5G與電力的“那些事兒”

在第六屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì )·烏鎮峰會(huì )期間，一款無(wú)人駕駛的5G電動(dòng)微公交車(chē)亮相烏鎮。這是全球第一款可以在開(kāi)放道路混雜交通下自動(dòng)駕駛的5G電動(dòng)微公交車(chē)。跟隨5G無(wú)人駕駛電動(dòng)微公交一起亮相的還有5G電動(dòng)公交車(chē)專(zhuān)用充電樁。

自5G概念提出以來(lái)，因其與電力的緊密聯(lián)系而被業(yè)內人士關(guān)注。而國家電網(wǎng)公司今年明確提出建設“三型兩網(wǎng)”，5G技術(shù)在電力行業(yè)各領(lǐng)域的應用逐步顯現，其技術(shù)特性、電能需求、應用領(lǐng)域等正在改變和影響著(zhù)電力生產(chǎn)運營(yíng)模式。

關(guān)鍵技術(shù)

作為5G前沿技術(shù)的一大重要分支，5G切片技術(shù)在電力行業(yè)存在十分豐富的應用場(chǎng)景，具體包括智能分布式FA、低壓用電信息采集、毫秒級精準負荷控制以及能源互聯(lián)網(wǎng)的分布式電源。這些應用場(chǎng)景都是電力行業(yè)的剛需，而5G網(wǎng)絡(luò )的超低時(shí)延、超低能耗、超低成本、高移動(dòng)性、高帶寬等網(wǎng)絡(luò )能力均能夠滿(mǎn)足電力業(yè)務(wù)的實(shí)際需要。

隨著(zhù)5G技術(shù)的成熟應用和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，能源行業(yè)將能夠構建起數百億電力設備和終端互聯(lián)互通、數據毫秒級實(shí)時(shí)傳輸的能源物聯(lián)網(wǎng)，對分布式電網(wǎng)發(fā)展將起到極大推動(dòng)。憑借傳感器、云計算、大數據分析以及低成本的電池系統，若干分布式電網(wǎng) (微電網(wǎng))可以自動(dòng)運行，傳統的電力消費者將成為電力生產(chǎn)者，實(shí)現電能的自給自足。多個(gè)微電網(wǎng)之間可以通過(guò)集中式電網(wǎng)有機連接、集中調配控制，實(shí)現微網(wǎng)內及整個(gè)電網(wǎng)的平衡和最優(yōu)化配置，也可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)互相連接，整合多分散式的能源、分散式的儲能以及分散式的用能，互相調劑余缺，提高能源供應可靠性和利用效率。當分布式電網(wǎng)普及后，集中式電網(wǎng)將受到較大沖擊，從電能的主要提供者轉變?yōu)楣╇娍煽啃缘谋Ｕ险?，通過(guò)發(fā)展自動(dòng)化的本地即時(shí)控制技術(shù)，確保故障情況下的本地重新配置和電力供應穩定。

5G基站電力消耗

5G設施對能源的要求較高。此外，5G要保證其高速率，就必須通過(guò)更高的頻段來(lái)承載，而高頻信號的波長(cháng)更短，穿透力更弱，這使得5G單基站覆蓋面積相比4G要小。也就是說(shuō)，5G基站的建設密度要比4G基站大。

根據中國鐵塔的報告，5G基站單系統的典型功耗分別為：華為3500W，中興3255W，大唐4940W，而一般4G的單系統功耗僅為1300W，5G是4G的4倍。且5G基站的覆蓋面積遠小于4G基站，如果要實(shí)現相同面積的覆蓋，5G基站的數量至少是4G的3倍，如此一疊加，5G耗電量將是4G的12倍。

光大證券發(fā)布的測算5G基站運行對于用電量影響的研報則認為：

短期影響。預計2019年年內5G基站的陸續投運對全社會(huì )用電量的增量貢獻不超過(guò)0.2%，而4G基站對2019年全社會(huì )用電量的增量貢獻約1.1-1.6%。從短期來(lái)看，5G基站對用電量的貢獻低于4G基站，5G基站建成投運對于全社會(huì )用電量的增長(cháng)影響不明顯。

