智能電網(wǎng)發(fā)展正當(dāng)時(shí)

隨著全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的興起，先進(jìn)信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)理念與能源產(chǎn)業(yè)深度融合，推動(dòng)著能源新技術(shù)、新模式和新業(yè)態(tài)的興起，發(fā)展智能電網(wǎng)成為保障能源安全、應(yīng)對(duì)氣候變化、保護(hù)自然環(huán)境、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要共識(shí)。

智能電網(wǎng)發(fā)展正當(dāng)時(shí)

根據(jù)國(guó)家《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》《關(guān)于推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》等指導(dǎo)文件，為實(shí)現(xiàn)“安全、可靠、綠色、高效”的總體目標(biāo)，圍繞發(fā)、輸、變、配、用全環(huán)節(jié)，智能電網(wǎng)未來(lái)發(fā)展方向包括五大重點(diǎn)領(lǐng)域，分別為清潔友好的發(fā)電、安全高效的輸變電、靈活可靠的配電、多樣互動(dòng)的用電、智慧能源與能源互聯(lián)網(wǎng)。

經(jīng)過(guò)多年建設(shè)，電網(wǎng)企業(yè)35kV以上的主網(wǎng)通信網(wǎng)已具備完善的全光骨干網(wǎng)絡(luò)和可靠高效數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，光纖資源已實(shí)現(xiàn)35kV及以上廠站、自有物業(yè)辦公場(chǎng)所/營(yíng)業(yè)所全覆蓋。隨著大規(guī)模配電網(wǎng)自動(dòng)化、低壓集抄、分布式能源接入、用戶雙向互動(dòng)、智能化巡檢、移動(dòng)作業(yè)終端等業(yè)務(wù)快速發(fā)展，各類電網(wǎng)設(shè)備、電力終端、用電客戶的通信需求爆發(fā)式增長(zhǎng)，現(xiàn)有的以光纖為主的通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)法滿足電力業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，在發(fā)、輸、變、配和用各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)電力通信網(wǎng)提出了新的業(yè)務(wù)要求。

在發(fā)電環(huán)節(jié)，現(xiàn)階段發(fā)電廠主要通過(guò)自建光纖環(huán)網(wǎng)、無(wú)線專網(wǎng)或Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的方式實(shí)現(xiàn)廠站通信。但自建光纖環(huán)網(wǎng)施工維護(hù)成本高、難度大、數(shù)據(jù)接入不靈活；自建無(wú)線專網(wǎng)運(yùn)維及終端成本高，無(wú)線頻段申請(qǐng)門檻高且?guī)捠芟?；自建Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)安全性差、信號(hào)質(zhì)量不穩(wěn)定，服務(wù)保障性差，容易受到干擾。

在輸電環(huán)節(jié)，在輸電線路無(wú)人機(jī)巡檢領(lǐng)域，控制臺(tái)與無(wú)人機(jī)之間主要采用2.4GHz公共頻段的Wi-Fi或廠家私有協(xié)議進(jìn)行通信，有效控制半徑一般小于2千米，無(wú)法滿足巡檢范圍綿延數(shù)千米的業(yè)務(wù)需求。同時(shí)，由于帶寬的限制，巡檢視頻無(wú)法實(shí)時(shí)回傳或回傳質(zhì)量低，無(wú)法完成遠(yuǎn)程故障診斷。

在變電環(huán)節(jié)，在變電站，目前主要通過(guò)Wi-Fi進(jìn)行全站覆蓋，Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)使用公用頻段，無(wú)法完全滿足電力業(yè)務(wù)對(duì)于安全性的要求。同時(shí)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)信道少、資源有限、時(shí)延不穩(wěn)定，在快速移動(dòng)場(chǎng)景下無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)切換，難以滿足變電站多樣化的業(yè)務(wù)需求。

在配電環(huán)節(jié)，由于配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)多面廣，海量設(shè)備需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)或遠(yuǎn)程控制，信息雙向交互頻繁，且光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本高、運(yùn)維難度大，難以滿足配電網(wǎng)各類終端通信全接入的需求。同時(shí)，配電網(wǎng)控制類業(yè)務(wù)對(duì)于通信安全、時(shí)延及網(wǎng)絡(luò)授時(shí)精度有很高要求，現(xiàn)有的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)法有效支撐配電通信網(wǎng)可觀、可測(cè)、可控的需求。

