摘要：能源新聞網(wǎng)訊，昨天上午，2023全球能源轉(zhuǎn)型高層論壇在昌平區(qū)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(wǎng)訊，昨天上午，以“能源安全 綠色轉(zhuǎn)型”為主題的2023全球能源轉(zhuǎn)型高層論壇在昌平區(qū)未來科學城開幕。 開幕式后，與會領(lǐng)導來到華為、國家能源集團、隆基等展區(qū)，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(shù)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(fā)言： 尊敬的郭院士、各位專家、領(lǐng)導各位參會代表大家下午好，由我代表電科院電力在5G規(guī)?；瘧玫膶嵺`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(tǒng)5G需求，剛才郭院長說對新型電力系統(tǒng)介紹得比較多，我這里不再過多贅述。 大電網(wǎng)格局規(guī)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(diào)節(jié)能力，新型電力系統(tǒng)兩個，一個是能源轉(zhuǎn)型，一個是數(shù)字化轉(zhuǎn)型。向數(shù)字化轉(zhuǎn)型我們經(jīng)常說的新型電力系統(tǒng)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(tǒng)是技術(shù)的融合，包括電力電子技術(shù)、系統(tǒng)TOP結(jié)構(gòu)、算法，需要底層的通信技術(shù)，5GPRC等，還用到了IRG技術(shù)，大數(shù)據(jù)、大模型也需要算力。 新型電力系統(tǒng)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(tǒng)建設以后由于高比例新能源上來以后，分布式資源規(guī)模化增長，各個省有一些分布式光伏增長，還有業(yè)務終端海量接入，控制向配網(wǎng)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(shù)，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(yè)務應用的時空匹配性分析。 根據(jù)現(xiàn)有的電力業(yè)務，把電力業(yè)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(yè)務，第一現(xiàn)象這類業(yè)務包括差動保護配網(wǎng)，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(yè)務。第二現(xiàn)象包括分布式電網(wǎng)調(diào)控，精準符合控制，這類業(yè)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(yè)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(jiān)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(yè)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(shù)應當說可以滿足電力需求，對于時延比較敏感的業(yè)務，差動保護、故障測距，對時延要求比較高的業(yè)務可以采取一些技術(shù)，包括工控域調(diào)度，工控傳輸技術(shù)減少時延，在實際部署中也可以在電力側(cè)UPF下沉、本地分流，調(diào)整網(wǎng)絡參數(shù)進一步調(diào)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(yè)務和小顆粒業(yè)務，大顆粒業(yè)務對帶寬要求比較高，攝像頭、移動巡檢等可以采取高階調(diào)制，載波聚合，靈活以太網(wǎng)捆綁等技術(shù)滿足需求。對于小顆粒業(yè)務，用電信息采集這一類量比較大，但是傳輸單個數(shù)據(jù)量沒有那么大，為了避免頻繁調(diào)度導致的信令交互占用資源，可以采用免調(diào)度技術(shù)進行快速、高效數(shù)據(jù)傳輸。 第三個隔離需求，電力業(yè)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(shù)，采取獨立切片方式實現(xiàn)，在無線網(wǎng)、承載網(wǎng)、核心網(wǎng)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(yè)務傳輸可以釋放資源。 從可靠性方面來分析，電力業(yè)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(shù)，低碼率控制信息滿足，采用多路冗余傳輸和更低碼調(diào)制方式，也可以滿足要求。 身份驗證在電力側(cè)可以采取二次驗權(quán)以及切片二次認證為行業(yè)提供身份認證和自主授權(quán)服務，具備更高的安全性，也可以滿足相關(guān)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(wèi)星+5G授時聯(lián)合技術(shù)能夠為電力系統(tǒng)提供可靠的時鐘源，一方面衛(wèi)星同步技術(shù)精度是最高的，但是也容易受到天氣和環(huán)境的干擾，穩(wěn)定性較低，基于5G同步技術(shù)為電力系統(tǒng)提供相對比較穩(wěn)定的可靠時鐘，具備廣覆蓋、無盲區(qū)、成本更低。 高密度容量方面目前來說因為大規(guī)模分布式電源接入，電力系統(tǒng)需要實時檢測，預測并調(diào)節(jié)用戶端，今年夏季管網(wǎng)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(wǎng)的好處很大，參與電網(wǎng)改制實現(xiàn)直采直傳，實現(xiàn)用能優(yōu)化，降低能源消耗強度和電力總體投資，最終實現(xiàn)動態(tài)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(xiàn)在5G幾百塊錢，成本還是有點高，后續(xù)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(xiàn)在正在討論。 第三部分向大家介紹一下國家電網(wǎng)公司在5G示范建設情況。 總體建設思路一個出發(fā)點還是要以需求為導向，要發(fā)揮5G技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)賦能轉(zhuǎn)型和融創(chuàng)共生，按照國家總體部署要求，管網(wǎng)公司也組織實施5G規(guī)?；瘧霉こ獭?