5G與電力的“那些事兒”

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

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

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(yīng)用場景，具體包括智能分布式FA、低壓用電信息采集、毫秒級精準(zhǔn)負(fù)荷控制以及能源互聯(lián)網(wǎng)的分布式電源。這些應(yīng)用場景都是電力行業(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)能力均能夠滿足電力業(yè)務(wù)的實(shí)際需要。

隨著5G技術(shù)的成熟應(yīng)用和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，能源行業(yè)將能夠構(gòu)建起數(shù)百億電力設(shè)備和終端互聯(lián)互通、數(shù)據(jù)毫秒級實(shí)時(shí)傳輸?shù)哪茉次锫?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(jì)算、大數(shù)據(jù)分析以及低成本的電池系統(tǒng)，若干分布式電網(wǎng) (微電網(wǎng))可以自動(dòng)運(yùn)行，傳統(tǒng)的電力消費(fèi)者將成為電力生產(chǎn)者，實(shí)現(xiàn)電能的自給自足。多個(gè)微電網(wǎng)之間可以通過集中式電網(wǎng)有機(jī)連接、集中調(diào)配控制，實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)內(nèi)及整個(gè)電網(wǎng)的平衡和最優(yōu)化配置，也可以通過物聯(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(diào)劑余缺，提高能源供應(yīng)可靠性和利用效率。當(dāng)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(zhuǎn)變?yōu)楣╇娍煽啃缘谋Ｕ险?，通過發(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(yīng)穩(wěn)定。

5G基站電力消耗

5G設(shè)施對能源的要求較高。此外，5G要保證其高速率，就必須通過更高的頻段來承載，而高頻信號的波長更短，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，5G基站的建設(shè)密度要比4G基站大。

根據(jù)中國鐵塔的報(bào)告，5G基站單系統(tǒng)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(tǒng)功耗僅為1300W，5G是4G的4倍。且5G基站的覆蓋面積遠(yuǎn)小于4G基站，如果要實(shí)現(xiàn)相同面積的覆蓋，5G基站的數(shù)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(yùn)行對于用電量影響的研報(bào)則認(rèn)為：

短期影響。預(yù)計(jì)2019年年內(nèi)5G基站的陸續(xù)投運(yùn)對全社會用電量的增量貢獻(xiàn)不超過0.2%，而4G基站對2019年全社會用電量的增量貢獻(xiàn)約1.1-1.6%。從短期來看，5G基站對用電量的貢獻(xiàn)低于4G基站，5G基站建成投運(yùn)對于全社會用電量的增長影響不明顯。

中長期影響。預(yù)計(jì)5G基站對2023年全社會用電量的增量貢獻(xiàn)約1.2-3.7%。定性的說，5G基站大規(guī)模建成投運(yùn)將有效拉動(dòng)全社會用電量增長，其拉動(dòng)效果將取決于5G基站建設(shè)進(jìn)度及單站用電能耗等因素。

以上僅為根據(jù)5G基站數(shù)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(xiàn)在核心網(wǎng)和IDC的運(yùn)行、各種新型應(yīng)用場景、商業(yè)模式以及衍生出的海量數(shù)據(jù)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(yīng)用。三方在項(xiàng)目中將充分發(fā)揮各自的技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、市場優(yōu)勢，面向配電自動(dòng)化、用電信息采集等場景，開展聯(lián)合技術(shù)研發(fā)和測試，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品的成熟，驗(yàn)證通信和電力跨產(chǎn)業(yè)合作的應(yīng)用場景，推動(dòng)合作共贏產(chǎn)業(yè)生態(tài)的構(gòu)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(zhàn)略合作協(xié)議，開啟“共享鐵塔”的全新合作模式，這標(biāo)志著電力、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(xiāng)和公路鐵路沿線的電力桿塔用于通信建設(shè)，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(shè)效率，降低通信基站建設(shè)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(yīng)用白皮書》。

