智能電網發(fā)展正當時

隨著全球新一輪科技革命和產業(yè)變革的興起，先進信息技術、互聯網理念與能源產業(yè)深度融合，推動著能源新技術、新模式和新業(yè)態(tài)的興起，發(fā)展智能電網成為保障能源安全、應對氣候變化、保護自然環(huán)境、實現可持續(xù)發(fā)展的重要共識。

智能電網發(fā)展正當時

根據國家《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》《關于推進“互聯網+”智慧能源發(fā)展的指導意見》等指導文件，為實現“安全、可靠、綠色、高效”的總體目標，圍繞發(fā)、輸、變、配、用全環(huán)節(jié)，智能電網未來發(fā)展方向包括五大重點領域，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、多樣互動的用電、智慧能源與能源互聯網。

經過多年建設，電網企業(yè)35kV以上的主網通信網已具備完善的全光骨干網絡和可靠高效數據網絡，光纖資源已實現35kV及以上廠站、自有物業(yè)辦公場所/營業(yè)所全覆蓋。隨著大規(guī)模配電網自動化、低壓集抄、分布式能源接入、用戶雙向互動、智能化巡檢、移動作業(yè)終端等業(yè)務快速發(fā)展，各類電網設備、電力終端、用電客戶的通信需求爆發(fā)式增長，現有的以光纖為主的通信網絡無法滿足電力業(yè)務發(fā)展的需求，在發(fā)、輸、變、配和用各個環(huán)節(jié)對電力通信網提出了新的業(yè)務要求。

在發(fā)電環(huán)節(jié)，現階段發(fā)電廠主要通過自建光纖環(huán)網、無線專網或Wi-Fi網絡的方式實現廠站通信。但自建光纖環(huán)網施工維護成本高、難度大、數據接入不靈活；自建無線專網運維及終端成本高，無線頻段申請門檻高且?guī)捠芟?；自建Wi-Fi網絡安全性差、信號質量不穩(wěn)定，服務保障性差，容易受到干擾。

在輸電環(huán)節(jié)，在輸電線路無人機巡檢領域，控制臺與無人機之間主要采用2.4GHz公共頻段的Wi-Fi或廠家私有協(xié)議進行通信，有效控制半徑一般小于2千米，無法滿足巡檢范圍綿延數千米的業(yè)務需求。同時，由于帶寬的限制，巡檢視頻無法實時回傳或回傳質量低，無法完成遠程故障診斷。

在變電環(huán)節(jié)，在變電站，目前主要通過Wi-Fi進行全站覆蓋，Wi-Fi網絡使用公用頻段，無法完全滿足電力業(yè)務對于安全性的要求。同時Wi-Fi網絡信道少、資源有限、時延不穩(wěn)定，在快速移動場景下無法實現實時切換，難以滿足變電站多樣化的業(yè)務需求。

在配電環(huán)節(jié)，由于配電網節(jié)點點多面廣，海量設備需要實時監(jiān)測或遠程控制，信息雙向交互頻繁，且光纖網絡建設成本高、運維難度大，難以滿足配電網各類終端通信全接入的需求。同時，配電網控制類業(yè)務對于通信安全、時延及網絡授時精度有很高要求，現有的無線網絡無法有效支撐配電通信網可觀、可測、可控的需求。

在用電環(huán)節(jié)，現階段，電網計量采用集中抄表方式，集中器下掛幾十至上百個智能電表，由集中器采集電表數據后統(tǒng)一回傳至計量主站。為實現雙向實時互動，滿足智能用電和客戶個性化服務需求，提升電網用電負荷精細化監(jiān)控水平，需要電表與主站間實現直連通信，并將采集頻次提升至秒級。

中國移動5G智能電網解決方案

當前電力業(yè)務種類繁多，各類應用針對5G網絡性能及安全隔離提出了不同需求。各類控制類業(yè)務需要低時延高可靠的通信網絡進行電力控制；無人機、機器人巡檢、智能安防業(yè)務需要大帶寬進行視頻回傳；電力計量、新能源場站業(yè)務需要海量連接開展綜合服務。5G網絡對智慧電力業(yè)務的承載更具全面性，如大規(guī)模設備連接場景（mMTC）提供百萬甚至千萬級的連接能力、增強移動帶寬場景（eMBB）提供單終端10～100Mbit/s級別的帶寬承載能力、超高可靠低時延場景（uRLLC）提供網絡端到端10毫秒級的時延能力。