中長(cháng)期影響。預計5G基站對2023年全社會(huì )用電量的增量貢獻約1.2-3.7%。定性的說(shuō)，5G基站大規模建成投運將有效拉動(dòng)全社會(huì )用電量增長(cháng)，其拉動(dòng)效果將取決于5G基站建設進(jìn)度及單站用電能耗等因素。

以上僅為根據5G基站數量以及基站能耗進(jìn)行的靜態(tài)敏感性測算。事實(shí)上，5G對電力需求的影響將廣泛的體現在核心網(wǎng)和IDC的運行、各種新型應用場(chǎng)景、商業(yè)模式以及衍生出的海量數據的傳輸、處理上。

5G+電力事件時(shí)間軸

2017年9月15日

中國電信、國家電網(wǎng)與華為聯(lián)合發(fā)力5G切片電力行業(yè)應用。三方在項目中將充分發(fā)揮各自的技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、市場(chǎng)優(yōu)勢，面向配電自動(dòng)化、用電信息采集等場(chǎng)景，開(kāi)展聯(lián)合技術(shù)研發(fā)和測試，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)、標準、產(chǎn)品的成熟，驗證通信和電力跨產(chǎn)業(yè)合作的應用場(chǎng)景，推動(dòng)合作共贏(yíng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的構建。

2018年4月24日、25日

國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)分別與中國鐵塔公司簽署戰略合作協(xié)議，開(kāi)啟“共享鐵塔”的全新合作模式，這標志著(zhù)電力、通信兩大行業(yè)間資源共享取得突破性進(jìn)展。

一是利用密布全國城鄉和公路鐵路沿線(xiàn)的電力桿塔用于通信建設，可以促進(jìn)電信網(wǎng)絡(luò )廣覆蓋、快覆蓋，大大縮短施工周期，提高通信基站建設效率，降低通信基站建設成本，有力支撐4G網(wǎng)絡(luò )深度覆蓋和5G網(wǎng)絡(luò )快速部署;

二是可以促進(jìn)電網(wǎng)企業(yè)盤(pán)活資源和提高效益，有利于國有資產(chǎn)保值增值和放大功能;三是有效減少新增通信鐵塔基站占用土地資源及其對環(huán)境的影響。

2018年6月27日

中國移動(dòng)、南方電網(wǎng)、華為聯(lián)合發(fā)布了《5G助力智能電網(wǎng)應用白皮書(shū)》。

白皮書(shū)指出，智能電網(wǎng)作為新一代電力系統，具有高度信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化等特征,其應用數字信息技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù),實(shí)現從發(fā)電到用電所有環(huán)節信息的雙向交流，系統地優(yōu)化電力的生產(chǎn)、輸送和使用。未來(lái)的智能電網(wǎng)將是一個(gè)自愈、安全、經(jīng)濟、清潔，能夠提供適應數字時(shí)代的優(yōu)質(zhì)電力網(wǎng)絡(luò )。

白皮書(shū)重點(diǎn)介紹了智能分布式配電自動(dòng)化、用電負荷需求側響應、分布式能源調控、高級計量、智能電網(wǎng)大視頻應用等五大類(lèi)5G智能電網(wǎng)典型應用場(chǎng)景的現狀及未來(lái)通信需求，結合5G網(wǎng)絡(luò )切片關(guān)鍵技術(shù)研究與分析，提供了適合電力行業(yè)的基于端、管、云、安全4大領(lǐng)域的智能電網(wǎng)端到端網(wǎng)絡(luò )切片解決方案。

2018年9月16日

國網(wǎng)河南省電力公司與中國鐵塔股份有限公司河南省分公司近日簽訂戰略合作框架協(xié)議，正式開(kāi)啟“通信塔”“電力塔”開(kāi)放共享的全新合作模式。