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

白皮書重點(diǎn)介紹了智能分布式配電自動(dòng)化、用電負(fù)荷需求側(cè)響應(yīng)、分布式能源調(diào)控、高級計(jì)量、智能電網(wǎng)大視頻應(yīng)用等五大類5G智能電網(wǎng)典型應(yīng)用場景的現(xiàn)狀及未來通信需求，結(jié)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(zhàn)略合作框架協(xié)議，正式開啟“通信塔”“電力塔”開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放符合條件的電力塔、電力桿等基礎(chǔ)資源，并在新建站電力引入、轉(zhuǎn)供電改直供電、電費(fèi)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(jiān)控、電力無線專網(wǎng)建設(shè)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(tuán)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(tuán)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、多場景的智慧電廠端到端業(yè)務(wù)驗(yàn)證，打造無線、無人、互聯(lián)、互動(dòng)的智慧場站，這是5G技術(shù)在智慧能源行業(yè)應(yīng)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)一階段外場測試，驗(yàn)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、多場景的智慧電廠端到端業(yè)務(wù)驗(yàn)證，打造無線、無人、互聯(lián)、互動(dòng)的智慧場站。

2019年3月21日

廣州虎門二橋項(xiàng)目實(shí)施全線調(diào)試亮燈。在大橋電力供應(yīng)保障工作中，5G無人機(jī)智能巡檢應(yīng)用亮相，這在中國內(nèi)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5G網(wǎng)絡(luò)成功實(shí)現(xiàn)了變電站與國網(wǎng)河南省電力公司的遠(yuǎn)程高清視頻交互。這是國內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)5G SA網(wǎng)絡(luò)的電力切片測試。測試的成功標(biāo)志著5G深入垂直行業(yè)應(yīng)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(yīng)用階段性成果，并與中國移動(dòng)通信集團(tuán)上海有限公司簽署了5G創(chuàng)新應(yīng)用合作戰(zhàn)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(yīng)用實(shí)驗(yàn)室。

2019年5月15日

以天津?yàn)I海海洋110kv變電站東江路沿線區(qū)域作為5G試點(diǎn)，5G無人機(jī)、5G無人車陸空一體化電力設(shè)施立體巡檢試驗(yàn)成功，標(biāo)志著在全國范圍內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)5G無人智能設(shè)備輸電線路巡檢應(yīng)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(jì)劃在三年內(nèi)基本建設(shè)完成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。此外，國家電網(wǎng)還與三大運(yùn)營商在5G領(lǐng)域開展合作，并透露與三大運(yùn)營商在做5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面的測試。其中，在5G方面?zhèn)涫荜P(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(zhàn)略合作框架協(xié)議，雙方計(jì)劃聯(lián)合就5G通信助力“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”建設(shè)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(qū)等泛在電力物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用，聯(lián)合開展基于5G的智能電力設(shè)備應(yīng)用場景研究、方案及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)，加快5G創(chuàng)新應(yīng)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)的市場開拓及產(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(tuán)湖南有限公司與國網(wǎng)湖南省電力有限公司達(dá)成協(xié)議，雙方同意在全省范圍內(nèi)進(jìn)行廣泛戰(zhàn)略合作，共同參與省內(nèi)5G智慧電網(wǎng)轉(zhuǎn)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(jié)合的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)工程在古泉換流站通過驗(yàn)收。測試顯示，以基站為中心的十幾個(gè)典型位置無線傳輸通道下行速率峰值達(dá)到800Mb/s，平均超過570Mb/s，通道上行速率峰值達(dá)到160Mb/s，平均超過100Mb/s，均滿足設(shè)計(jì)要求。這是安徽省內(nèi)的第一座用于電力領(lǐng)域的5G基站，標(biāo)志著5G通信技術(shù)正式運(yùn)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(xiàn)5G網(wǎng)聯(lián)無人機(jī)賦能輸電線路巡檢演示。

2019年8月11日

陜西750千伏南山變首次實(shí)現(xiàn)5G覆蓋，標(biāo)志著陜西電力進(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220千伏滿宮牽二線003號電力桿塔上，新疆首個(gè)“共享?xiàng)U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(yuǎn)、技術(shù)水平最先進(jìn)的特高壓工程中的首次全站應(yīng)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(yīng)用示范區(qū)。

2019年9月20日

河南送變電建設(shè)有限公司在年度檢修現(xiàn)場架設(shè)專用5G基站，采用最新信息通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了全國首次將5G技術(shù)應(yīng)用到換流站年度檢修的突破。

2019年10月

全國最大規(guī)模的國家級5G電力實(shí)驗(yàn)網(wǎng)，在青島嶗山金家?guī)X、西海岸古鎮(zhèn)口、青島奧帆中心和青島國網(wǎng)調(diào)度中心大樓建設(shè)落成。自此，5G與國家電網(wǎng)的創(chuàng)新應(yīng)用邁上了新的一個(gè)臺階。