5G+電力“火花”如何綻放？

電力有需求，5G有能力。5G的使命是改變社會，這體現(xiàn)在改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)方式和生活方式。電力是我國能源領域的基礎行業(yè)，擔負著國計民生的重要使命，5G以其高速率、低時延、大連接能力，能夠全面提升電力行業(yè)的信息化水平，有利于提高電力行業(yè)的生產(chǎn)效率，從而帶來電力行業(yè)生產(chǎn)方式的變革。

5G賦能，電力迎來新的發(fā)展機遇
   作為新一代移動通信技術，和4G網(wǎng)絡相比，5G的帶寬更大、時延更低、連接更廣，5G把人與人的連接拓展到萬物互聯(lián)，為智能電網(wǎng)發(fā)展提供了一種更優(yōu)的無線解決方案。5G網(wǎng)絡超高帶寬、超高可靠、低時延以及超大規(guī)模連接的特性和智能電網(wǎng)很多業(yè)務需求高度契合。而5G網(wǎng)絡切片、能力開放兩大創(chuàng)新功能的應用，能夠為電力行業(yè)用戶打造定制化的“行業(yè)專網(wǎng)”服務，滿足電網(wǎng)安全生產(chǎn)、智能化、互動化的通信需求，持續(xù)推動電網(wǎng)管理效能提升和數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。

基于5G改變行業(yè)水平的能力，在應用發(fā)展上，工信部與國家發(fā)展改革委啟動了“寬帶網(wǎng)絡和5G領域”2020年新型基礎設施建設工程，重點支持面向智慧醫(yī)療、虛擬企業(yè)專網(wǎng)、智能電網(wǎng)等七大領域的5G創(chuàng)新應用，要促進越來越多的行業(yè)應用落地見效。此前，工信部產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進中心“智能電網(wǎng)技術與裝備”專委會主任、CIGRE中國委員會D2-5G工作組組長劉建明教授指出，從國家層面和行業(yè)角度出發(fā)，將5G技術應用于智能電網(wǎng)及設施，已經(jīng)有了很多成熟的需求及明確的要求，根據(jù)國內(nèi)外的研究成果和需求制定相關標準有助于牽引全球5G和能源行業(yè)發(fā)展，可重塑電網(wǎng)生態(tài)，助推我國“新基建”建設。積極參與和推動智能電網(wǎng)領域的國際標準工作，是國家智能電網(wǎng)技術與裝備重點研發(fā)計劃項目的重點工作內(nèi)容之一。

據(jù)了解，5G在電力行業(yè)具有廣泛的應用，能夠深刻地影響發(fā)輸變配用各個環(huán)節(jié)。在新能源及儲能并網(wǎng)方面，5G可實現(xiàn)清潔能源資源評估、分布式儲能調(diào)節(jié)能力評估、發(fā)電預測以及場站運行分析等模塊數(shù)據(jù)實時交互；在輸變電運行監(jiān)視方面，5G網(wǎng)絡可有效提升運維檢修效率，降低人力投入；在配電網(wǎng)調(diào)控保護方面，5G網(wǎng)絡可實現(xiàn)配電網(wǎng)線路的快速精確故障定位和非故障區(qū)域的快速自愈，提升電網(wǎng)供電可靠性；在用戶負荷感知與調(diào)控方面，5G網(wǎng)絡可滿足對海量數(shù)據(jù)的實時感知、電力市場交易毫秒級傳輸、負荷精準控制等業(yè)務發(fā)展的需求；在協(xié)同調(diào)度及穩(wěn)定控制方面，5G網(wǎng)絡可實現(xiàn)電源、電網(wǎng)、負荷和儲能相關數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)在平臺內(nèi)部和不同平臺之間的多點、低延時傳輸和多參量數(shù)據(jù)融合處理；在規(guī)劃投資和綜合治理方面，5G網(wǎng)絡可實現(xiàn)源、網(wǎng)、荷、儲等所有設備的全部接入，物資信息上傳，入庫出庫等電網(wǎng)資產(chǎn)的實時在線管理。

在5G與電力行業(yè)融合發(fā)展的過程中，標準與技術路線逐漸明確。各方已制定了多本白皮書。截至目前，已有CIGRE中國委員會D2專委會《智能電網(wǎng)5G應用白皮書》，國家電網(wǎng)、中國電信、華為聯(lián)合發(fā)布的《5G網(wǎng)絡切片使能智能電網(wǎng)白皮書》以及中國南方電網(wǎng)、中國移動、華為聯(lián)合發(fā)布的《5G助力智能電網(wǎng)應用白皮書》。

在標準方面，電力行業(yè)企業(yè)已加入通信行業(yè)標準組織，開展標準的提案工作。隨著3GPP圍繞中國提交的5G智能電網(wǎng)立項申請的廣泛討論和深入研究，智能電網(wǎng)的概念和特征、內(nèi)涵與外延不斷得到豐富發(fā)展。由中國電信牽頭并聯(lián)合中國南方電網(wǎng)、國家電網(wǎng)等28家成員單位提交的5G智能電網(wǎng)研究項目在3GPP R18中成功立項，將第一次定義5G+智能電網(wǎng)端到端標準體系架構(gòu)，為5G+智能電網(wǎng)的快速發(fā)展奠定標準框架和平臺。