中國移動依托5G優(yōu)勢及核心產品能力，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)務發(fā)、輸、變、配、用各個環(huán)節(jié)的安全性、可靠性和靈活性需求，實現差異化服務保障，進一步提升發(fā)電及電網企業(yè)對自身業(yè)務的自主可控能力，促進未來智能電網取得更大的技術突破。

“云”側打造電力行業(yè)核心能力服務平臺、OneLink 5G切片業(yè)務運營管理平臺。電力行業(yè)核心能力服務平臺面向電力企業(yè)提供連接管理、通信設備管理、5G切片管理、統(tǒng)計分析等核心能力，使電力客戶對5G切片應用的全生命周期達到可觀、可管、可控的效果。OneLink 5G切片業(yè)務運營管理平臺提供5G網絡的切片訂購、切片管理、切片成員管理、業(yè)務監(jiān)控、統(tǒng)計分析等切片管理能力。

“管”側提供電力行業(yè)5G專網服務，通過復用或新建基站、邊緣計算設備等手段，實現業(yè)務數據分流和業(yè)務本地化處理，滿足發(fā)電廠、變電站、換流站等對“數據不出廠”、多路高清大帶寬視頻采集處理等需求，同時通過5G QoS、RB資源塊預留、網絡切片、UPF下沉等技術手段滿足電力廣域場景下業(yè)務安全隔離、低時延高可靠、高精度網絡授時及專屬網絡使用等業(yè)務需求。

“端”側打造5G工業(yè)級CPE和5G電表通信艙硬件。5G工業(yè)級CPE終端支持基于3GPP R16協(xié)議的5G通信、有線數據傳輸、高精度網絡授時、協(xié)議轉換和安全加密功能，滿足配網差動保護、配網PMU應用場景的高精度網絡授時需求。5G電表通信艙用于三相智能電表的數據采集、存儲、傳輸部分，通過標準接口與電能表連接，滿足高級計量應用場景對電能表數據采集、參數遠程下發(fā)需求。

典型案例成應用標桿 南方電網5G智能電網項目

2018年起，依托國家發(fā)改委項目，中國移動聯合南方電網在深圳開展5G智能電網應用示范。項目進展順利，落地包括配網差動保護、配網自動化三遙、配網PMU等九項業(yè)務場景，取得包括發(fā)布首個《5G助力智能電網應用白皮書》、完成首個5G SA切片端到端流程穿越、實現全球首條配網差動保護線路5G承載測試等7項全球首例，各項測試結果證明5G網絡滿足電網業(yè)務毫秒級時延和微秒級網絡授時精度需求。

“5G+特高壓”新基建應用

2020年起中國移動聯合國家電網在安徽省宣城市境內的特高壓古泉換流站開展5G應用測試，5月完成換流站內5G信號全覆蓋完成測試，并成功實現基于5G的電網信息數字化采集、移動作業(yè)遠程智能管控、主輔設備智能聯動等功能應用，標志著國內唯一一個“5G+特高壓”新基建案例標桿建設完成，彌補了電力行業(yè)國內“5G+特高壓”建設工程的空白，成為全國“5G+特高壓”新基建應用的標桿。

5G智能項目將分為三階段推進

5G智能項目推進整體分為業(yè)務試點驗證、區(qū)域全業(yè)務示范、廣域全面商用3個階段。

第一階段，業(yè)務試點驗證已基本完成。依托發(fā)改委5G智能電網項目，已在深圳完成5G配網差動保護、配網自動化三遙等業(yè)務驗證，證明5G網絡具備承載智能電網業(yè)務的能力。

第二階段，啟動區(qū)域性電網全業(yè)務示范。聯合南方電網在廣州南沙明珠灣區(qū)（103平方千米）利用5G網絡承載50種智能電網業(yè)務，全面驗證5G技術承載電網全業(yè)務能力，探索適合智能電網的5G商業(yè)模式。目前已完成部分業(yè)務示范區(qū)域5G網絡部署，預計在2020年底前可實現業(yè)務部署。

第三階段，在區(qū)域示范結束后推動廣域全面商用。5G網絡將成為電力通信網重要組成部分，全面接入智能電網業(yè)務運行，在智能電網領域實現商用落地。在這個階段，配合電網進行網絡覆蓋成本將進一步提高，同時涉及跨平臺、跨廠家及跨運營商協(xié)同問題。需要5G技術更加成熟穩(wěn)定，具備跨平臺和廠家的兼容能力；同時運營商間需要進一步競合，實現5G智能電網業(yè)務全面發(fā)展。（作者為中國移動通信集團有限公司政企事業(yè)部，工業(yè)能源行業(yè)拓展部副總經理）
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