近日，5G智能電網(wǎng)研究項(xiàng)目在3GPP R18中成功立項(xiàng)，將第一次正式定義5G+智能電網(wǎng)端到端標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)。盡管R16標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在URLLC（低時(shí)延高可靠）和eMTC（廣域物聯(lián)網(wǎng)連接）方面取得了突破，但在指標(biāo)更加嚴(yán)格、通信需求更加個(gè)性化的電力、交通等垂直領(lǐng)域，仍需要更加確定的5G網(wǎng)絡(luò)，5G將成為電力行業(yè)提質(zhì)增效關(guān)鍵支撐。

R18智能電網(wǎng)成功立項(xiàng)，中國(guó)力量凸顯

在3GPP此次立項(xiàng)中，中國(guó)力量再次凸顯，進(jìn)一步擴(kuò)大中國(guó)公司在5G標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中的國(guó)際影響力。該項(xiàng)目由中國(guó)電信牽頭并聯(lián)合中國(guó)南方電網(wǎng)、國(guó)家電網(wǎng)、華為、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通等5G確定性網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成員單位，以及中興通訊、復(fù)旦大學(xué)、大唐、沃達(dá)豐、西班牙電信、法國(guó)電信等海內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商等28家成員單位共同提交。R18智能電網(wǎng)成功立項(xiàng)標(biāo)志著從宏觀層面上立項(xiàng)內(nèi)容已達(dá)成共識(shí)，后續(xù)會(huì)加強(qiáng)SA1與IEC、IEEE、5G-AIA、CIGRE等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組的合作，中國(guó)電信的5G智能電網(wǎng)項(xiàng)目在3GPP的討論都將向好方向發(fā)展。

面向未來(lái)多樣化的通信服務(wù)需求，5G網(wǎng)絡(luò)將在電力行業(yè)創(chuàng)造新的應(yīng)用和發(fā)展機(jī)遇，3GPP確立的eMBB、mMTC、URLLC三大應(yīng)用場(chǎng)景成為實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)場(chǎng)景。傳統(tǒng)的“固定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹辟Y源分配方案，已經(jīng)無(wú)法滿足各種電力通信業(yè)務(wù)在帶寬、可靠性、時(shí)延等通信服務(wù)、計(jì)算服務(wù)以及存儲(chǔ)服務(wù)的個(gè)性化需求；為了能夠讓5G在電力行業(yè)得到更多的應(yīng)用，從而提升智能電網(wǎng)的可靠性以及安全性，需要對(duì)不同電力通信業(yè)務(wù)提供多種類型差異化的服務(wù)，5G技術(shù)成為其實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。

能有效解決5G部署條件下電網(wǎng)調(diào)度與控制的通信與計(jì)算問(wèn)題，有效提高智能電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)調(diào)控業(yè)務(wù)的智能化、準(zhǔn)確性。通過(guò)研究5G技術(shù)在高可靠性方面的技術(shù)原理和實(shí)現(xiàn)機(jī)制，論證5G在誤碼率、時(shí)延、帶寬方面對(duì)電力調(diào)控業(yè)務(wù)不同場(chǎng)景的支持，以及應(yīng)用系統(tǒng)的兼容性要求，為5G對(duì)電力調(diào)控業(yè)務(wù)的支撐提供依據(jù)。此次5G智能電網(wǎng)項(xiàng)目研究范圍主要包括傳統(tǒng)能源系統(tǒng)服務(wù)、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程保護(hù)、計(jì)量以及高級(jí)計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施、分布式發(fā)電、分布式自動(dòng)化、需求響應(yīng)、能源管理系統(tǒng)和配電管理系統(tǒng)等智能電網(wǎng)服務(wù)。通過(guò)5G技術(shù)賦能電網(wǎng)典型應(yīng)用場(chǎng)景，可以促進(jìn)信息技術(shù)和電力行業(yè)的深度融合，利用電網(wǎng)與電信新技術(shù)互相促進(jìn)的優(yōu)勢(shì)，不但能從根本上滿足發(fā)展中電力行業(yè)多場(chǎng)景差異化的需求，而且能夠充分滿足電網(wǎng)公司未來(lái)電網(wǎng)生產(chǎn)和企業(yè)運(yùn)營(yíng)需求，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)全環(huán)節(jié)、各類型用戶及終端的泛在互聯(lián)和深度感知，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展和持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展。

