在日前召開(kāi)的“中國聯(lián)通邊緣云合作伙伴大會(huì )”上，全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司工學(xué)博士、高級工程師陸陽(yáng)表示，5G在智能電網(wǎng)的應用剛剛起步，針對5G的大帶寬、低時(shí)延、高可靠和大連接的三大能力，國家電網(wǎng)在巡檢、配電網(wǎng)狀態(tài)監測、大數據采集、準負荷控制、配電自動(dòng)化等應用方面都在積極推動(dòng)5G技術(shù)的研究和落地。

國家層面上目前已經(jīng)提出了未來(lái)能源發(fā)展和變革的方向，國家提出未來(lái)的能源體系應該是構建清潔、低碳、便捷、高效的能源體系，在這樣一個(gè)新的形勢下，電網(wǎng)面臨哪些嚴峻的挑戰。

陸陽(yáng)指出，“能源變革的核心就是電網(wǎng)的變革，在能源變革的新形勢下，電網(wǎng)未來(lái)的發(fā)展方向是清潔、堅強和靈活，主要面臨四大挑戰?！?/p>

第一點(diǎn)是面臨著(zhù)高比例新能源并網(wǎng)調控的挑戰，現在電網(wǎng)接納可再生能源的壓力越來(lái)越大，包括風(fēng)電、光伏以及客戶(hù)側的分布式電源的接入，對電網(wǎng)的并網(wǎng)調控能力都提出了更高的要求。

第二點(diǎn)是大電網(wǎng)柔性互聯(lián)與安全運行，國家電網(wǎng)公司目前重點(diǎn)在特高壓交直流電網(wǎng)的建設上下了很大的工夫，大電網(wǎng)的柔性互聯(lián)未來(lái)在相當長(cháng)的時(shí)間內也是常態(tài)。

第三點(diǎn)是多元用戶(hù)供需互動(dòng)用電。陸陽(yáng)表示，目前國網(wǎng)公司已經(jīng)建成了覆蓋4億戶(hù)以上的智能電表用電信息的采集系統，另外也建成了目前全球最大的智慧車(chē)聯(lián)網(wǎng)平臺，接入充電樁17萬(wàn)個(gè)以上，未來(lái)隨著(zhù)用戶(hù)參與到電網(wǎng)的雙向互動(dòng)的環(huán)節越來(lái)越深入，包括分時(shí)電價(jià)以及需求側響應以及電動(dòng)汽車(chē)充放電等。

第四點(diǎn)是信息空間與電力系統緊密耦合和交互?，F在大云物移智包括這些先進(jìn)的信息通信技術(shù)，或多或少在電網(wǎng)中都得到了應用，未來(lái)的發(fā)展趨勢，應用會(huì )更深入，和電網(wǎng)的一次系統深度柔和在一起。根據業(yè)務(wù)、應用的需求去部署信息通信新技術(shù)也是一項新挑戰。

從目前國網(wǎng)公司電力通信技術(shù)應用的情況來(lái)看，橫向按照傳統理解，電網(wǎng)包括發(fā)、輸、變、配、用和調度這六大環(huán)節，信息通信網(wǎng)從橫向來(lái)看也是覆蓋這六個(gè)環(huán)節。從縱向來(lái)看，國家電網(wǎng)也可以叫物聯(lián)網(wǎng)，也是一張實(shí)體的網(wǎng)絡(luò )，包含了感知層、網(wǎng)絡(luò )層和應用層三個(gè)層面，或者按照目前比較流行的說(shuō)法，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的架構來(lái)分，可以認為也包含了終端層、網(wǎng)絡(luò )層、平臺層和應用層。

陸陽(yáng)表示，不管怎么劃分，目前國網(wǎng)公司實(shí)際上是兩張實(shí)體網(wǎng)絡(luò )，一張是電網(wǎng)，一張是信息通信網(wǎng)，而且隨著(zhù)未來(lái)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，信息通信網(wǎng)的地位和重要性也是越來(lái)越突出。

