摘要：能源新聞網訊，昨天上午，2023全球能源轉型高層論壇在昌平區未來科學城開幕。論壇期間，還將舉行主論壇、九大專題分論壇、簽約和揭牌儀式等活動。
能源新聞網訊，昨天上午，以“能源安全 綠色轉型”為主題的2023全球能源轉型高層論壇在昌平區未來科學城開幕。 開幕式后，與會領導來到華為、國家能源集團、隆基等展區，參觀了論壇舉辦的科技成果展覽展示。論壇期間，還將舉行主論壇、九大專題分論壇、簽約和揭牌儀式等活動。 下面是九大專題分論壇之綠色化、數字化“兩化”融合論壇活動中中國電力科學研究院副院長 李鵬先生的發言： 尊敬的郭院士、各位專家、領導各位參會代表大家下午好，由我代表電科院電力在5G規模化應用的實踐情況向大家做一個介紹。 今天分為四個部分介紹，新型電力系統5G需求，剛才郭院長說對新型電力系統介紹得比較多，我這里不再過多贅述。 大電網格局規模做到了世界第一，清潔能源占比是很高的，目前總裝機含水電的接近50%，也有一些調節能力，新型電力系統兩個，一個是能源轉型，一個是數字化轉型。向數字化轉型我們經常說的新型電力系統雙高特征，高比例新能源，包括風電、光伏，也帶來了高比例電力電子，新型電力系統是技術的融合，包括電力電子技術、系統TOP結構、算法，需要底層的通信技術，5GPRC等，還用到了IRG技術，大數據、大模型也需要算力。 新型電力系統核心三個方面，滿足安全是基礎，也要滿足綠色、高效的要求。 對5G有什么要求，新型電力系統建設以后由于高比例新能源上來以后，分布式資源規模化增長，各個省有一些分布式光伏增長，還有業務終端海量接入，控制向配網末梢的延伸，延伸以后無限接入要求的需求越來越多，帶來安全防護風險激增。對于5G通信需求有幾個方面，第一個廣域連接，第二個全域同步，我們有一些技術，差動保護，不同信號需要同步，成本還要可控，不能過高，還有一個安全可靠。 第二部分重點介紹5G在電力業務應用的時空匹配性分析。 根據現有的電力業務，把電力業務分為四類，右下角橫向是帶寬的要求，縱向是時延和安全性，分為四類業務，第一現象這類業務包括差動保護配網，時延很敏感，時延到了毫秒級，帶寬較大，到了幾兆，這是第一類業務。第二現象包括分布式電網調控，精準符合控制，這類業務要物理隔離，時延到了毫秒級，帶寬就是幾百K到一兆。第三類業務不需要物理隔離，邏輯隔離，實驗要求沒有那么敏感，帶寬較小，大部分對應于用電信息采集，時延到秒級。第四類像主要用的像視頻監控、無人機巡檢，視頻影像，邏輯隔離就可以了，時延相對敏感一點，幾百毫秒級，帶寬要求很大，到了幾十兆，這是對業務進行分類。 接下來從不同性能，通信性能進行分析。 時延，電力上的時延是兩類，一類時延要求比較高，到了毫秒級甚至小于15毫秒，一類是秒級，對于不敏感的秒級時延要求，當前5G技術應當說可以滿足電力需求，對于時延比較敏感的業務，差動保護、故障測距，對時延要求比較高的業務可以采取一些技術，包括工控域調度，工控傳輸技術減少時延，在實際部署中也可以在電力側UPF下沉、本地分流，調整網絡參數進一步調整時延。 第二個對帶寬進行分析，以時兆分析為介點，分為大顆粒業務和小顆粒業務，大顆粒業務對帶寬要求比較高，攝像頭、移動巡檢等可以采取高階調制，載波聚合，靈活以太網捆綁等技術滿足需求。對于小顆粒業務，用電信息采集這一類量比較大，但是傳輸單個數據量沒有那么大，為了避免頻繁調度導致的信令交互占用資源，可以采用免調度技術進行快速、高效數據傳輸。 第三個隔離需求，電力業務可以分為兩類，一個要求物理隔離;第二類要求邏輯隔離。