實現對小水電、光伏電站、風電場的實時數據采集。

在輸變電方面，具備北斗定位功能的設備，可對輸電桿塔塔基位移、姿態、線路風偏舞動、變電站地基沉降等進行監測。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基準站，形成的精準服務網覆蓋了浙江省95%以上區域。得益于上述技術，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，北斗通信功能實現了輸電線路狀態監測數據回傳。此外，北斗通信功能也可用于變電站應急通信。

在配用電方面，除電動汽車和充電樁應用外，北斗技術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、北斗配網一體化終端提供通信支持。2017年，該功能已應用到廣東肇慶、韶關、清遠，海南白沙供電局，實現了偏遠無公網覆蓋地區電表數據低成本采集，減少了人力成本，并實現了配電終端（FTU/DTU等）設備的電氣量三遙（遙信、遙測和遙控）數據以及故障指示器的雙遙（遙信、遙測）數據上傳與命令下發，極大地提升了配網在線監測與控制水平。

在電力建設方面，北斗定位可協助精準測繪定位。2020年疫情期間，借助基于北斗技術的“網上電網”地理圖，供電員工直觀地看到火神山醫院周邊電力設施情況，并在線對比線路負載。這項技術幫助其迅速敲定了供電改造方案測量，終端被應用于火神山、雷神山醫院的高精度定點定位，確保了兩座醫院工地放線，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場作業人員，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，北斗安全頭盔就發揮了重要的作用。

在應急保障方面，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。

在完成全球組網后，“北斗+”融合應用正在加快。要實現“天上好用、地上用好”的應用目標，北斗技術不僅需要繼續創新，而且亟需打通“最后一公里”。

在“北斗+電力”應用中，我們需要關注安全和標準。

在安全方面，和GPS一樣，北斗衛星信號暴露在空氣當中，易受衛星信號攻擊的影響。而能源電力是特殊的行業，需要構建統一安全防護體系。特別是在一些攻防戰中，一旦對方切入假信號，讓系統的某個環節獲得錯誤信息，可能會導致其他環節連續錯判，影響系統的安全穩定運行。

在標準方面，“北斗+電力”的應用在應用初期大多是逐個探索，缺乏頂層規劃設計。標準缺失在應用初期引發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，會影響到后續環節的應用。所以，2018年5月，電力行業申請成立了電力行業信息標準化技術委員會電力北斗標準工作組，從行業角度對北斗標準進行頂層策劃，引導“北斗+電力”的總體發展規劃、實施和部署。2020年4月發布的《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用的另一個短板：商業模式缺失。相對于GPS，北斗的應用時間短，應用范圍小，導致整體應用的成本相對較高。加上不少環節仍然缺失統一標準等問題，應用勢必會增加更多的額外成本。

沒有一項技術是誕生即成熟的，即便是今天已經非常成熟的Windows，也經歷了不斷試錯、不斷打補丁、不斷提高性能的過程。“北斗+電力”應用同樣如此。面對問題，我們需要不斷優化技術、建立應用標準、完善安全體系，在應用上穩步向前，打通技術的“最后一公里”，驅動其實現價值的生產、傳輸及分配。

首先，按照“一環節一措施”的原則，打造安全體系。

能源是現代社會的重要基礎設施，電力安全是國家安全的重要組成部分。然而，能源電力系統設備類型多、分布范圍廣，不同對象如發電、輸電、變電、配電、用電和調度重要程度不同，其安全防護程度也不同。同一設備安裝在不同地點，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。安裝在變電站內和戶外桿塔，其安全防護程度不同，相應的安全防護措施也需有所區分。同時，應適時開展攻防演練，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。電力北斗通常被應用于較為惡劣、復雜的電磁環境中，這對芯片要求較高，而在芯片應用初期一般對這些問題考慮不足，導致少數產品的電磁兼容等可靠性不能完全滿足電力需求。因此，相關芯片的可靠性需要提升。同時，相關自主可控芯片需要根據在實際使用中發現的問題，不斷地進行迭代優化升級，提高成熟度，加強兼容性，提升北斗芯片和產品的競爭力。

第三，嘗試“以優惠換市場”等模式，實現大規模應用。據報道，GPS 壟斷國內導航產業95% 以上，北斗衛星導航系統要擠入市場，必須考慮降低推廣成本、提升用戶黏性。

可以參考GPS應用推廣初期，以優惠換市場的方式，利用北斗在短報文通信方面的優勢，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、導航定位芯片等技術不斷升級。

在推廣應用方面，國家層面的政策支持、能源電力企業的響應推進、電力設備廠商主動跟進，都是不可或缺的一環。

（作者系 華北電力大學電氣與電子工程學院教授）