5G賦能智能電網(wǎng)四大應(yīng)用場(chǎng)景

從電流走向的視角來(lái)看，電網(wǎng)分為5個(gè)環(huán)節(jié)：發(fā)電、輸電、變電、配電以及用電。從5個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)5G部署的潛在需求以及未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)切片能夠賦能的應(yīng)用業(yè)務(wù)，將其歸結(jié)為4個(gè)智能電網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，即智能分布式配電自動(dòng)化、毫秒級(jí)精準(zhǔn)負(fù)荷控制、低壓用電信息采集、分布式電源。綜合其4個(gè)典型場(chǎng)景，均與電力調(diào)度控制業(yè)務(wù)有關(guān)。針對(duì)不同電力調(diào)控業(yè)務(wù)場(chǎng)景下，根據(jù)不同的用戶服務(wù)質(zhì)量（QoS），給出適合不同電力調(diào)控業(yè)務(wù)場(chǎng)景的端到端網(wǎng)絡(luò)切片控制以及資源分配策略，分析不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)切片服務(wù)級(jí)別協(xié)議（SLA）和QoS的限制，并分析網(wǎng)絡(luò)切片的業(yè)務(wù)隔離性。

相較其他系統(tǒng)而言，電力系統(tǒng)作為一張典型的“網(wǎng)”，需要實(shí)時(shí)把握各類測(cè)量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)各類資源。

首先，電力系統(tǒng)中一次系統(tǒng)、二次系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)等各類在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以及各站點(diǎn)、辦公場(chǎng)所等視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的應(yīng)用是智能電網(wǎng)存在的物質(zhì)基礎(chǔ)，而5G的高速率為它們提供強(qiáng)有力支撐。

其次，智能電力設(shè)備、穿戴設(shè)備等海量設(shè)備將大規(guī)模應(yīng)用在數(shù)字化電網(wǎng)，5G能夠連接海量設(shè)備，每平方公里可以支撐100萬(wàn)個(gè)移動(dòng)終端，為真正實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中的萬(wàn)物信息互聯(lián)提供了巨大的想象空間。

然后，5G技術(shù)丟包率極低，具有很高的可靠性，可有效提升電力系統(tǒng)本身的可靠性。

最后，在實(shí)際應(yīng)用中，電力系統(tǒng)需要各系統(tǒng)協(xié)同控制、快速反應(yīng)的場(chǎng)景，5G空口時(shí)延為lms，端到端時(shí)延小于10ms，可以快速靈活響應(yīng)系統(tǒng)中的各種變化。

基于5G技術(shù)的配電物聯(lián)網(wǎng)具有高密度連接特性，可支持大量智能測(cè)量原件的部署，開(kāi)展全網(wǎng)的多元數(shù)據(jù)采集，譬如，可大規(guī)模在配電網(wǎng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)部署電壓、功率和相角信息的測(cè)量，通過(guò)這些數(shù)據(jù)辨識(shí)配電網(wǎng)拓?fù)洌R(shí)別分布式能源接入點(diǎn)，生成電網(wǎng)潮流模型，使系統(tǒng)狀態(tài)完全可觀，并可對(duì)用戶使用的各類型能源負(fù)荷進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。基于5G技術(shù)的配電物聯(lián)網(wǎng)因其擁有的高單位面積容量可支持PMU數(shù)據(jù)的無(wú)損傳輸，系統(tǒng)可通過(guò)分析PMU時(shí)序數(shù)據(jù)，進(jìn)而全面掌握配電電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定信息。通過(guò)5G技術(shù)對(duì)細(xì)粒度數(shù)據(jù)的采集，電力系統(tǒng)可以對(duì)用電大數(shù)據(jù)、電力用戶行為進(jìn)行建模分析，為用戶提供能有效直觀的服務(wù)。

5G技術(shù)可以進(jìn)一步運(yùn)用到智慧輸電典型場(chǎng)景。輸電環(huán)節(jié)的典型場(chǎng)景主要包括輸電線路的智能巡檢和狀態(tài)監(jiān)測(cè)。輸電線路智能巡檢是指定期到現(xiàn)場(chǎng)查勘輸變電設(shè)備、線路情況，及時(shí)了解故障現(xiàn)象，消除隱患，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。要求實(shí)現(xiàn)一鍵下達(dá)、多機(jī)種聯(lián)合、自動(dòng)續(xù)航的立體巡檢模式，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、5G eMBB、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、AR等技術(shù)，自動(dòng)采集數(shù)據(jù)、高清圖像、視頻等信息并實(shí)時(shí)傳回控制中心，通過(guò)遠(yuǎn)程會(huì)商協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)解決作業(yè)難題，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)大規(guī)模、自動(dòng)化巡檢，大幅提升輸電線路的巡檢效率，提高輸電線路的巡檢精確度，實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)維管理。輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)要求實(shí)現(xiàn)輸電環(huán)節(jié)各類設(shè)備及線路狀態(tài)實(shí)時(shí)感知、監(jiān)視預(yù)警、分析診斷和評(píng)估預(yù)測(cè)，從而提升電力設(shè)備安全運(yùn)行水平。由于輸電線路遍布全國(guó)，應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)廣域覆蓋能力可對(duì)人口稀少地區(qū)線路進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

