結(jié)合5G+智能電網(wǎng)愿景 直面5G融合挑戰(zhàn)

為落實國家戰(zhàn)略，支撐智能電網(wǎng)發(fā)展和數(shù)字化轉(zhuǎn)型，南網(wǎng)成立了“5G+智能電網(wǎng)應(yīng)用研究”工作協(xié)調(diào)小組，統(tǒng)籌指導(dǎo)和協(xié)調(diào)部署公司5G通信技術(shù)應(yīng)用研究各項工作。

工作協(xié)調(diào)小組制訂了《5G+智能電網(wǎng)應(yīng)用研究工作方案》，該方案梳理了涵蓋“發(fā)輸變配用”電網(wǎng)全環(huán)節(jié)的53類典型業(yè)務(wù)場景，明確了將重點打造廣州南沙5G+智能電網(wǎng)示范區(qū)，形成可復(fù)制可借鑒的5G應(yīng)用精品案例。

智能電網(wǎng)的場景多樣化，各場景對通信網(wǎng)絡(luò)的帶寬、時延、安全可靠性、接口等能力的需求不盡相同。比如差異化的QoS/SLA、確定性能力、安全、隔離、可靠性、獨立運營運維能力，這需要5G具備差異化和確定性的網(wǎng)絡(luò)能力，即5G確定性網(wǎng)絡(luò)，以滿足電網(wǎng)業(yè)務(wù)在安全、可靠、靈活性上的要求，更好地適配智能電網(wǎng)發(fā)展的要求。

結(jié)合5G的技術(shù)發(fā)展，未來5G+智能電網(wǎng)的應(yīng)用可歸納為十大愿景，分別為配電網(wǎng)控制保護、電網(wǎng)狀態(tài)感知、多無人跡協(xié)同作業(yè)、智能機器人、智慧用能、應(yīng)急通信、遠(yuǎn)程診斷、云VR/AR、現(xiàn)場AI輔助、移動辦公。圍繞這些愿景，南網(wǎng)總結(jié)了約50類具體的業(yè)務(wù)場景。

對上述業(yè)務(wù)場景，目前采用多種方式進(jìn)行通信，主要包括光纖、無線公網(wǎng)(2G/4G)、NB-IoT、Wi-Fi等。隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，后續(xù)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出分布式部署、實時感知、精準(zhǔn)控制、海量連接等特點，隨之對網(wǎng)絡(luò)帶寬容量、端到端時延、安全保障、靈活接入等提出了更大挑戰(zhàn)。

在分布式部署、精準(zhǔn)控制方面，目前配電網(wǎng)的保護主要為線路級，響應(yīng)控制時間為秒級別，線路故障影響面較大，保護、恢復(fù)等大多需要人工操作。未來隨著智能分布式配網(wǎng)終端的廣泛應(yīng)用，連接模式將出現(xiàn)更多的分布式點到點連接，隨著用電負(fù)荷需求側(cè)響應(yīng)、分布式能源調(diào)控等應(yīng)用，主站系統(tǒng)將逐步下沉，出現(xiàn)更多的本地就近控制，且與主網(wǎng)控制聯(lián)動的需求，時延需求將達(dá)到毫秒級。

在實時感知、海量連接方面，目前計量數(shù)據(jù)采集頻次較低，一般為天級，控制能力相對粗放，一般為秒級、線路級；未來隨著新能源并網(wǎng)、分布式能源調(diào)控、用電負(fù)荷需求側(cè)響應(yīng)等業(yè)務(wù)發(fā)展，逐步實現(xiàn)電表直抄，連接數(shù)將大幅增長，數(shù)據(jù)采集頻次將提升至分鐘級，精準(zhǔn)控制能力將提升至毫秒級、節(jié)點級。此外，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、AI等新技術(shù)發(fā)展，衍生出機器人、無人機、基于物聯(lián)網(wǎng)的融合狀態(tài)監(jiān)測、智能家居等應(yīng)用，呈現(xiàn)出連接大幅增長、帶寬需求爆發(fā)，融合采集與工業(yè)控制相結(jié)合等發(fā)展趨勢。

電力行業(yè)采用5G技術(shù)提升自身生產(chǎn)水平，還需要迎接多方面挑戰(zhàn)。

1、5G的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)仍未完全凍結(jié)，尤其在R18中針對智能電網(wǎng)的專項標(biāo)準(zhǔn)才剛起步，后續(xù)技術(shù)實現(xiàn)上仍有一定的不確定性。3GPP在2020年上半年完成R16版本后，對uRLLC的標(biāo)準(zhǔn)基本完成，但對mMTC的標(biāo)準(zhǔn)仍在制定中，針對智能電網(wǎng)的R18標(biāo)準(zhǔn)僅處于起步階段，技術(shù)的實現(xiàn)及相關(guān)解決方案仍有一定的不確定性和可塑性。

2、5G承載智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)的安全可靠性仍未有官方認(rèn)證。對于5G技術(shù)的安全能力提升、相關(guān)的安全解決方案以及其在電力應(yīng)用中是否能達(dá)到電力安全隔離的要求，目前尚未得到國家相關(guān)權(quán)威機構(gòu)認(rèn)證測評。