在用電環(huán)節(jié)，現(xiàn)階段，電網(wǎng)計(jì)量采用集中抄表方式，集中器下掛幾十至上百個(gè)智能電表，由集中器采集電表數(shù)據(jù)后統(tǒng)一回傳至計(jì)量主站。為實(shí)現(xiàn)雙向?qū)崟r(shí)互動(dòng)，滿足智能用電和客戶個(gè)性化服務(wù)需求，提升電網(wǎng)用電負(fù)荷精細(xì)化監(jiān)控水平，需要電表與主站間實(shí)現(xiàn)直連通信，并將采集頻次提升至秒級(jí)。

中國(guó)移動(dòng)5G智能電網(wǎng)解決方案

當(dāng)前電力業(yè)務(wù)種類繁多，各類應(yīng)用針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)性能及安全隔離提出了不同需求。各類控制類業(yè)務(wù)需要低時(shí)延高可靠的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電力控制；無(wú)人機(jī)、機(jī)器人巡檢、智能安防業(yè)務(wù)需要大帶寬進(jìn)行視頻回傳；電力計(jì)量、新能源場(chǎng)站業(yè)務(wù)需要海量連接開(kāi)展綜合服務(wù)。5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)智慧電力業(yè)務(wù)的承載更具全面性，如大規(guī)模設(shè)備連接場(chǎng)景（mMTC）提供百萬(wàn)甚至千萬(wàn)級(jí)的連接能力、增強(qiáng)移動(dòng)帶寬場(chǎng)景（eMBB）提供單終端10～100Mbit/s級(jí)別的帶寬承載能力、超高可靠低時(shí)延場(chǎng)景（uRLLC）提供網(wǎng)絡(luò)端到端10毫秒級(jí)的時(shí)延能力。

中國(guó)移動(dòng)依托5G優(yōu)勢(shì)及核心產(chǎn)品能力，打造智慧電力“云管端”一體化行業(yè)解決方案，滿足電力業(yè)務(wù)發(fā)、輸、變、配、用各個(gè)環(huán)節(jié)的安全性、可靠性和靈活性需求，實(shí)現(xiàn)差異化服務(wù)保障，進(jìn)一步提升發(fā)電及電網(wǎng)企業(yè)對(duì)自身業(yè)務(wù)的自主可控能力，促進(jìn)未來(lái)智能電網(wǎng)取得更大的技術(shù)突破。

“云”側(cè)打造電力行業(yè)核心能力服務(wù)平臺(tái)、OneLink 5G切片業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)。電力行業(yè)核心能力服務(wù)平臺(tái)面向電力企業(yè)提供連接管理、通信設(shè)備管理、5G切片管理、統(tǒng)計(jì)分析等核心能力，使電力客戶對(duì)5G切片應(yīng)用的全生命周期達(dá)到可觀、可管、可控的效果。OneLink 5G切片業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)提供5G網(wǎng)絡(luò)的切片訂購(gòu)、切片管理、切片成員管理、業(yè)務(wù)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)分析等切片管理能力。

“管”側(cè)提供電力行業(yè)5G專網(wǎng)服務(wù)，通過(guò)復(fù)用或新建基站、邊緣計(jì)算設(shè)備等手段，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分流和業(yè)務(wù)本地化處理，滿足發(fā)電廠、變電站、換流站等對(duì)“數(shù)據(jù)不出廠”、多路高清大帶寬視頻采集處理等需求，同時(shí)通過(guò)5G QoS、RB資源塊預(yù)留、網(wǎng)絡(luò)切片、UPF下沉等技術(shù)手段滿足電力廣域場(chǎng)景下業(yè)務(wù)安全隔離、低時(shí)延高可靠、高精度網(wǎng)絡(luò)授時(shí)及專屬網(wǎng)絡(luò)使用等業(yè)務(wù)需求。

“端”側(cè)打造5G工業(yè)級(jí)CPE和5G電表通信艙硬件。5G工業(yè)級(jí)CPE終端支持基于3GPP R16協(xié)議的5G通信、有線數(shù)據(jù)傳輸、高精度網(wǎng)絡(luò)授時(shí)、協(xié)議轉(zhuǎn)換和安全加密功能，滿足配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)、配網(wǎng)PMU應(yīng)用場(chǎng)景的高精度網(wǎng)絡(luò)授時(shí)需求。5G電表通信艙用于三相智能電表的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、傳輸部分，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口與電能表連接，滿足高級(jí)計(jì)量應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)電能表數(shù)據(jù)采集、參數(shù)遠(yuǎn)程下發(fā)需求。