物理隔離要求比較嚴從5G的技術，采取獨立切片方式實現，在無線網、承載網、核心網獨占資源。邏輯隔離可以允許在時域、頻域維度上進行短時獨占，沒有業務傳輸可以釋放資源。 從可靠性方面來分析，電力業務三個九和四個九，三個九就是可靠性99.9%，對于三個九的可靠性要求，5G可以通過空口天線的分級技術，低碼率控制信息滿足，采用多路冗余傳輸和更低碼調制方式，也可以滿足要求。 身份驗證在電力側可以采取二次驗權以及切片二次認證為行業提供身份認證和自主授權服務，具備更高的安全性，也可以滿足相關要求。 同時授時，在差動保護、故障測距需要進行多路信號時鐘比較，就需要比較高的授時定位精度，衛星+5G授時聯合技術能夠為電力系統提供可靠的時鐘源，一方面衛星同步技術精度是最高的，但是也容易受到天氣和環境的干擾，穩定性較低，基于5G同步技術為電力系統提供相對比較穩定的可靠時鐘，具備廣覆蓋、無盲區、成本更低。 高密度容量方面目前來說因為大規模分布式電源接入，電力系統需要實時檢測，預測并調節用戶端，今年夏季管網公司高峰5.8，把它錯峰，用戶感受不到，用戶在家里感受不到，對電網的好處很大，參與電網改制實現直采直傳，實現用能優化，降低能源消耗強度和電力總體投資，最終實現動態平衡。 對于高密度的接入場景還需要進一步降低通信終端的成本，4G終端也就20塊錢左右，現在5G幾百塊錢，成本還是有點高，后續降低成本和功耗，提升實時在線率，這是方向和需求。目前電科院在3GPP也提交了大連接需求國際標準提案，華為也參與其中，現在正在討論。 第三部分向大家介紹一下國家電網公司在5G示范建設情況。 總體建設思路一個出發點還是要以需求為導向，要發揮5G技術的優勢，實現賦能轉型和融創共生，按照國家總體部署要求，管網公司也組織實施5G規模化應用工程。 現在有兩類創新，第一類商業模式的創新，共建共享和互利共贏，大家從這個圖上可以看到，管網公司利用已有的基礎設施，桿塔配電室可以配置5G基站實現共享，另外在城市用區一些居民對這個還是有一些抵觸，電網公司部署環網柜的時候，5G基站和環網建設推進5G基礎設施建設。 技術模式要實現公網專用，差異組網，按照基站承載網共享，核心網按需獨享的原則，通過租用運營商的用戶面、會話管理接入專網的模式，按不同業務需求構建生產控制大區、管理信息大區、互聯網大區3類電力5G切片。 同時在應用過程中實現三個方面的深度融合，一個電力業務場景和5G差異化融合。第二是電力自身數字化架構和組網方式的融合。第三個電力安全隔離有內網和外網，電力安全隔離和5G網絡切片的融合。 下面介紹一下具體實踐的情況。 第一個在網絡切片構建方面有三個方面的實踐。 一、聯合三大運營商構建貫通全省5G廣域行業切片，包括山東、浙江等省已經實現了貫通全省的切片。同時我們在生產業務隔離基礎上又進行了邏輯隔離，以滿足電力安全的要求。 二、在運營商承載網的對接方式探索三種典型方式。 1、電力專用的UPF部署在電力公司的機房，通過路由連接到運營商的機房，節省空間。 2、電力專用的UPF和運營商承載網設備都是部署在電力機房，這樣承載網使用的是分層VPN的方式。 3、創新試點電力專網電力SPN+5G共享組網方式，像山東進行應用，在青島也采用電力SPN專網完成5G基站的運營，通過靈活以太網的切片對接實現數據互通對接。 三、在核心網也實現會話管理以及組網接入、移動管理等功能獨享專用。 