那么，5G在電網(wǎng)這樣一個(gè)垂直行業(yè)中，用無(wú)線(xiàn)技術(shù)究竟能夠承載哪些業(yè)務(wù)？

對此，陸陽(yáng)指出，電網(wǎng)的無(wú)線(xiàn)來(lái)承載技術(shù)分成三大類(lèi)，首先是電網(wǎng)控制類(lèi)業(yè)務(wù)，它涉及到核心的生產(chǎn)控制的業(yè)務(wù)流程，包括配電自動(dòng)化、主動(dòng)配電網(wǎng)差動(dòng)保護、分布式電源接入控制、精準負荷控制等。第二類(lèi)是信息采集類(lèi)，具有點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)，包括用電信息采集。目前的信息采集相對來(lái)而言是比較單一的，但是隨著(zhù)以后的發(fā)展，智能電表會(huì )成為客戶(hù)側智能的終端。另外像電動(dòng)汽車(chē)充電站、電網(wǎng)狀態(tài)監測、視頻監控這種信息采集類(lèi)的需求。第三類(lèi)是關(guān)于移動(dòng)應用類(lèi)，這塊主要是和電網(wǎng)這個(gè)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理相關(guān)的一些業(yè)務(wù)等一些需求。

“隨著(zhù)智能電網(wǎng)的不斷建設和發(fā)展，這三大類(lèi)挑戰給無(wú)線(xiàn)泛在接入提出三點(diǎn)新的要求?！笔紫仁菍?shí)現面向客戶(hù)側各級負荷的精準控制能力，適應以特高壓為骨干、各級電網(wǎng)協(xié)調發(fā)展的新型電網(wǎng)模式。第二點(diǎn)是實(shí)現各級電網(wǎng)重要廊道的監視、巡檢，引入可視化、實(shí)時(shí)化、精益化的新型作業(yè)方式。第三點(diǎn)是實(shí)現用戶(hù)雙向互動(dòng)、用電精細化管理。

5G在電網(wǎng)中的應用展望

展望5G，隨著(zhù)對大帶寬、低時(shí)延、高可靠、大連接等業(yè)務(wù)的不斷上線(xiàn)，業(yè)務(wù)需求也是不斷增長(cháng)的態(tài)勢，陸陽(yáng)測算，以密集城區單基站覆蓋半徑1km為例，單扇區平均承載終端數量可達2萬(wàn)個(gè)以上。

總體來(lái)看，未來(lái)電力業(yè)務(wù)的發(fā)展和5G的發(fā)展趨勢是相吻合的，在未來(lái)電網(wǎng)中，小流量的大連接的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，以及寬帶業(yè)務(wù)和低時(shí)延、高可靠的業(yè)務(wù)是并存的，呈現出廣覆蓋、大連接、低時(shí)延、高可靠、高安全等要求很高的特征。

5G是新型的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，最大的特點(diǎn)，和傳統2G/3G/4G相比，引入了包括邊緣計算和網(wǎng)絡(luò )切片新型的網(wǎng)絡(luò )架構，邊緣計算，企業(yè)部署邊緣云、邊緣計算的目的是為了降低業(yè)務(wù)端到核心網(wǎng)側的時(shí)延，提供本地的閉環(huán)的控制，能夠滿(mǎn)足低時(shí)延應用的要求。網(wǎng)絡(luò )切片能夠實(shí)現一網(wǎng)多能，一張網(wǎng)絡(luò )同時(shí)承載多種業(yè)務(wù)的需求，真正實(shí)現網(wǎng)絡(luò )跟隨業(yè)務(wù)的需求而發(fā)生變化，實(shí)現了網(wǎng)隨云動(dòng)或者網(wǎng)隨業(yè)務(wù)需求而動(dòng)這樣一種新型的網(wǎng)絡(luò )架構，這是未來(lái)5G在電網(wǎng)這個(gè)垂直行業(yè)中應用的最大優(yōu)勢。

陸陽(yáng)表示，針對5G的大帶寬、低時(shí)延、高可靠和大連接的三大能力，國家電網(wǎng)在巡檢、配電網(wǎng)狀態(tài)監測、大數據采集、準負荷控制、配電自動(dòng)化等應用方面都在積極推動(dòng)5G應用的研究和落地。

“在大帶寬的場(chǎng)景下，電網(wǎng)中可能應用到的場(chǎng)景主要是應用在巡檢過(guò)程中?！标戧?yáng)表示，巡檢目前很多還是依靠人工來(lái)進(jìn)行作業(yè)，工作量非常大，運維的難度也非常大，未來(lái)引入5G的技術(shù)以后，有可能支撐巡檢側實(shí)現自主化、精益化或者叫智能化的巡檢。通過(guò)引入AR/VR增強技術(shù)，可以實(shí)現現場(chǎng)數據、高清圖像、視頻，實(shí)現遠程和現場(chǎng)的實(shí)時(shí)會(huì )商，提高巡檢的能力?！澳壳把矙z更多是發(fā)生在變電站或者輸電線(xiàn)路上，離業(yè)務(wù)的機房往往會(huì )有一定的距離。如何去部署這種邊緣的計算能力，通過(guò)這種先進(jìn)的運維手段能夠獲得實(shí)時(shí)的交互，也是下一步需要進(jìn)一步研究的方向?！?/p>

