5G賦能智能電網(wǎng)

5G于垂直行業(yè)、ToB市場(chǎng)的應(yīng)用前景在被普遍看好的同時(shí)，也面臨巨大挑戰(zhàn)?？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(guó)南方電網(wǎng)、廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院、全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院、國(guó)網(wǎng)青島供電公司、北京四方繼保、南京南瑞信通、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通、華為等5G確定性網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟內(nèi)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“白皮書(shū)”），希望破題5G對(duì)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(guó)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(zhǎng)聞庫(kù)在9月初召開(kāi)的服貿(mào)會(huì)上表示，目前全國(guó)已經(jīng)建成48萬(wàn)個(gè)5G基站，接入網(wǎng)絡(luò)的5G終端達(dá)到1億個(gè)。中國(guó)電信和中國(guó)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(xiàn)了5G網(wǎng)絡(luò)在地級(jí)及以上城市的覆蓋。到9月30日之前，實(shí)現(xiàn)5G獨(dú)立組網(wǎng)的地級(jí)城市的覆蓋。

伴隨著5G R16標(biāo)準(zhǔn)版本的凍結(jié)、CCSA（中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)）端到端網(wǎng)絡(luò)切片標(biāo)準(zhǔn)的確定，以及中國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商5G SA獨(dú)立組網(wǎng)建設(shè)的持續(xù)快速推進(jìn)，2020年將成為中國(guó)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(biāo)在內(nèi)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(jié)合網(wǎng)絡(luò)切片、MEC邊緣計(jì)算等關(guān)鍵解決方案，可以很好地匹配電網(wǎng)行業(yè)對(duì)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(xiàn)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(guó)家電網(wǎng)和中國(guó)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(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)提供了關(guān)鍵輸入。

據(jù)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(yīng)用提供商、系統(tǒng)集成商、電信運(yùn)營(yíng)商、網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(tǒng)一產(chǎn)業(yè)共識(shí)、形成電力行業(yè)對(duì)5G確定性網(wǎng)絡(luò)的需求基線，另一方面也希望能夠有助于運(yùn)營(yíng)商提前做好網(wǎng)絡(luò)能力準(zhǔn)備，共同加速5G智能電網(wǎng)的商用進(jìn)程。

行業(yè)數(shù)字化對(duì)5G訴求有三個(gè)維度

綜合10多個(gè)行業(yè)、100多個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景的解析和實(shí)踐，行業(yè)數(shù)字化對(duì)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(shù)據(jù)安全有保障的專屬（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(shù)字化的關(guān)鍵訴求。不同于公眾消費(fèi)者用戶的普遍需求，行業(yè)應(yīng)用的需求是千差萬(wàn)別、多維度的。

例如，遠(yuǎn)程抄表需要的網(wǎng)絡(luò)連接很多，對(duì)帶寬和時(shí)延并不敏感。而遠(yuǎn)程醫(yī)療、自動(dòng)駕駛等業(yè)務(wù)對(duì)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(shù)字化打開(kāi)想象空間，緣于5G可以提供多維度的有體驗(yàn)保證的網(wǎng)絡(luò)能力。

專屬網(wǎng)絡(luò)保證數(shù)據(jù)安全隔離和數(shù)據(jù)隱私保護(hù)，是行業(yè)應(yīng)用的普遍要求。對(duì)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(quán)分域管理、資源的隔離、數(shù)據(jù)及信令的保護(hù)是這類嚴(yán)苛類行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景基本的要求。用戶數(shù)據(jù)以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不出園區(qū)，要求做到公網(wǎng)專用，是行業(yè)應(yīng)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(yīng)快速變化的業(yè)務(wù)需求，行業(yè)用戶希望能夠自定義、按需設(shè)計(jì)、DIY自己的網(wǎng)絡(luò)。

專家表示，白皮書(shū)從這三個(gè)維度出發(fā)，重點(diǎn)針對(duì)智能電網(wǎng)對(duì)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(xì)解讀和分析。以原子能力的方式，針對(duì)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(cè)結(jié)果，初步驗(yàn)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(shù)字化轉(zhuǎn)型的可行性。

CIGRE中國(guó)委員會(huì)D2-5G工作組組長(zhǎng)、5G確定性網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟專委會(huì)專家劉建明表示，電力作為關(guān)系國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)性行業(yè)，對(duì)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(yùn)行維護(hù)等性能指標(biāo)都有著非常高的要求，5G確定性網(wǎng)絡(luò)在電力行業(yè)的落地和實(shí)踐，將對(duì)5G賦能千行百業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型具有重大參考價(jià)值和示范意義。

量化智能電網(wǎng)對(duì)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(yīng)用之一。電力業(yè)務(wù)的生產(chǎn)消費(fèi)主要涵蓋“發(fā)、輸、變、配、用”5個(gè)主要環(huán)節(jié)。隨著電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，對(duì)先進(jìn)、可靠、高效的新興無(wú)線通信技術(shù)提出了較大需求。

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

在變電環(huán)節(jié)中，傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)控制業(yè)務(wù)，如調(diào)度電話、線路保護(hù)、安穩(wěn)控制、自動(dòng)化EMS、電能計(jì)量等已基于光纖實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。隨著電力物聯(lián)網(wǎng)及智能變電站的發(fā)展，如輸電線路視頻監(jiān)控、電力隧道環(huán)境及視頻監(jiān)控、變電站視頻及環(huán)境監(jiān)控、變電站巡檢機(jī)器人、移動(dòng)作業(yè)/巡檢，以及新增的多媒體、物聯(lián)網(wǎng)類業(yè)務(wù)（包括生產(chǎn)、安監(jiān)、市場(chǎng)、物資等）逐步興起，業(yè)務(wù)呈現(xiàn)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)線通信方式滿足業(yè)務(wù)接入需求。

在配用電領(lǐng)域，由于點(diǎn)多面廣，現(xiàn)有光纖覆蓋建設(shè)成本高、運(yùn)維難度大，難以有效支撐其“可觀、可管、可控”。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)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)，傳統(tǒng)光纖專網(wǎng)的建設(shè)成本高、業(yè)務(wù)開(kāi)通時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)法滿足快速靈活的廣域接入需求。同時(shí)變電站機(jī)器人巡檢、輸配電線路無(wú)人機(jī)巡檢等移動(dòng)性場(chǎng)景也對(duì)無(wú)線通信提出了剛需，因此迫切需要構(gòu)建安全可信、接入靈活、雙向?qū)崟r(shí)互動(dòng)的通信接入網(wǎng)，并采用先進(jìn)、可靠、穩(wěn)定、高效的新興通信技術(shù)及系統(tǒng)予以支撐。

針對(duì)這些業(yè)務(wù)特點(diǎn)，白皮書(shū)給出三種典型生產(chǎn)控制類業(yè)務(wù)對(duì)差異化網(wǎng)絡(luò)的需求案例。其中，配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)通過(guò)計(jì)算線路兩端的電流差值來(lái)判斷故障位置，并實(shí)現(xiàn)故障線路隔離；智能分布式FA主要通過(guò) DTU之間的協(xié)調(diào)操作，實(shí)現(xiàn)故障隔離后停電區(qū)域的自動(dòng)復(fù)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(cè)量信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

因?yàn)樯a(chǎn)控制業(yè)務(wù)對(duì)差異化網(wǎng)絡(luò)的要求最為突出，如果5G能夠滿足其差異化網(wǎng)絡(luò)的需求，原則上就可以滿足其他電力業(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(shè)計(jì)上，重點(diǎn)聚焦?jié)M足該類業(yè)務(wù)需求。