借助合作，國網(wǎng)河南省電力公司可向河南鐵塔開(kāi)放符合條件的電力塔、電力桿等基礎資源，并在新建站電力引入、轉供電改直供電、電費削峰填谷等方面提供業(yè)務(wù)支持;同時(shí)，中國鐵塔股份有限公司河南省分公司將利用其豐富的通信站址資源，在信息監控、電力無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)建設等方面，為電力公司提供服務(wù)。

2019年1月30日

中國移動(dòng)通信集團有限公司攜手華為技術(shù)有限公司，聯(lián)合國家電力投資集團有限公司在江西光伏電站完成全國首個(gè)基于5G網(wǎng)絡(luò )的、多場(chǎng)景的智慧電廠(chǎng)端到端業(yè)務(wù)驗證，打造無(wú)線(xiàn)、無(wú)人、互聯(lián)、互動(dòng)的智慧場(chǎng)站，這是5G技術(shù)在智慧能源行業(yè)應用的重要突破。

2019年2月18日

中國移動(dòng)、南方電網(wǎng)和華為在深圳共同完成了全國首個(gè)基于5G網(wǎng)絡(luò )的智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)一階段外場(chǎng)測試，驗證了5G低時(shí)延及端到端切片的安全隔離能力。

2019年3月

中國移動(dòng)江西公司聯(lián)合國家電投江西公司等單位在江西光伏電站成功完成全國首個(gè)基于5G網(wǎng)絡(luò )的、多場(chǎng)景的智慧電廠(chǎng)端到端業(yè)務(wù)驗證，打造無(wú)線(xiàn)、無(wú)人、互聯(lián)、互動(dòng)的智慧場(chǎng)站。

2019年3月21日

廣州虎門(mén)二橋項目實(shí)施全線(xiàn)調試亮燈。在大橋電力供應保障工作中，5G無(wú)人機智能巡檢應用亮相，這在中國內地尚屬首次。

2019年4月3日

河南省首個(gè)500千伏高壓變電站5G測試站在鄭州官渡變電站建成投入使用，并通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò )成功實(shí)現了變電站與國網(wǎng)河南省電力公司的遠程高清視頻交互。這是國內500千伏級以上高壓/特高壓變電站首次使用5G技術(shù)。

2019年4月

中國電信江蘇公司、國網(wǎng)南京供電公司與華為在南京成功完成了業(yè)界首個(gè)基于真實(shí)電網(wǎng)環(huán)境的電力切片測試，這同時(shí)也是全球首個(gè)基于最新3GPP標準5G SA網(wǎng)絡(luò )的電力切片測試。測試的成功標志著(zhù)5G深入垂直行業(yè)應用進(jìn)入到了一個(gè)新階段。

2019年4月24日

國網(wǎng)上海市電力公司在滬發(fā)布泛在電力物聯(lián)網(wǎng)5G創(chuàng )新應用階段性成果，并與中國移動(dòng)通信集團上海有限公司簽署了5G創(chuàng )新應用合作戰略協(xié)議，共同揭牌成立泛在電力物聯(lián)網(wǎng)5G通信技術(shù)應用實(shí)驗室。

2019年5月15日

以天津濱海海洋110kv變電站東江路沿線(xiàn)區域作為5G試點(diǎn)，5G無(wú)人機、5G無(wú)人車(chē)陸空一體化電力設施立體巡檢試驗成功，標志著(zhù)在全國范圍內首次實(shí)現5G無(wú)人智能設備輸電線(xiàn)路巡檢應用。