典型案例成應(yīng)用標(biāo)桿 南方電網(wǎng)5G智能電網(wǎng)項(xiàng)目

2018年起，依托國(guó)家發(fā)改委項(xiàng)目，中國(guó)移動(dòng)聯(lián)合南方電網(wǎng)在深圳開(kāi)展5G智能電網(wǎng)應(yīng)用示范。項(xiàng)目進(jìn)展順利，落地包括配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)、配網(wǎng)自動(dòng)化三遙、配網(wǎng)PMU等九項(xiàng)業(yè)務(wù)場(chǎng)景，取得包括發(fā)布首個(gè)《5G助力智能電網(wǎng)應(yīng)用白皮書(shū)》、完成首個(gè)5G SA切片端到端流程穿越、實(shí)現(xiàn)全球首條配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)線路5G承載測(cè)試等7項(xiàng)全球首例，各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果證明5G網(wǎng)絡(luò)滿足電網(wǎng)業(yè)務(wù)毫秒級(jí)時(shí)延和微秒級(jí)網(wǎng)絡(luò)授時(shí)精度需求。

“5G+特高壓”新基建應(yīng)用

2020年起中國(guó)移動(dòng)聯(lián)合國(guó)家電網(wǎng)在安徽省宣城市境內(nèi)的特高壓古泉換流站開(kāi)展5G應(yīng)用測(cè)試，5月完成換流站內(nèi)5G信號(hào)全覆蓋完成測(cè)試，并成功實(shí)現(xiàn)基于5G的電網(wǎng)信息數(shù)字化采集、移動(dòng)作業(yè)遠(yuǎn)程智能管控、主輔設(shè)備智能聯(lián)動(dòng)等功能應(yīng)用，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)唯一一個(gè)“5G+特高壓”新基建案例標(biāo)桿建設(shè)完成，彌補(bǔ)了電力行業(yè)國(guó)內(nèi)“5G+特高壓”建設(shè)工程的空白，成為全國(guó)“5G+特高壓”新基建應(yīng)用的標(biāo)桿。

5G智能項(xiàng)目將分為三階段推進(jìn)

5G智能項(xiàng)目推進(jìn)整體分為業(yè)務(wù)試點(diǎn)驗(yàn)證、區(qū)域全業(yè)務(wù)示范、廣域全面商用3個(gè)階段。

第一階段，業(yè)務(wù)試點(diǎn)驗(yàn)證已基本完成。依托發(fā)改委5G智能電網(wǎng)項(xiàng)目，已在深圳完成5G配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)、配網(wǎng)自動(dòng)化三遙等業(yè)務(wù)驗(yàn)證，證明5G網(wǎng)絡(luò)具備承載智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)的能力。

第二階段，啟動(dòng)區(qū)域性電網(wǎng)全業(yè)務(wù)示范。聯(lián)合南方電網(wǎng)在廣州南沙明珠灣區(qū)（103平方千米）利用5G網(wǎng)絡(luò)承載50種智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)，全面驗(yàn)證5G技術(shù)承載電網(wǎng)全業(yè)務(wù)能力，探索適合智能電網(wǎng)的5G商業(yè)模式。目前已完成部分業(yè)務(wù)示范區(qū)域5G網(wǎng)絡(luò)部署，預(yù)計(jì)在2020年底前可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)部署。

第三階段，在區(qū)域示范結(jié)束后推動(dòng)廣域全面商用。5G網(wǎng)絡(luò)將成為電力通信網(wǎng)重要組成部分，全面接入智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)運(yùn)行，在智能電網(wǎng)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商用落地。在這個(gè)階段，配合電網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋成本將進(jìn)一步提高，同時(shí)涉及跨平臺(tái)、跨廠家及跨運(yùn)營(yíng)商協(xié)同問(wèn)題。需要5G技術(shù)更加成熟穩(wěn)定，具備跨平臺(tái)和廠家的兼容能力；同時(shí)運(yùn)營(yíng)商間需要進(jìn)一步競(jìng)合，實(shí)現(xiàn)5G智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)全面發(fā)展。（作者為中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司政企事業(yè)部，工業(yè)能源行業(yè)拓展部副總經(jīng)理）
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