5G+電力“火花”如何綻放?

發布時間: 2020-08-27 10:22:56   來源:通信世界全媒體  作者:

  萬象大會年度獲獎創作者電力有需求,5G有能力。5G的使命是改變社會,這體現在改變人們的生產方式和生活方式。電力是我國能源領域的基礎行業,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的信息化水平,有利于提高電力行業的生產效率,從而帶來電力行業生產方式的變革。

  5G賦能,電力迎來新的發展機遇

  作為新一代移動通信技術,和4G網絡相比,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,為智能電網發展提供了一種更優的無線解決方案。5G網絡超高帶寬、超高可靠、低時延以及超大規模連接的特性和智能電網很多業務需求高度契合。而5G網絡切片、能力開放兩大創新功能的應用,能夠為電力行業用戶打造定制化的“行業專網”服務,滿足電網安全生產、智能化、互動化的通信需求,持續推動電網管理效能提升和數字化轉型升級。

  基于5G改變行業水平的能力,在應用發展上,工信部與國家發展改革委啟動了“寬帶網絡和5G領域”2020年新型基礎設施建設工程,重點支持面向智慧醫療、虛擬企業專網、智能電網等七大領域的5G創新應用,要促進越來越多的行業應用落地見效。此前,工信部產業發展促進中心“智能電網技術與裝備”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,從國家層面和行業角度出發,將5G技術應用于智能電網及設施,已經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標準有助于牽引全球5G和能源行業發展,可重塑電網生態,助推我國“新基建”建設。積極參與和推動智能電網領域的國際標準工作,是國家智能電網技術與裝備重點研發計劃項目的重點工作內容之一。

  據了解,5G在電力行業具有廣泛的應用,能夠深刻地影響發輸變配用各個環節。在新能源及儲能并網方面,5G可實現清潔能源資源評估、分布式儲能調節能力評估、發電預測以及場站運行分析等模塊數據實時交互;在輸變電運行監視方面,5G網絡可有效提升運維檢修效率,降低人力投入;在配電網調控保護方面,5G網絡可實現配電網線路的快速精確故障定位和非故障區域的快速自愈,提升電網供電可靠性;在用戶負荷感知與調控方面,5G網絡可滿足對海量數據的實時感知、電力市場交易毫秒級傳輸、負荷精準控制等業務發展的需求;在協同調度及穩定控制方面,5G網絡可實現電源、電網、負荷和儲能相關數據采集,數據在平臺內部和不同平臺之間的多點、低延時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網絡可實現源、網、荷、儲等所有設備的全部接入,物資信息上傳,入庫出庫等電網資產的實時在線管理。

  標準與技術路線逐漸明確

  在5G與電力行業融合發展的過程中,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5G應用白皮書》,國家電網、中國電信、華為聯合發布的《5G網絡切片使能智能電網白皮書》以及中國南方電網、中國移動、華為聯合發布的《5G助力智能電網應用白皮書》。

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

  電力企業對于5G網絡的需求主要表現在端到端切片和電力專用MEC兩個方面。

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

  考慮到電網對于業務的高安全高隔離要求,運營商和行業客戶已達成基本共識,需要為電力構建專用獨享的用戶面MEC,以便能夠確保和業務強相關的數據流始終流轉在電力的虛擬專網中。

  攜手5G,電力行業開展廣泛實踐

  基于5G改變電力行業的能力,各方針對5G網絡承載電力應用開展了深入探索。目前已證明5G網絡能夠很好地承載電力業務,進一步的融合應用探索正在逐步展開。

  國家電網開展了廣泛的5G業務研究。2018年1月,國家電網聯合中國電信、華為發布《5G網絡切片使能智能電網》白皮書;2020年7月11日,國網青島供電公司、中國電信青島分公司和華為公司聯合開發的青島5G智能電網項目一期工程正式交付投產,標志著目前國內規模最大的5G智能電網正式建成。

  南方電網也積極開展了試點和應用合作。2019年1月,南方電網在深圳完成了國內外首例基于5G網絡的配網分布式差動保護業務外場測試;2019年5月,南方電網在深圳完成了國內外首例基于5G的配電網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,南方電網在深圳實現了國內外首例5G SA網絡切片從切片定購、切片配置、切片部署到切片監控的全流程拉通,切片運行狀態及業務性能全程可監測;2020年1月,南方電網選取深圳局2條站內10kV饋線和4個站外環網柜,完成了國內外首條基于5G SA網絡的配網分布式差動保護跨基站承載現場測試。

  融合發展還需解決多方面問題

  5G改變電力行業是各方共識,但是就目前的產業發展現狀來說,需要解決的問題還有很多。

  一是安全。安全是電力行業關心的首要問題。實踐過程中發現芯片、模組、設備、終端等環節存在安全隱患,5G技術需要結合電力業務特點,在安全性方面進行整改提升。另外,還需要研究在5G組網模式下的電力安全防護架構,對公網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。電力行業對承載電力業務的5G網絡存在可視、可管、可控的需求,如何實現對電力5G網絡資源端到端的監測、高效編排等都是電力行業應用5G網絡需要解決的技術問題。

  三是切片不適配,MEC業務存在冗余。現階段的5G切片不是專門為電網業務設計的,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行業不需要的,由此造成電網資源浪費,并導致效率降低。

  四是網絡覆蓋不足,目前運營商5G網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。

  五是5G行業應用的產業鏈不成熟。特別是在終端和模組方面,廠家少、價格高、形式單一、業務適配差,無法滿足電力業務應用需求。

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

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      關鍵詞: 5G,電力
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