在大連接方面，電網(wǎng)的主要應用包括兩個(gè)場(chǎng)景。一是面向配電網(wǎng)狀態(tài)監測，小數據量的特征，包括對配電一次設備的溫度、環(huán)境的溫濕度，以及開(kāi)關(guān)的狀態(tài)等來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，把信息傳回到主站進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。目前配網(wǎng)這塊真的是點(diǎn)多面廣，國網(wǎng)公司目前在用的配電變壓器達到440萬(wàn)臺以上，其他的設備包括一些配網(wǎng)的開(kāi)關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜、分支箱等在800萬(wàn)臺以上，對網(wǎng)絡(luò )的大連接能力和低功耗能力確實(shí)提出了新的挑戰。陸陽(yáng)表示，“類(lèi)似于NB這種技術(shù)，它的功耗或者應對現場(chǎng)復雜環(huán)境的深度覆蓋的能力，是否能夠滿(mǎn)足配網(wǎng)狀態(tài)監測應用的需求，也需要進(jìn)一步研究?！?/p>

二是針對大數據量的采集，國網(wǎng)也考慮是否要進(jìn)行一些邊緣計算能力的部署。陸陽(yáng)指出，“如果把所有的數據量都上送到云上去處理，一是沒(méi)有必要，而是數據量非常大。在輸電線(xiàn)路狀態(tài)監測中的應用，輸電線(xiàn)路和配網(wǎng)不同的是，輸電線(xiàn)路一般分布在偏遠地區，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的覆蓋往往是非常薄弱的。針對輸電線(xiàn)路的監測，如何把監測信息實(shí)現回傳，也是需要研究的方面?！?/p>

關(guān)于低時(shí)延、高可靠，這也是電網(wǎng)中非常關(guān)注的一個(gè)場(chǎng)景，涉及到生產(chǎn)控制類(lèi)的業(yè)務(wù)流程。

“國網(wǎng)公司跟其他企業(yè)在探討5G時(shí)，都會(huì )把精準負荷控制作為潛在的低時(shí)延、高可靠的應用場(chǎng)景?！标戧?yáng)指出，精準負荷控制就是大電網(wǎng)系統保護的一個(gè)部分，最終目標是要實(shí)現發(fā)用電的平衡。

精準負荷控制通過(guò)切除用戶(hù)側可中斷的負荷，來(lái)實(shí)現當電網(wǎng)輸電發(fā)生故障以后，負荷側不受到過(guò)大的沖擊。時(shí)延要求是50ms，但是這個(gè)50ms是從終端到整個(gè)主站整個(gè)的通信時(shí)延，5G在空口上有1ms以?xún)鹊哪芰?，我們也在思考如何構建這樣一個(gè)系統保護或者精準負荷控制的網(wǎng)絡(luò )。5G已經(jīng)達到了1ms以?xún)?，網(wǎng)絡(luò )和業(yè)務(wù)主站應該怎樣部署，能夠實(shí)現在控制信號在傳輸的過(guò)程中不至于浪費更多5G在空口上的努力。

陸陽(yáng)認為，配電自動(dòng)化也是電網(wǎng)5G應用的一個(gè)方向，“目前國際上一流的要求是要達到99.999%的可靠性要求，換算成年戶(hù)均停電時(shí)間不超過(guò)5分鐘，對這樣一個(gè)控制要求非常高的場(chǎng)景，可能5G在這樣的場(chǎng)景下也會(huì )有應用?！?/p>

此外，陸陽(yáng)指出，“針對安全方面的考慮，如果用5G來(lái)承載多業(yè)務(wù)，就要很好的在業(yè)務(wù)之間實(shí)現隔離，目前5G中提到網(wǎng)絡(luò )切片技術(shù)，能夠從物理層到邏輯層實(shí)現全方位隔離解決方案，未來(lái)在承載電網(wǎng)業(yè)務(wù)的時(shí)候也是一種非常有效的解決方案?！?/p>

展望未來(lái)，陸陽(yáng)指表示，5G在運營(yíng)商層面已經(jīng)日趨成熟，開(kāi)展很多規模試點(diǎn)和應用，在電力行業(yè)目前剛剛起步，我們也希望借這攜手合作伙伴，共同推動(dòng)5G技術(shù)在智能電網(wǎng)或者說(shuō)在未來(lái)能源互聯(lián)網(wǎng)中的應用。