電力企業(yè)對于5G網(wǎng)絡的需求主要表現(xiàn)在端到端切片和電力專用MEC兩個方面。

電力企業(yè)對端到端切片的管理需求可以歸納為以下5個方面：一是電力業(yè)務網(wǎng)絡切片訂制設計；二是電力業(yè)務網(wǎng)絡切片業(yè)務規(guī)劃與訂購；三是電力業(yè)務網(wǎng)絡切片業(yè)務部署；四是電力業(yè)務網(wǎng)絡切片運行監(jiān)控；五是電力業(yè)務網(wǎng)絡切片資費管理。

考慮到電網(wǎng)對于業(yè)務的高安全高隔離要求，運營商和行業(yè)客戶已達成基本共識，需要為電力構(gòu)建專用獨享的用戶面MEC，以便能夠確保和業(yè)務強相關的數(shù)據(jù)流始終流轉(zhuǎn)在電力的虛擬專網(wǎng)中。

攜5G，電力行業(yè)開展廣泛實踐
   基于5G改變電力行業(yè)的能力，各方針對5G網(wǎng)絡承載電力應用開展了深入探索。目前已證明5G網(wǎng)絡能夠很好地承載電力業(yè)務，進一步的融合應用探索正在逐步展開。

國家電網(wǎng)開展了廣泛的5G業(yè)務研究。2018年1月，國家電網(wǎng)聯(lián)合中國電信、華為發(fā)布《5G網(wǎng)絡切片使能智能電網(wǎng)》白皮書；2020年7月11日，國網(wǎng)青島供電公司、中國電信青島分公司和華為公司聯(lián)合開發(fā)的青島5G智能電網(wǎng)項目一期工程正式交付投產(chǎn)，標志著目前國內(nèi)規(guī)模最大的5G智能電網(wǎng)正式建成。

南方電網(wǎng)也積極開展了試點和應用合作。2019年1月，南方電網(wǎng)在深圳完成了國內(nèi)外首例基于5G網(wǎng)絡的配網(wǎng)分布式差動保護業(yè)務外場測試；2019年5月，南方電網(wǎng)在深圳完成了國內(nèi)外首例基于5G的配電網(wǎng)同步相量測量外場綜合測試，解決了裝置間絕對時間難以同步和通信時延這兩個技術痛點；2019年9月，南方電網(wǎng)在深圳實現(xiàn)了國內(nèi)外5G SA網(wǎng)絡切片從切片定購、切片配置、切片部署到切片監(jiān)控的全流程拉通，切片運行狀態(tài)及業(yè)務性能全程可監(jiān)測；2020年1月，南方電網(wǎng)選取深圳局2條站內(nèi)10kV饋線和4個站外環(huán)網(wǎng)柜，完成了國內(nèi)外首條基于5G SA網(wǎng)絡的配網(wǎng)分布式差動保護跨基站承載現(xiàn)場測試。

融合發(fā)展還需解決多方面問題
   5G改變電力行業(yè)是各方共識，但是就目前的產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來說，需要解決的問題還有很多。

1.安全，安全是電力行業(yè)關心的首要問題。實踐過程中發(fā)現(xiàn)芯片、模組、設備、終端等環(huán)節(jié)存在安全隱患，5G技術需要結(jié)合電力業(yè)務特點，在安全性方面進行整改提升。另外，還需要研究在5G組網(wǎng)模式下的電力安全防護架構(gòu)，對公網(wǎng)切片的安全隔離水平如何認定也需要論證。

2.管理獨立性。電力行業(yè)對承載電力業(yè)務的5G網(wǎng)絡存在可視、可管、可控的需求，如何實現(xiàn)對電力5G網(wǎng)絡資源端到端的監(jiān)測、高效編排等都是電力行業(yè)應用5G網(wǎng)絡需要解決的技術問題。

3.切片不適配，MEC業(yè)務存在冗余。現(xiàn)階段的5G切片不是專門為電網(wǎng)業(yè)務設計的，在使用過程中存在資源匹配度不高的問題。邊緣計算的很多附加功能是電網(wǎng)行業(yè)不需要的，由此造成電網(wǎng)資源浪費，并導致效率降低。

4.網(wǎng)絡覆蓋不足，目前運營商5G網(wǎng)絡建設還處在熱點覆蓋階段，電力5G應用和當前建設的熱點并不吻合。

5.5G行業(yè)應用的產(chǎn)業(yè)鏈不成熟。特別是在終端和模組方面，廠家少、價格高、形式單一、業(yè)務適配差，無法滿足電力業(yè)務應用需求。

雖然需要解決的問題還有很多，但是總而言之，智能電網(wǎng)的快速發(fā)展也是隨著計算機技術和通信技術發(fā)展而推進的，計算機技術以及通信技術的人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術，必將加快智能電網(wǎng)的發(fā)展。相信5G+智能電網(wǎng)將會成為電網(wǎng)新技術迭代的契機，通過5G技術，智能電網(wǎng)的建設將會得到進一步的優(yōu)化，5G+電力將綻放智慧“火花”。

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