電力有需求，5G有能力。5G的使命是改變社會(huì )，這體現在改變人們的生產(chǎn)方式和生活方式。電力是我國能源領(lǐng)域的基礎行業(yè)，擔負著(zhù)國計民生的重要使命，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(lái)電力行業(yè)生產(chǎn)方式的變革。
5G賦能，電力迎來(lái)新的發(fā)展機遇
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(wàn)物互聯(lián)，為智能電網(wǎng)發(fā)展提供了一種更優(yōu)的無(wú)線(xiàn)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(kāi)放兩大創(chuàng )新功能的應用，能夠為電力行業(yè)用戶(hù)打造定制化的“行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)”服務(wù)，滿(mǎn)足電網(wǎng)安全生產(chǎn)、智能化、互動(dòng)化的通信需求，持續推動(dòng)電網(wǎng)管理效能提升和數字化轉型升級。
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(dòng)了“寬帶網(wǎng)絡(luò )和5G領(lǐng)域”2020年新型基礎設施建設工程，重點(diǎn)支持面向智慧醫療、虛擬企業(yè)專(zhuān)網(wǎng)、智能電網(wǎng)等七大領(lǐng)域的5G創(chuàng )新應用，要促進(jìn)越來(lái)越多的行業(yè)應用落地見(jiàn)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(zhuān)委會(huì )主任、CIGRE中國委員會(huì )D2-5G工作組組長(cháng)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，根據國內外的研究成果和需求制定相關(guān)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(dòng)智能電網(wǎng)領(lǐng)域的國際標準工作，是國家智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備重點(diǎn)研發(fā)計劃項目的重點(diǎn)工作內容之一。
據了解，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(gè)環(huán)節。在新能源及儲能并網(wǎng)方面，5G可實(shí)現清潔能源資源評估、分布式儲能調節能力評估、發(fā)電預測以及場(chǎng)站運行分析等模塊數據實(shí)時(shí)交互；在輸變電運行監視方面，5G網(wǎng)絡(luò )可有效提升運維檢修效率，降低人力投入；在配電網(wǎng)調控保護方面，5G網(wǎng)絡(luò )可實(shí)現配電網(wǎng)線(xiàn)路的快速精確故障定位和非故障區域的快速自愈，提升電網(wǎng)供電可靠性；在用戶(hù)負荷感知與調控方面，5G網(wǎng)絡(luò )可滿(mǎn)足對海量數據的實(shí)時(shí)感知、電力市場(chǎng)交易毫秒級傳輸、負荷精準控制等業(yè)務(wù)發(fā)展的需求；在協(xié)同調度及穩定控制方面，5G網(wǎng)絡(luò )可實(shí)現電源、電網(wǎng)、負荷和儲能相關(guān)數據采集，數據在平臺內部和不同平臺之間的多點(diǎn)、低延時(shí)傳輸和多參量數據融合處理；在規劃投資和綜合治理方面，5G網(wǎng)絡(luò )可實(shí)現源、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(shí)時(shí)在線(xiàn)管理。
標準與技術(shù)路線(xiàn)逐漸明確
在5G與電力行業(yè)融合發(fā)展的過(guò)程中，標準與技術(shù)路線(xiàn)逐漸明確。各方已制定了多本白皮書(shū)。截至目前，已有CIGRE中國委員會(huì )D2專(zhuān)委會(huì )《智能電網(wǎng)5G應用白皮書(shū)》，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(shū)》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)應用白皮書(shū)》。
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(kāi)展標準的提案工作。隨著(zhù)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，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(luò )的需求主要表現在端到端切片和電力專(zhuān)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 )切片訂制設計；二是電力業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )切片業(yè)務(wù)規劃與訂購；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 )切片運行監控；五是電力業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )切片資費管理。
考慮到電網(wǎng)對于業(yè)務(wù)的高安全高隔離要求，運營(yíng)商和行業(yè)客戶(hù)已達成基本共識，需要為電力構建專(zhuān)用獨享的用戶(hù)面MEC，以便能夠確保和業(yè)務(wù)強相關(guān)的數據流始終流轉在電力的虛擬專(zhuān)網(wǎng)中。
攜手5G，電力行業(yè)開(kāi)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 )承載電力應用開(kāi)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)一步的融合應用探索正在逐步展開(kāi)。
國家電網(wǎng)開(kāi)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(shū)；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(kāi)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(zhù)目前國內規模最大的5G智能電網(wǎng)正式建成。
南方電網(wǎng)也積極開(kāi)展了試點(diǎn)和應用合作。2019年1月，南方電網(wǎng)在深圳完成了國內外首例基于5G網(wǎng)絡(luò )的配網(wǎng)分布式差動(dòng)保護業(yè)務(wù)外場(chǎng)測試；2019年5月，南方電網(wǎng)在深圳完成了國內外首例基于5G的配電網(wǎng)同步相量測量外場(chǎng)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)現了國內外首例5G SA網(wǎng)絡(luò )切片從切片定購、切片配置、切片部署到切片監控的全流程拉通，切片運行狀態(tài)及業(yè)務(wù)性能全程可監測；2020年1月，南方電網(wǎng)選取深圳局2條站內10kV饋線(xiàn)和4個(gè)站外環(huán)網(wǎng)柜，完成了國內外首條基于5G SA網(wǎng)絡(luò )的配網(wǎng)分布式差動(dòng)保護跨基站承載現場(chǎng)測試。
融合發(fā)展還需解決多方面問(wèn)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)展現狀來(lái)說(shuō)，需要解決的問(wèn)題還有很多。
一是安全。安全是電力行業(yè)關(guān)心的首要問(wèn)題。實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現芯片、模組、設備、終端等環(huán)節存在安全隱患，5G技術(shù)需要結合電力業(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架構，對公網(wǎng)切片的安全隔離水平如何認定也需要論證。
二是管理獨立性。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)現對電力5G網(wǎng)絡(luò )資源端到端的監測、高效編排等都是電力行業(yè)應用5G網(wǎng)絡(luò )需要解決的技術(shù)問(wèn)題。
三是切片不適配，MEC業(yè)務(wù)存在冗余?，F階段的5G切片不是專(zhuān)門(mén)為電網(wǎng)業(yè)務(wù)設計的，在使用過(guò)程中存在資源匹配度不高的問(wèn)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。
四是網(wǎng)絡(luò )覆蓋不足，目前運營(yíng)商5G網(wǎng)絡(luò )建設還處在熱點(diǎn)覆蓋階段，電力5G應用和當前建設的熱點(diǎn)并不吻合。
五是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(chǎng)家少、價(jià)格高、形式單一、業(yè)務(wù)適配差，無(wú)法滿(mǎn)足電力業(yè)務(wù)應用需求。
雖然需要解決的問(wèn)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(zhù)計算機技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展而推進(jìn)的，計算機技術(shù)以及通信技術(shù)的人工智能、大數據、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，通過(guò)5G技術(shù)，智能電網(wǎng)的建設將會(huì )得到進(jìn)一步的優(yōu)化，5G+電力將綻放智慧“火花”。
