5G賦能智能電網(wǎng)

5G于垂直行業(yè)、ToB市場(chǎng)的應用前景在被普遍看好的同時(shí)，也面臨巨大挑戰?？缧袠I(yè)交叉滲透，需要通信行業(yè)與垂直行業(yè)在技術(shù)、業(yè)務(wù)、管理等多個(gè)方面能夠互相理解和交融。近日，中國南方電網(wǎng)、廣東省電信規劃設計院、全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院、國網(wǎng)青島供電公司、北京四方繼保、南京南瑞信通、中國移動(dòng)、中國電信、中國聯(lián)通、華為等5G確定性網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟內的多家企業(yè)，聯(lián)合發(fā)布了《5G確定性網(wǎng)絡(luò )@電力：需求、技術(shù)及實(shí)踐》產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“白皮書(shū)”），希望破題5G對電力行業(yè)的賦能方案。

電力有望成為首波5G商用行業(yè)

我國5G網(wǎng)絡(luò )覆蓋能力正在快速發(fā)展。工信部信息通信發(fā)展司司長(cháng)聞庫在9月初召開(kāi)的服貿會(huì )上表示，目前全國已經(jīng)建成48萬(wàn)個(gè)5G基站，接入網(wǎng)絡(luò )的5G終端達到1億個(gè)。中國電信和中國聯(lián)通日前也宣布，雙方通過(guò)共建共享，目前已經(jīng)實(shí)現了5G網(wǎng)絡(luò )在地級及以上城市的覆蓋。到9月30日之前，實(shí)現5G獨立組網(wǎng)的地級城市的覆蓋。

伴隨著(zhù)5G R16標準版本的凍結、CCSA（中國通信標準化協(xié)會(huì )）端到端網(wǎng)絡(luò )切片標準的確定，以及中國三大運營(yíng)商5G SA獨立組網(wǎng)建設的持續快速推進(jìn)，2020年將成為中國5G ToB商用的元年。而相比ToC，ToB的最關(guān)鍵差異化需求在于行業(yè)需要一張確定性網(wǎng)絡(luò )，即為所承載的業(yè)務(wù)提供包括時(shí)延、抖動(dòng)、丟包率等關(guān)鍵指標在內的確定性業(yè)務(wù)保證的能力。

5G確定性網(wǎng)絡(luò )依托5G原生的超大帶寬、超低時(shí)延與超高可靠性、海量接入三大特性，結合網(wǎng)絡(luò )切片、MEC邊緣計算等關(guān)鍵解決方案，可以很好地匹配電網(wǎng)行業(yè)對于業(yè)務(wù)可用、安全可靠、可管可控的核心訴求，為電力終端接入網(wǎng)提供泛在、靈活、低成本、高質(zhì)量的全新技術(shù)選擇，因此電力有望成為5G ToB商用的第一波行業(yè)之一。

5G確定性網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立于2019年6月，現擁有100多家成員單位，在智能電網(wǎng)的技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展上一直走在業(yè)界前列，發(fā)布了多篇智能電網(wǎng)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)，開(kāi)展了一系列基于5G確定性網(wǎng)絡(luò )的跨行業(yè)合作，樹(shù)立了國家電網(wǎng)和中國南方電網(wǎng)智能電網(wǎng)行業(yè)樣板，為3GPP R18 5G+智能電網(wǎng)標準立項提供了關(guān)鍵輸入。

據介紹，5GDNA（5G確定性網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟）能源互聯(lián)網(wǎng)小組集合了電網(wǎng)公司、電力終端和應用提供商、系統集成商、電信運營(yíng)商、網(wǎng)絡(luò )設備提供商等端到端產(chǎn)業(yè)鏈的力量，共同編制了白皮書(shū)，一方面統一產(chǎn)業(yè)共識、形成電力行業(yè)對5G確定性網(wǎng)絡(luò )的需求基線(xiàn)，另一方面也希望能夠有助于運營(yíng)商提前做好網(wǎng)絡(luò )能力準備，共同加速5G智能電網(wǎng)的商用進(jìn)程。