2019年5月28日

國家電網(wǎng)發(fā)布泛在電力物聯(lián)網(wǎng)科研、創(chuàng )新等方面成果。國家電網(wǎng)計劃在三年內基本建設完成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。此外，國家電網(wǎng)還與三大運營(yíng)商在5G領(lǐng)域開(kāi)展合作，并透露與三大運營(yíng)商在做5G網(wǎng)絡(luò )應用方面的測試。其中，在5G方面備受關(guān)注的幾個(gè)領(lǐng)域，包括廣泛連接、切片技術(shù)和大寬帶等方面均有合作。

2019年6月10日

中興通訊股份有限公司與許繼電氣股份有限公司在河南許昌簽署戰略合作框架協(xié)議，雙方計劃聯(lián)合就5G通信助力“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”建設進(jìn)行深入合作。雙方將共同探索5G在配電網(wǎng)、綜合能源、多站合一、智慧園區等泛在電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的創(chuàng )新應用，聯(lián)合開(kāi)展基于5G的智能電力設備應用場(chǎng)景研究、方案及相關(guān)標準的建設，加快5G創(chuàng )新應用的研發(fā)和商業(yè)化進(jìn)程，利用中興通訊在5G技術(shù)、產(chǎn)品方面的優(yōu)勢以及許繼電氣在電力行業(yè)的市場(chǎng)開(kāi)拓及產(chǎn)業(yè)化能力，在5G電力終端等重點(diǎn)產(chǎn)品研發(fā)方面進(jìn)行聯(lián)合創(chuàng )新。

2019年6月17日

中國移動(dòng)通信集團湖南有限公司與國網(wǎng)湖南省電力有限公司達成協(xié)議，雙方同意在全省范圍內進(jìn)行廣泛戰略合作，共同參與省內5G智慧電網(wǎng)轉型升級聯(lián)合拓展，打造全國示范5G智慧電網(wǎng)。

2019年6月22日

全國首例特高壓變電站與5G通信技術(shù)結合的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設工程在古泉換流站通過(guò)驗收。測試顯示，以基站為中心的十幾個(gè)典型位置無(wú)線(xiàn)傳輸通道下行速率峰值達到800Mb/s，平均超過(guò)570Mb/s，通道上行速率峰值達到160Mb/s，平均超過(guò)100Mb/s，均滿(mǎn)足設計要求。這是安徽省內的第一座用于電力領(lǐng)域的5G基站，標志著(zhù)5G通信技術(shù)正式運用到特高壓電力領(lǐng)域。

2019年7月11日

福建莆田首次實(shí)現5G網(wǎng)聯(lián)無(wú)人機賦能輸電線(xiàn)路巡檢演示。

2019年8月11日

陜西750千伏南山變首次實(shí)現5G覆蓋，標志著(zhù)陜西電力進(jìn)入5G時(shí)代。

2019年8月15日

全國首例5G共享電力塔南京市三橋工業(yè)園試點(diǎn)站順利完工。

2019年8月25日

烏魯木齊市220千伏滿(mǎn)宮牽二線(xiàn)003號電力桿塔上，新疆首個(gè)“共享桿塔”5G基站正式建成。這是5G技術(shù)在世界上電壓等級最高、輸送容量最大、輸送距離最遠、技術(shù)水平最先進(jìn)的特高壓工程中的首次全站應用。

2019年9月9日

國網(wǎng)威海供電公司在與中國聯(lián)通威海分公司舉行的5G業(yè)務(wù)合作協(xié)議簽約儀式上透露，威海市已建成山東省首個(gè)5G技術(shù)電力綜合應用示范區。

2019年9月20日

河南送變電建設有限公司在年度檢修現場(chǎng)架設專(zhuān)用5G基站，采用最新信息通訊技術(shù)，實(shí)現了全國首次將5G技術(shù)應用到換流站年度檢修的突破。

2019年10月

全國最大規模的國家級5G電力實(shí)驗網(wǎng)，在青島嶗山金家嶺、西海岸古鎮口、青島奧帆中心和青島國網(wǎng)調度中心大樓建設落成。自此，5G與國家電網(wǎng)的創(chuàng )新應用邁上了新的一個(gè)臺階。