电力工业搭乘5G快车

电力18讯：
电力工业5G时代


以AI为代表的智能化技术掀起了第四次工业革命的浪潮，以5G为代表的移动通信技术正与AI、大数据紧密结合，开启一个万物互联的新时代。



而随着分布式能源接入、用电信息采集等业务的发展，电力工业的通信需求呈爆发式增长，迫切需要实时、稳定、可靠、高效的新兴通信技术及系统支撑。搭上5G这班快车，电力工业将在安全、清洁、协调和智能的道路上得到更快的发展。



如今，随着电力企业5G试验项目的推进，“电力工业5G时代”的长卷已在我们面前徐徐展开。







什么是5G？

5G网络意指第五代移动网络通信技术，拥有体积小、速度快、功能强大、可靠性高等特点，运用范围广泛，覆盖能力广阔。和4G网络相比，5G速率更高（eMBB），容量更大（mMTC），时延更低（URLLC）。相对于4G网络最高150兆字节/秒的传输速度，5G网络将达到15千兆字节/秒。5G网络的大容量将在广域物联网的发展中起到关键作用，使得物联网中各个节点通信成本变低，节点自身的生存周期得到极大提升。




5G的发展现状如何？

近年来，在国际标准化组织以及各国政府与运营商的努力下，5G标准化进程不断加速，中美日韩及欧洲等国家和地区5G频谱规划相继出台，全球大多数主流运营商已经开始布局和部署5G网络。2017年12月，在国际电信标准组织3GPP RAN第78次全体会议上，5GNR首发版本正式冻结并发布。这是全球第一个可商用部署的5G标准，意味着5G结束学术讨论期进入市场化商用的新阶段。



我国政府、企业、科研机构等各方高度重视5G的前沿布局，力争在全球5G标准制定上掌握话语权。政府层面，顶层布局已逐步展开，《中国制造2025》提出全面突破5G技术；《十三五规划纲要》提出要积极推进5G发展，到2020年启动5G商用；2013年，工信部、发改委和科技部组织成立了“IMT-2020（5G）推进组”，负责协调推进5G技术研发试验工作。企业层面，我国在北京怀柔已经规划了30个站规模的5G外厂建设，其中，华为、中兴、大唐、爱立信、诺基亚贝尔5家系统厂商共同完成了15个站的建设工作，有力支撑了5G研发技术的试验，也加速了产业链的合作与技术的成熟。在运营商方面，中国移动、中国联通、中国电信等企业作为IMT-2020推进组创始成员和核心成员，积极推动中国5G发展，在北京、兰州等城市启动5G试验，测试无线组网能力，进行方案验证，建立联合开放实验室，与合作伙伴共同打造5G生态链。



重点来了！！！




在电力工业中，5G能做什么？



分布式能源

可再生能源发电等新型分布式电源是一种建在用户端的电力供应方式，可独立运行，也可并网运行。过去传统配电网的设计并未考虑分布式电源的接入。在并入分布式电源后，网络的结构发生了根本变化，从原来的单电源辐射状网络变为双电源甚至多电源网络，配网侧的潮流方式更加复杂。用户既是用电方，又是发电方，电流呈现出双向流动、实时动态变化。因此，配电网急需发展新的监控和通信系统，实现分布式电源运行监视和控制，增加配电网的可靠性、灵活性及效率。



以分布式光伏为例，随着分布式光伏的迅猛发展，光伏电站海量信息采集、现场设备监控、远程诊断运维等业务对通信网络传输能力提出了更高要求。5G通信具有高速率、高安全、全覆盖、智能化等特点，可有效地解决分布式光伏电站分散、点多、量大等问题。5G技术对光伏云网带来的最大变化是数据传输速率与质量的大幅提升，这能够有效解决光伏云网所面临的用户数量激增、海量分布式数据难以采集、广域覆盖难以保障等难题。通过5G技术，可为光伏云网数据采集、运行监控、电费结算等不同属性业务提供隔离独享的网络切片，保障不同业务的差异化需求与服务质量，确保光伏云网更加高效安全可靠地实现个性化、智能化等综合服务。