/span> 現(xiàn)在有兩類創(chuàng)新，第一類商業(yè)模式的創(chuàng)新，共建共享和互利共贏，大家從這個圖上可以看到，管網(wǎng)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(xiàn)共享，另外在城市用區(qū)一些居民對這個還是有一些抵觸，電網(wǎng)公司部署環(huán)網(wǎng)柜的時候，5G基站和環(huán)網(wǎng)建設推進5G基礎設施建設。 技術(shù)模式要實現(xiàn)公網(wǎng)專用，差異組網(wǎng)，按照基站承載網(wǎng)共享，核心網(wǎng)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(wǎng)的模式，按不同業(yè)務需求構(gòu)建生產(chǎn)控制大區(qū)、管理信息大區(qū)、互聯(lián)網(wǎng)大區(qū)3類電力5G切片。 同時在應用過程中實現(xiàn)三個方面的深度融合，一個電力業(yè)務場景和5G差異化融合。第二是電力自身數(shù)字化架構(gòu)和組網(wǎng)方式的融合。第三個電力安全隔離有內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)，電力安全隔離和5G網(wǎng)絡切片的融合。 下面介紹一下具體實踐的情況。 第一個在網(wǎng)絡切片構(gòu)建方面有三個方面的實踐。 一、聯(lián)合三大運營商構(gòu)建貫通全省5G廣域行業(yè)切片，包括山東、浙江等省已經(jīng)實現(xiàn)了貫通全省的切片。同時我們在生產(chǎn)業(yè)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(wǎng)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(jié)省空間。 2、電力專用的UPF和運營商承載網(wǎng)設備都是部署在電力機房，這樣承載網(wǎng)使用的是分層VPN的方式。 3、創(chuàng)新試點電力專網(wǎng)電力SPN+5G共享組網(wǎng)方式，像山東進行應用，在青島也采用電力SPN專網(wǎng)完成5G基站的運營，通過靈活以太網(wǎng)的切片對接實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通對接。 三、在核心網(wǎng)也實現(xiàn)會話管理以及組網(wǎng)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(wǎng)山東公司、浙江、河南等公司都建立開展5G專網(wǎng)管理平臺建設，主要能夠推動專網(wǎng)業(yè)務的統(tǒng)一辦理、統(tǒng)一運維等實現(xiàn)智慧化運營。 同時推進接口標準化工作，目前國網(wǎng)公司報批電力5G網(wǎng)絡接口相關(guān)的團體標準、企業(yè)標準，實現(xiàn)對各類電力終端設備包括5G核心網(wǎng)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(wǎng)運營服務平臺，中國電科院實現(xiàn)了基于esim。 接下來介紹一下5G電力運營的實踐。 在發(fā)電環(huán)節(jié)，新能源是呈現(xiàn)爆發(fā)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(xiàn)一些問題，包括潮流返送，超出配網(wǎng)范圍，原來配網(wǎng)只是往下輸送，給居民使用，現(xiàn)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(diào)度也沒法通信，如果能夠利用5G實現(xiàn)對分布式電源群調(diào)、群控，有效消除電力調(diào)控的盲區(qū)，提升電網(wǎng)互動和新能源消納，目前國網(wǎng)公司在山東冀北等開展5G分布式群調(diào)群控。 目前管網(wǎng)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(chuàng)新，實現(xiàn)無人機自動巡檢，5G傳輸速率很高，實現(xiàn)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(wǎng)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(wǎng)公司的巡檢規(guī)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?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)場各類環(huán)境的信息收集，也是未來電力巡檢的方式?；贏R/MR視頻增強技術(shù)也有很強的需求。 配電方面，業(yè)務終端量很大，國網(wǎng)公司現(xiàn)有配電自動化業(yè)務終端超過190萬臺，配電為自動化終端，配網(wǎng)差動保護提供更好的通信服務，有效提高配網(wǎng)的工作效率。 用電方面這個量特別大，目前我們?nèi)珖秶畠?nèi)運行智能電表已經(jīng)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(wǎng)公司精準負荷控制，居民空調(diào)、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(shù)分析和技術(shù)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(yōu)化，雖然我們5G技術(shù)在電力應用安全方面進行增強，包括空口切片技術(shù)，二次認證，在后續(xù)規(guī)?；瘧眠€需要在終端、基站、核心網(wǎng)和切片方向要根據(jù)電力業(yè)務更高安全需求提升安全性。 二、加快redcap低功耗技術(shù)及產(chǎn)品落地實現(xiàn)，redcap相比4G進行大幅提升，功耗明顯下降，具備規(guī)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(yōu)化。對后續(xù)大規(guī)模電力微型傳感器應用有一些區(qū)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(qū)的網(wǎng)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(jīng)過很多區(qū)域，包括西藏、新疆沙漠、戈壁等，怎么進行網(wǎng)絡覆蓋，電力需求、監(jiān)控需求還需要進一步研究，5G+NTN一體化組網(wǎng)技術(shù)，適應在電力偏遠地區(qū)，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(wǎng)整理自李鵬在全球能源轉(zhuǎn)型高層論壇中九大專題分論壇之綠色化、數(shù)字化“兩化”融合論壇演講實錄，未經(jīng)本人審閱。