行業(yè)數字化對5G訴求有三個(gè)維度

綜合10多個(gè)行業(yè)、100多個(gè)應用場(chǎng)景的解析和實(shí)踐，行業(yè)數字化對5G網(wǎng)絡(luò )的訴求可收斂為3個(gè)維度，即能力可編排的差異化（Differentiated）網(wǎng)絡(luò )，數據安全有保障的專(zhuān)屬（Dedicated）網(wǎng)絡(luò )，以及自主管理可自助服務(wù)的DIY網(wǎng)絡(luò )。

差異化網(wǎng)絡(luò )是行業(yè)數字化的關(guān)鍵訴求。不同于公眾消費者用戶(hù)的普遍需求，行業(yè)應用的需求是千差萬(wàn)別、多維度的。

例如，遠程抄表需要的網(wǎng)絡(luò )連接很多，對帶寬和時(shí)延并不敏感。而遠程醫療、自動(dòng)駕駛等業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò )的確定性低時(shí)延、安全可靠提出更高的要求，每年的故障時(shí)間只有幾秒鐘。5G為行業(yè)數字化打開(kāi)想象空間，緣于5G可以提供多維度的有體驗保證的網(wǎng)絡(luò )能力。

專(zhuān)屬網(wǎng)絡(luò )保證數據安全隔離和數據隱私保護，是行業(yè)應用的普遍要求。對于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)等行業(yè)，網(wǎng)絡(luò )安全、分權分域管理、資源的隔離、數據及信令的保護是這類(lèi)嚴苛類(lèi)行業(yè)應用場(chǎng)景基本的要求。用戶(hù)數據以及業(yè)務(wù)數據不出園區，要求做到公網(wǎng)專(zhuān)用，是行業(yè)應用的共性需求。

可DIY的自助網(wǎng)絡(luò )，是行業(yè)快速創(chuàng )新不可或缺的部分。響應快速變化的業(yè)務(wù)需求，行業(yè)用戶(hù)希望能夠自定義、按需設計、DIY自己的網(wǎng)絡(luò )。

專(zhuān)家表示，白皮書(shū)從這三個(gè)維度出發(fā)，重點(diǎn)針對智能電網(wǎng)對5G確定性網(wǎng)絡(luò )的關(guān)鍵需求進(jìn)行了具象化、實(shí)例化、量化的詳細解讀和分析。以原子能力的方式，針對匹配行業(yè)需求所需要的關(guān)鍵技術(shù)和解決方案進(jìn)行了深度解析，并輔以外場(chǎng)PoC的實(shí)測結果，初步驗證了5G確定性網(wǎng)絡(luò )賦能智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)數字化轉型的可行性。

CIGRE中國委員會(huì )D2-5G工作組組長(cháng)、5G確定性網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟專(zhuān)委會(huì )專(zhuān)家劉建明表示，電力作為關(guān)系國計民生的基礎性行業(yè)，對通信網(wǎng)絡(luò )的時(shí)延、抖動(dòng)、安全隔離、SLA/QoS、網(wǎng)絡(luò )管理、運行維護等性能指標都有著(zhù)非常高的要求，5G確定性網(wǎng)絡(luò )在電力行業(yè)的落地和實(shí)踐，將對5G賦能千行百業(yè)數字化轉型具有重大參考價(jià)值和示范意義。

量化智能電網(wǎng)對5G網(wǎng)絡(luò )關(guān)鍵需求

智能電網(wǎng)屬于5G確定性網(wǎng)絡(luò )最具代表性的行業(yè)應用之一。電力業(yè)務(wù)的生產(chǎn)消費主要涵蓋“發(fā)、輸、變、配、用”5個(gè)主要環(huán)節。隨著(zhù)電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，對先進(jìn)、可靠、高效的新興無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)提出了較大需求。