多方攜手，驅(qū)動(dòng)5G智能電網(wǎng)落地

隨著5G網(wǎng)絡(luò)逐漸規(guī)模化建設(shè)，同屬新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（簡(jiǎn)稱“新基建”）范疇的智能電網(wǎng)的概念和特征、內(nèi)涵與外延不斷得到豐富發(fā)展。當(dāng)前，我國(guó)處于能源轉(zhuǎn)型和變革時(shí)代，要加大戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性、前瞻性技術(shù)創(chuàng)新和探索，進(jìn)一步保障能源供應(yīng)的安全性、經(jīng)濟(jì)性，適應(yīng)和引領(lǐng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命。而5G也正處于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)形成和產(chǎn)業(yè)化培育的關(guān)鍵時(shí)期，全球各國(guó)在國(guó)家數(shù)字化戰(zhàn)略中均把5G作為優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。抓住5G和新能源共同發(fā)展的新機(jī)遇，加快培育新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)，驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)領(lǐng)域的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化升級(jí)，成為拓展經(jīng)濟(jì)發(fā)展新空間，打造產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈新優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵之舉和戰(zhàn)略選擇。

此外，學(xué)術(shù)界、電信運(yùn)營(yíng)商、國(guó)網(wǎng)公司、設(shè)備商等多方始終在堅(jiān)持推動(dòng)技術(shù)公開(kāi)化。國(guó)家電網(wǎng)公司與國(guó)家自然科學(xué)基金委設(shè)立智能電網(wǎng)聯(lián)合基金，進(jìn)一步加強(qiáng)面向國(guó)家能源戰(zhàn)略需求的基礎(chǔ)前沿技術(shù)研究，不斷提升我國(guó)電力工業(yè)的自主創(chuàng)新能力和核心競(jìng)爭(zhēng)力。“國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)—國(guó)家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)聯(lián)合基金”是國(guó)家自然科學(xué)基金的重要組成部分，是電力行業(yè)設(shè)立的第一支聯(lián)合基金，將實(shí)現(xiàn)行業(yè)進(jìn)步與學(xué)科發(fā)展的相互促進(jìn)和相互帶動(dòng)，進(jìn)一步完善國(guó)家科研創(chuàng)新鏈條。從2017年到2021年，聯(lián)合基金將圍繞國(guó)家電網(wǎng)公司發(fā)展戰(zhàn)略及重大需求，結(jié)合全球能源電力領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，開(kāi)展智能電網(wǎng)、特高壓、新能源、電工新材料、儲(chǔ)能等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究。截止目前，已有CIGRE中國(guó)委員會(huì)D2專委會(huì)《智能電網(wǎng)5G應(yīng)用白皮書》、國(guó)家電網(wǎng)、中國(guó)電信、華為聯(lián)合發(fā)布的《5G網(wǎng)絡(luò)切片使能智能電網(wǎng)白皮書》以及中國(guó)南方電網(wǎng)、中國(guó)移動(dòng)、華為聯(lián)合發(fā)布的《5G助力智能電網(wǎng)應(yīng)用白皮書》。

3GPP SA1已經(jīng)啟動(dòng)R18。在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化下一步工作是聚焦具有典型代表性（例如電力能源、軌道交通、智能泛在物聯(lián)網(wǎng)），這類行業(yè)具有產(chǎn)業(yè)輻射廣帶動(dòng)作用大，產(chǎn)品運(yùn)用規(guī)模大和產(chǎn)業(yè)鏈輻射力強(qiáng)等特點(diǎn)。打造R17的對(duì)低時(shí)延高可靠應(yīng)用場(chǎng)景的標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)版，5G R18能更好地滿足垂直行業(yè)業(yè)務(wù)的安全性、可靠性和靈活性需求。

隨著3GPP R16標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)以及5G商用大幕的開(kāi)啟，會(huì)有更多新興業(yè)務(wù)需要被催熟，從而建立更成功的5G生態(tài)與商業(yè)模式，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，還有大量的標(biāo)準(zhǔn)工作要做，這有賴于3GPP尤其SA1精準(zhǔn)地把握運(yùn)營(yíng)商的需求，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)動(dòng)市場(chǎng)，用標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)5G的商業(yè)成功。
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