3、面向5G的智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)特點的技術(shù)需要持續(xù)優(yōu)化。對于電力行業(yè)，如何解決電力業(yè)務(wù)接入進(jìn)行有效規(guī)劃、以及解決電力小顆粒帶寬的高效承載技術(shù)，如適配電網(wǎng)安全分區(qū)業(yè)務(wù)的SPN/IP-RAN承載網(wǎng)技術(shù)，目前結(jié)業(yè)并沒有成熟解決方案，相關(guān)的設(shè)備功能也在不斷地改進(jìn)優(yōu)化中。在業(yè)務(wù)的高性能承載方面，電網(wǎng)業(yè)務(wù)有著自己的特點，電力業(yè)務(wù)有高精度授時（如差動保護、PMU等）、小顆粒帶寬持續(xù)傳輸（自動化、計量、差動保護等）、確定性時延（如差動保）、多協(xié)議適配（如基于L3的104規(guī)約、L2的Goose規(guī)約等），均需要5G在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計實現(xiàn)上，引入優(yōu)化措施才能更好地滿足上述需求。

4、適配電力業(yè)務(wù)的通信終端、通信模塊的僅處于起步階段，需要拉通產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步降低終端成本，促進(jìn)5G智能電網(wǎng)規(guī)模應(yīng)用。2020年8月，具備網(wǎng)絡(luò)授時功能的電力5G CPE面世，并順利通過業(yè)務(wù)測試驗證，但適配電力業(yè)務(wù)的通信終端成本仍然較高，缺乏標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)一步拉通產(chǎn)業(yè)進(jìn)行孵化推廣。

5、5G智能電網(wǎng)應(yīng)用仍乏技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。5G在電力業(yè)務(wù)的多種應(yīng)用處于起步階段，尚未到達(dá)規(guī)模應(yīng)用程度，業(yè)務(wù)的接入、網(wǎng)絡(luò)承載、安全管理、業(yè)務(wù)運營等方面標(biāo)準(zhǔn)相對空白，需要面向5G智能電網(wǎng)規(guī)模商用，構(gòu)建全方面的標(biāo)準(zhǔn)化體系，包括業(yè)務(wù)申請、網(wǎng)絡(luò)承載、終端接入、平臺管控、業(yè)務(wù)保障、運營維護、安全保障等方面，以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，支撐后續(xù)業(yè)務(wù)規(guī)?；l(fā)展。

6、5G智能電網(wǎng)應(yīng)用尚未有明確的商業(yè)管理模式需要進(jìn)一步探索。運營商與電網(wǎng)的5G商業(yè)模式仍未明朗。未來可能有多種模式，按流量資費、按SLA服務(wù)能力收費（帶寬、確定性時延保障等）、按照切片模式收費等仍未明確，同時電網(wǎng)在5G建設(shè)初期，是否可以通過與運營商通過基礎(chǔ)資源互換的方式來降低使用成本，等問題均仍待討論。

未來，將從三個方面發(fā)力，推動5G與電力產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展。

1、積極開展試點，并推動安全測評認(rèn)證。南網(wǎng)將積極開展5G業(yè)務(wù)驗證及應(yīng)用示范，面臨網(wǎng)絡(luò)安全威脅及安全隔離性等不確定問題，盡快形成5G承載電網(wǎng)不同分區(qū)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)安全要求及檢測評估方法，并邀請第三方國家級權(quán)威測評機構(gòu)開展現(xiàn)網(wǎng)實測，加快推動5G承載電力業(yè)務(wù)的安全認(rèn)證測評工作。

2、加快電網(wǎng)與運營商之間跨行業(yè)5G創(chuàng)新商業(yè)模式和資源共建共享合作方式的探索進(jìn)程。在集團層面加速推進(jìn)未來5G大規(guī)模承載電網(wǎng)業(yè)務(wù)情況下，電網(wǎng)企業(yè)與電信運營商之間在業(yè)務(wù)運營、資費管理、安全措施、職責(zé)分工、運維保障等方面的創(chuàng)新商業(yè)合作模式?？梢杂蓪I(yè)部門成立專業(yè)團隊，結(jié)合電網(wǎng)內(nèi)部資源特點及政策，盡快開展面向5G規(guī)模商用的跨產(chǎn)業(yè)資源共建共享合作模式研究。

3、與產(chǎn)業(yè)各方共同推動5G智能電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)，營造良好生態(tài)圈，加快產(chǎn)業(yè)進(jìn)展。南網(wǎng)將持續(xù)跟進(jìn)5G標(biāo)準(zhǔn)，尤其積極參與3GPP R18的標(biāo)準(zhǔn)制定，通過5G應(yīng)用產(chǎn)業(yè)方陣（5GAIA）、5G確定性網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟（5GDN）等組織，與產(chǎn)業(yè)各方進(jìn)一步推動智能電網(wǎng)領(lǐng)域5G相關(guān)的技術(shù)研究、產(chǎn)品研制、測試驗證、標(biāo)準(zhǔn)制定等工作，共同引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，孵化5G創(chuàng)新應(yīng)用產(chǎn)品。

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