电力有需求,5G有能力。5G的使命是改变社会,这体现在改变人们的生产方式和生活方式。电力是我国能源领域的基础行业,担负着国计民生的重要使命,5G以其高速率、低时延、大连接能力,能够全面提升电力行业的信息化水平,有利于提高电力行业的生产效率,从而带来电力行业生产方式的变革。

5G赋能,电力迎来新的发展机遇

作为新一代移动通信技术,和4G网络相比,5G的带宽更大、时延更低、连接更广,5G把人与人的连接拓展到万物互联,为智能电网发展提供了一种更优的无线解决方案。5G网络超高带宽、超高可靠、低时延以及超大规模连接的特性和智能电网很多业务需求高度契合。而5G网络切片、能力开放两大创新功能的应用,能够为电力行业用户打造定制化的“行业专网”服务,满足电网安全生产、智能化、互动化的通信需求,持续推动电网管理效能提升和数字化转型升级。

基于5G改变行业水平的能力,在应用发展上,工信部与国家发展改革委启动了“宽带网络和5G领域”2020年新型基础设施建设工程,重点支持面向智慧医疗、虚拟企业专网、智能电网等七大领域的5G创新应用,要促进越来越多的行业应用落地见效。此前,工信部产业发展促进中心“智能电网技术与装备”专委会主任、CIGRE中国委员会D2-5G工作组组长刘建明教授指出,从国家层面和行业角度出发,将5G技术应用于智能电网及设施,已经有了很多成熟的需求及明确的要求,根据国内外的研究成果和需求制定相关标准有助于牵引全球5G和能源行业发展,可重塑电网生态,助推我国“新基建”建设。积极参与和推动智能电网领域的国际标准工作,是国家智能电网技术与装备重点研发计划项目的重点工作内容之一。

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据了解,5G在电力行业具有广泛的应用,能够深刻地影响发输变配用各个环节。在新能源及储能并网方面,5G可实现清洁能源资源评估、分布式储能调节能力评估、发电预测以及场站运行分析等模块数据实时交互;在输变电运行监视方面,5G网络可有效提升运维检修效率,降低人力投入;在配电网调控保护方面,5G网络可实现配电网线路的快速精确故障定位和非故障区域的快速自愈,提升电网供电可靠性;在用户负荷感知与调控方面,5G网络可满足对海量数据的实时感知、电力市场交易毫秒级传输、负荷精准控制等业务发展的需求;在协同调度及稳定控制方面,5G网络可实现电源、电网、负荷和储能相关数据采集,数据在平台内部和不同平台之间的多点、低延时传输和多参量数据融合处理;在规划投资和综合治理方面,5G网络可实现源、网、荷、储等所有设备的全部接入,物资信息上传,入库出库等电网资产的实时在线管理。

标准与技术路线逐渐明确

在5G与电力行业融合发展的过程中,标准与技术路线逐渐明确。各方已制定了多本白皮书。截至目前,已有CIGRE中国委员会D2专委会《智能电网5G应用白皮书》,国家电网、中国电信、华为联合发布的《5G网络切片使能智能电网白皮书》以及中国南方电网、中国移动、华为联合发布的《5G助力智能电网应用白皮书》。

在标准方面,电力行业企业已加入通信行业标准组织,开展标准的提案工作。随着3GPP围绕中国提交的5G智能电网立项申请的广泛讨论和深入研究,智能电网的概念和特征、内涵与外延不断得到丰富发展。由中国电信牵头并联合中国南方电网、国家电网等28家成员单位提交的5G智能电网研究项目在3GPP R18中成功立项,将第一次定义5G+智能电网端到端标准体系架构,为5G+智能电网的快速发展奠定标准框架和平台。

电力企业对于5G网络的需求主要表现在端到端切片和电力专用MEC两个方面。

电力企业对端到端切片的管理需求可以归纳为以下5个方面:一是电力业务网络切片订制设计;二是电力业务网络切片业务规划与订购;三是电力业务网络切片业务部署;四是电力业务网络切片运行监控;五是电力业务网络切片资费管理。

考虑到电网对于业务的高安全高隔离要求,运营商和行业客户已达成基本共识,需要为电力构建专用独享的用户面MEC,以便能够确保和业务强相关的数据流始终流转在电力的虚拟专网中。

携手5G,电力行业开展广泛实践

基于5G改变电力行业的能力,各方针对5G网络承载电力应用开展了深入探索。目前已证明5G网络能够很好地承载电力业务,进一步的融合应用探索正在逐步展开。

国家电网开展了广泛的5G业务研究。2018年1月,国家电网联合中国电信、华为发布《5G网络切片使能智能电网》白皮书;2020年7月11日,国网青岛供电公司、中国电信青岛分公司和华为公司联合开发的青岛5G智能电网项目一期工程正式交付投产,标志着目前国内规模最大的5G智能电网正式建成。

南方电网也积极开展了试点和应用合作。2019年1月,南方电网在深圳完成了国内外首例基于5G网络的配网分布式差动保护业务外场测试;2019年5月,南方电网在深圳完成了国内外首例基于5G的配电网同步相量测量外场综合测试,解决了装置间绝对时间难以同步和通信时延这两个技术痛点;2019年9月,南方电网在深圳实现了国内外首例5G SA网络切片从切片定购、切片配置、切片部署到切片监控的全流程拉通,切片运行状态及业务性能全程可监测;2020年1月,南方电网选取深圳局2条站内10kV馈线和4个站外环网柜,完成了国内外首条基于5G SA网络的配网分布式差动保护跨基站承载现场测试。

融合发展还需解决多方面问题

5G改变电力行业是各方共识,但是就目前的产业发展现状来说,需要解决的问题还有很多。

一是安全。安全是电力行业关心的首要问题。实践过程中发现芯片、模组、设备、终端等环节存在安全隐患,5G技术需要结合电力业务特点,在安全性方面进行整改提升。另外,还需要研究在5G组网模式下的电力安全防护架构,对公网切片的安全隔离水平如何认定也需要论证。

二是管理独立性。电力行业对承载电力业务的5G网络存在可视、可管、可控的需求,如何实现对电力5G网络资源端到端的监测、高效编排等都是电力行业应用5G网络需要解决的技术问题。

三是切片不适配,MEC业务存在冗余。现阶段的5G切片不是专门为电网业务设计的,在使用过程中存在资源匹配度不高的问题。边缘计算的很多附加功能是电网行业不需要的,由此造成电网资源浪费,并导致效率降低。

四是网络覆盖不足,目前运营商5G网络建设还处在热点覆盖阶段,电力5G应用和当前建设的热点并不吻合。

五是5G行业应用的产业链不成熟。特别是在终端和模组方面,厂家少、价格高、形式单一、业务适配差,无法满足电力业务应用需求。

虽然需要解决的问题还有很多,但是总而言之,智能电网的快速发展也是随着计算机技术和通信技术发展而推进的,计算机技术以及通信技术的人工智能、大数据、物联网等技术,必将加快智能电网的发展。相信5G+智能电网将会成为电网新技术迭代的契机,通过5G技术,智能电网的建设将会得到进一步的优化,5G+电力将绽放智慧“火花”。

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