电网通信

当前，电力用户用电信息采集业务主要用于计量，数据传输业务规模小、频次低，呈现出上行流量大、下行流量小的特点。现有的通信方式主要包括无线网和光纤传输。业务增长将带来用电信息数据准时、实时上报的新需求。同时，终端数量级将进一步提升。未来的用电信息采集将进一步延伸到家庭，能够获取所有用电终端的负荷信息，更精细化地实现供需平衡，引导合理错峰用电。



5G通信网络可以为电力用户用电信息采集提供海量接入和准时实时数据上报的强大技术支持，协助系统完成电力用户用电信息的采集、处理和实时监控，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。




智能电网

未来电网业务将朝着多样性、高可靠性和超低时延性的方向发展，这就需要网络相互隔离、功能灵活可编排。泛在、实时、安全、高效的通信网络是电网智能化的重要保障。5G技术创新电网新型作业方式和服务模式，实现电网更加精确的负荷和供电调整，为电网提供更加实时、可靠、高效的通信网络支撑，从而使得电网运营更智能、电网企业更智慧、电力用户更便捷。



配电自动化是集计算机技术、数据传输、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统，其目的是提高供电可靠性，改进电能质量，向用户提供优质服务。建立在5G网络基础上的智能分布式配电自动化将成为未来配网自动化发展的方向和趋势。应用5G技术后，通过各终端间的对等通信，可进行智能判断、分析、故障定位、故障隔离以及非故障区域供电恢复等操作，可实现故障处理过程的全自动进行，最大限度地减少故障停电时间和范围，使配网故障处理时间从分钟级提高到毫秒级。



电力负荷控制是落实用电负荷管理的技术手段，其原理就是跟踪检测用电负荷的大小，当负荷超过所设定的负荷定值时，先报警提示，后跳闸切断负荷。通过5G网络支持，采用基于稳控技术的精准负荷控制系统，控制对象可精准到生产企业内部的可中断负荷，充分满足电网紧急情况下的应急处置需求，将经济损失、社会影响降至最低。





5G将如何重新塑造电力工业？



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推动电力和通信行业资源共享



未来5G基站数量将是4G的数倍，电网公司拥有千万级规模的杆塔资源，相当一部分可满足通信设备挂载要求。凭借基础设施资源优势，电力行业已率先涉足通信基础设施共建共享。电力行业积极向通信行业开放输电杆塔，支持通信基站建设，将形成跨行业基础设施资源共享的新模式。同时，通信行业利用丰富的通信站址资源及基于“物联网+互联网+”的信息化运营平台，为电力杆塔信息监控、电力无线专网建设等提供有效支撑服务。

 

 

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助力电力行业实现智能化升级



随着5G技术的引入和网络部署的临近，无处不在的网络正在为电力行业带来各种应用的新变革。预计5G网络将大大提升联网产品的价值，因为智能设备有可能实现远程监控、使用跟踪、自动修复以及新的交互模式等新服务，同时为数据和内容的传送、管理和响应提供大量机会。无论是可再生能源发电、分布式电源、储能、电动车、电网以及各种能源的流动管路等能源硬件设施，还是能量管理系统、监控系统、交通运维系统等能源软件设施，都将提高网络连接性能，并大幅增强运营支持能力，从而加速实现5G和能源互联网的真正融合。



5G技术与电力行业的融合将促进电力业务应用创新、电力终端产品创新，并带动能源互联网相关消费，有效促进可再生能源、电动汽车、电网通信、智能电网等垂直领域应用的发展。作为电力行业智能化升级的关键基础设施，5G技术将渗透到电力行业生产、消费、销售、服务等各个环节，推动研发、设计、营销、服务等环节进一步向数字化、智能化、协同化方向发展，实现电力领域全生命周期、从线上到线下、从消费到生产全价值链的智能化管理。



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激发电力行业加大数字化投资



5G对电力行业的投资拉动作用主要体现在两个方面。一是5G技术在电力行业的大规模产业化、市场化应用，必须以网络设备的先期投入作为先决条件，对5G网络及相关配套设施的投资，将直接增加电力行业的资本规模，推动电力行业发展。二是5G的低时延、高速率、低成本等特性将吸引电力行业加大信息通信技术资本的比重，提升电力行业数字化水平，提高投入产出效率，进而促进技术进步和生产效率提升，实现电力行业结构优化。



（本文摘编自《能源情报研究》）