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(huì)，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(lǐng)域的基礎(chǔ)行業(yè)，擔(dān)負(fù)著國計(jì)民生的重要使命，5G以其高速率、低時(shí)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(jī)遇
   作為新一代移動(dòng)通信技術(shù)，和4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G的帶寬更大、時(shí)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(luò)超高帶寬、超高可靠、低時(shí)延以及超大規(guī)模連接的特性和智能電網(wǎng)很多業(yè)務(wù)需求高度契合。而5G網(wǎng)絡(luò)切片、能力開放兩大創(chuàng)新功能的應(yīng)用，能夠?yàn)殡娏π袠I(yè)用戶打造定制化的“行業(yè)專網(wǎng)”服務(wù)，滿足電網(wǎng)安全生產(chǎn)、智能化、互動(dòng)化的通信需求，持續(xù)推動(dòng)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(yīng)用發(fā)展上，工信部與國家發(fā)展改革委啟動(dòng)了“寬帶網(wǎng)絡(luò)和5G領(lǐng)域”2020年新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程，重點(diǎn)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(lǐng)域的5G創(chuàng)新應(yīng)用，要促進(jìn)越來越多的行業(yè)應(yīng)用落地見效。此前，工信部產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)中心“智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備”專委會(huì)主任、CIGRE中國委員會(huì)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(shù)應(yīng)用于智能電網(wǎng)及設(shè)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(shè)。積極參與和推動(dòng)智能電網(wǎng)領(lǐng)域的國際標(biāo)準(zhǔn)工作，是國家智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的重點(diǎn)工作內(nèi)容之一。

據(jù)了解，5G在電力行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用，能夠深刻地影響發(fā)輸變配用各個(gè)環(huán)節(jié)。在新能源及儲(chǔ)能并網(wǎng)方面，5G可實(shí)現(xiàn)清潔能源資源評估、分布式儲(chǔ)能調(diào)節(jié)能力評估、發(fā)電預(yù)測以及場站運(yùn)行分析等模塊數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互；在輸變電運(yùn)行監(jiān)視方面，5G網(wǎng)絡(luò)可有效提升運(yùn)維檢修效率，降低人力投入；在配電網(wǎng)調(diào)控保護(hù)方面，5G網(wǎng)絡(luò)可實(shí)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(fù)荷感知與調(diào)控方面，5G網(wǎng)絡(luò)可滿足對海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)感知、電力市場交易毫秒級傳輸、負(fù)荷精準(zhǔn)控制等業(yè)務(wù)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(luò)可實(shí)現(xiàn)電源、電網(wǎng)、負(fù)荷和儲(chǔ)能相關(guān)數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)在平臺(tái)內(nèi)部和不同平臺(tái)之間的多點(diǎn)、低延時(shí)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(luò)可實(shí)現(xiàn)源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)等所有設(shè)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(shí)時(shí)在線管理。

在5G與電力行業(yè)融合發(fā)展的過程中，標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)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(huì)D2專委會(huì)《智能電網(wǎng)5G應(yīng)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(luò)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(dòng)、華為聯(lián)合發(fā)布的《5G助力智能電網(wǎng)應(yīng)用白皮書》。

在標(biāo)準(zhǔn)方面，電力行業(yè)企業(yè)已加入通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)組織，開展標(biāo)準(zhǔn)的提案工作。隨著3GPP圍繞中國提交的5G智能電網(wǎng)立項(xiàng)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(xiàng)目在3GPP R18中成功立項(xiàng)，將第一次定義5G+智能電網(wǎng)端到端標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)，為5G+智能電網(wǎng)的快速發(fā)展奠定標(biāo)準(zhǔn)框架和平臺(tái)。

電力企業(yè)對于5G網(wǎng)絡(luò)的需求主要表現(xiàn)在端到端切片和電力專用MEC兩個(gè)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(gè)方面：一是電力業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)切片訂制設(shè)計(jì)；二是電力業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)切片業(yè)務(wù)規(guī)劃與訂購；三是電力業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)切片業(yè)務(wù)部署；四是電力業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)切片運(yùn)行監(jiān)控；五是電力業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)切片資費(fèi)管理。

考慮到電網(wǎng)對于業(yè)務(wù)的高安全高隔離要求，運(yùn)營商和行業(yè)客戶已達(dá)成基本共識(shí)，需要為電力構(gòu)建專用獨(dú)享的用戶面MEC，以便能夠確保和業(yè)務(wù)強(qiáng)相關(guān)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(shí)踐
   基于5G改變電力行業(yè)的能力，各方針對5G網(wǎng)絡(luò)承載電力應(yīng)用開展了深入探索。目前已證明5G網(wǎng)絡(luò)能夠很好地承載電力業(yè)務(wù)，進(jìn)一步的融合應(yīng)用探索正在逐步展開。

國家電網(wǎng)開展了廣泛的5G業(yè)務(wù)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(luò)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(xiàng)目一期工程正式交付投產(chǎn)，標(biāo)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(diǎn)和應(yīng)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(luò)的配網(wǎng)分布式差動(dòng)保護(hù)業(yè)務(wù)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(shí)間難以同步和通信時(shí)延這兩個(gè)技術(shù)痛點(diǎn)；2019年9月，南方電網(wǎng)在深圳實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)外5G SA網(wǎng)絡(luò)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(yùn)行狀態(tài)及業(yè)務(wù)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(gè)站外環(huán)網(wǎng)柜，完成了國內(nèi)外首條基于5G SA網(wǎng)絡(luò)的配網(wǎng)分布式差動(dòng)保護(hù)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(shí)，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(guān)心的首要問題。實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)芯片、模組、設(shè)備、終端等環(huán)節(jié)存在安全隱患，5G技術(shù)需要結(jié)合電力業(yè)務(wù)特點(diǎn)，在安全性方面進(jìn)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(hù)架構(gòu)，對公網(wǎng)切片的安全隔離水平如何認(rèn)定也需要論證。

2.管理獨(dú)立性。電力行業(yè)對承載電力業(yè)務(wù)的5G網(wǎng)絡(luò)存在可視、可管、可控的需求，如何實(shí)現(xiàn)對電力5G網(wǎng)絡(luò)資源端到端的監(jiān)測、高效編排等都是電力行業(yè)應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)需要解決的技術(shù)問題。

3.切片不適配，MEC業(yè)務(wù)存在冗余?，F(xiàn)階段的5G切片不是專門為電網(wǎng)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)的，在使用過程中存在資源匹配度不高的問題。邊緣計(jì)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(fèi)，并導(dǎo)致效率降低。

4.網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足，目前運(yùn)營商5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)還處在熱點(diǎn)覆蓋階段，電力5G應(yīng)用和當(dāng)前建設(shè)的熱點(diǎn)并不吻合。

5.5G行業(yè)應(yīng)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(jià)格高、形式單一、業(yè)務(wù)適配差，無法滿足電力業(yè)務(wù)應(yīng)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(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展而推進(jìn)的，計(jì)算機(jī)技術(shù)以及通信技術(shù)的人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，必將加快智能電網(wǎng)的發(fā)展。相信5G+智能電網(wǎng)將會(huì)成為電網(wǎng)新技術(shù)迭代的契機(jī)，通過5G技術(shù)，智能電網(wǎng)的建設(shè)將會(huì)得到進(jìn)一步的優(yōu)化，5G+電力將綻放智慧“火花”。

國電中星是專業(yè)的電力測試設(shè)備廠家，密切關(guān)注5G技術(shù)以及電力電網(wǎng)相關(guān)發(fā)展動(dòng)態(tài)，了解更多訪問國電中星官網(wǎng)：www.cmfdx.com。