以南方電網(wǎng)為例，其通過(guò)對發(fā)、輸、變、配、用等電網(wǎng)全業(yè)務(wù)場(chǎng)景的系統性梳理，共識別出54種5G+智能電網(wǎng)潛在應用場(chǎng)景。經(jīng)過(guò)多年建設，電力110kV及以上變電站、大型電廠(chǎng)等區域已實(shí)現光纖覆蓋。

在變電環(huán)節中，傳統的電力生產(chǎn)控制業(yè)務(wù)，如調度電話(huà)、線(xiàn)路保護、安穩控制、自動(dòng)化EMS、電能計量等已基于光纖實(shí)現穩定運行。隨著(zhù)電力物聯(lián)網(wǎng)及智能變電站的發(fā)展，如輸電線(xiàn)路視頻監控、電力隧道環(huán)境及視頻監控、變電站視頻及環(huán)境監控、變電站巡檢機器人、移動(dòng)作業(yè)/巡檢，以及新增的多媒體、物聯(lián)網(wǎng)類(lèi)業(yè)務(wù)（包括生產(chǎn)、安監、市場(chǎng)、物資等）逐步興起，業(yè)務(wù)呈現出大帶寬、高可靠、移動(dòng)性等特點(diǎn)，需要考慮引入可靠的無(wú)線(xiàn)通信方式滿(mǎn)足業(yè)務(wù)接入需求。

在配用電領(lǐng)域，由于點(diǎn)多面廣，現有光纖覆蓋建設成本高、運維難度大，難以有效支撐其“可觀(guān)、可管、可控”。隨著(zhù)大規模配電網(wǎng)自動(dòng)化、低壓集抄、分布式能源接入、用戶(hù)雙向互動(dòng)等業(yè)務(wù)快速發(fā)展，各類(lèi)電網(wǎng)設備、電力終端、用電客戶(hù)的通信需求爆發(fā)式增長(cháng)，傳統光纖專(zhuān)網(wǎng)的建設成本高、業(yè)務(wù)開(kāi)通時(shí)間長(cháng)，無(wú)法滿(mǎn)足快速靈活的廣域接入需求。同時(shí)變電站機器人巡檢、輸配電線(xiàn)路無(wú)人機巡檢等移動(dòng)性場(chǎng)景也對無(wú)線(xiàn)通信提出了剛需，因此迫切需要構建安全可信、接入靈活、雙向實(shí)時(shí)互動(dòng)的通信接入網(wǎng)，并采用先進(jìn)、可靠、穩定、高效的新興通信技術(shù)及系統予以支撐。

針對這些業(yè)務(wù)特點(diǎn)，白皮書(shū)給出三種典型生產(chǎn)控制類(lèi)業(yè)務(wù)對差異化網(wǎng)絡(luò )的需求案例。其中，配網(wǎng)差動(dòng)保護通過(guò)計算線(xiàn)路兩端的電流差值來(lái)判斷故障位置，并實(shí)現故障線(xiàn)路隔離；智能分布式FA主要通過(guò) DTU之間的協(xié)調操作，實(shí)現故障隔離后停電區域的自動(dòng)復電；配網(wǎng)PMU通過(guò)匯集分布在配電網(wǎng)不同位置的PMU裝置測量信息，實(shí)現對配網(wǎng)運行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監控。

因為生產(chǎn)控制業(yè)務(wù)對差異化網(wǎng)絡(luò )的要求最為突出，如果5G能夠滿(mǎn)足其差異化網(wǎng)絡(luò )的需求，原則上就可以滿(mǎn)足其他電力業(yè)務(wù)的需求，因此5G確定性網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在差異化網(wǎng)絡(luò )能力的設計上，重點(diǎn)聚焦滿(mǎn)足該類(lèi)業(yè)務(wù)需求。