在運維管理平臺建設方面需要建設管理平臺，目前中國電科院國網山東公司、浙江、河南等公司都建立開展5G專網管理平臺建設，主要能夠推動專網業務的統一辦理、統一運維等實現智慧化運營。 同時推進接口標準化工作，目前國網公司報批電力5G網絡接口相關的團體標準、企業標準，實現對各類電力終端設備包括5G核心網設備，邊緣計算設備可視、可管，在平臺建設方面目前建成廣域5G專網運營服務平臺，中國電科院實現了基于esim。 接下來介紹一下5G電力運營的實踐。 在發電環節，新能源是呈現爆發式增長趨勢，尤其是像山東等地整線光伏大批量投入運營以后出現一些問題，包括潮流返送，超出配網范圍，原來配網只是往下輸送，給居民使用，現在是往上輸送，這種怎么管控，分布式新能源站點分散，接入站點，以整線光伏為例，接入分布式光伏目前沒有這些通信的，往下沒法調度也沒法通信，如果能夠利用5G實現對分布式電源群調、群控，有效消除電力調控的盲區，提升電網互動和新能源消納，目前國網公司在山東冀北等開展5G分布式群調群控。 目前管網公司110千伏及以上輸電線路長度已達到122萬公里，通過無人機架設高清攝像頭拍照，可以看到銷釘、絕緣體破損等很細微的缺陷，批量進行人工智能圖像處理，5G+北斗+AI的融合創新，實現無人機自動巡檢，5G傳輸速率很高，實現圖像、視頻實時回傳，能夠很快進行故障分析和判斷，目前國網公司山東、遼寧、吉林部署5G無人機開展線路遠程無人機智能巡檢，管網公司的巡檢規模超過10000萬。 在變電方面也是做一些視頻，怎么進行日常巡檢，通過巡檢機器人帶著機器人，5G變電巡檢機器人對圖像傳輸需求很大的，也有一些視覺增強，通過巡檢人員戴智能穿戴設備能夠實現對現場各類環境的信息收集，也是未來電力巡檢的方式。基于AR/MR視頻增強技術也有很強的需求。 配電方面，業務終端量很大，國網公司現有配電自動化業務終端超過190萬臺，配電為自動化終端，配網差動保護提供更好的通信服務，有效提高配網的工作效率。 用電方面這個量特別大，目前我們全國范圍之內運行智能電表已經超過5億支，一些用電信息采集終端和設備也超過了3300萬臺，這個量非常大，當前采用主要還是4G介入，后面逐步向5G迭代。國網公司精準負荷控制，居民空調、電動汽車充電樁進行精準控制，借助5G低時延、大帶寬和高精度的特性，能夠提供更好的技術分析和技術支撐。 最后一部分簡單介紹一下5G在電力應用方面下一步的研究，還需要研究和推廣的方向。 首先加強安全和可靠機制的優化，雖然我們5G技術在電力應用安全方面進行增強，包括空口切片技術，二次認證，在后續規模化應用還需要在終端、基站、核心網和切片方向要根據電力業務更高安全需求提升安全性。 二、加快redcap低功耗技術及產品落地實現，redcap相比4G進行大幅提升，功耗明顯下降，具備規模化推廣應用的前景，還需要進一步剪裁復雜度、降低帶寬等方面也需要做優化。對后續大規模電力微型傳感器應用有一些區域供電受限，5G也要做改進，包括在電力應用在電場、磁場很強，抗干擾性、通信可靠性、時延都需要做進一步的研究。 三、解決偏遠地區的網絡覆蓋，電力大家都知道能源基地都在西部和北部，輸電線路要經過很多區域，包括西藏、新疆沙漠、戈壁等，怎么進行網絡覆蓋，電力需求、監控需求還需要進一步研究，5G+NTN一體化組網技術，適應在電力偏遠地區，沙漠戈壁場景下的智能巡檢和通信需求。 我的匯報就是這些，謝謝大家。 本文系能源新聞網整理自李鵬在全球能源轉型高層論壇中九大專題分論壇之綠色化、數字化“兩化”融合論壇演講實錄，未經本人審閱。
