2022世界5G大会于8月9日-12日在黑龙江省哈尔滨市国际会展中心如期召开,国家电网公司副总信息师王继业应邀出席“5G与碳达峰、碳中和论坛”并发表《新型电力系统5G融合应用》的主题演讲。
王继业首先介绍了在“双碳”及数字化转型的背景下国家电网公司取得的成效。国家电网公司积极落实国家双碳战略目标,争当能源清洁低碳转型的引领者、推动者、先行者,发布能源企业首个系统完整的“碳达峰、碳中和”行动方案,研究制定了构建新型电力系统行动方案和重大科技攻关计划,发布“十四五”数字化规划,大力实施数字化赋能工程。
王继业指出,5G作为国家数字经济承载底座,能源数字化转型的关键基石,能够提升大电网源网荷储互动能力、用户供需互动能力、传感信息采集能力,推动“双碳”目标实现。
国家电网公司5G应用探索
国家电网公司是关系国民经济命脉和国家能源安全的特大型国有重点骨干企业,承担着为经济社会发展提供安全、经济、清洁、可持续的电力供应的基本使命,管理运营着世界上电压等级最高、覆盖面积最大、服务人口最多、最复杂的电力网络系统。2021年在《财富》世界500强中排名第2位。
王继业表示,构建新型电力系统与5G应用场景高度契合,在基站站址、通信网络等方面具有先天资源优势,有责任、有能力、有需求参与5G行业应用,进而激发出新产业、新业态、新模式。
国家电网公司自2018年提前开展5G关键技术攻关、定制化设备研制、应用场景验证等相关工作。
顶层设计: 积极开展5G应用顶层设计工作,印发《国家电网公司5G应用指导意见》《5G产业培育专项实施方案》《电力5G网络应用研究框架》等一系列顶层设计,从多方面、多层次、多要素统筹规划,明确了国家电网公司5G应用及产业发展方向。
5G 标准化: 围绕电力业务需求,构建科学、完备的电力行业5G标准体系,覆盖终端至管控系统全流程,形成电力5G关键技术图谱,共计37项技术,其中关键技术18项。
关键技术: 从无线接入、传输承载、核心网等多维度开展适合电力业务的5G关键技术研究,提出端到端网络切片方案,发布《电力5G端到端网络切片技术白皮书》;研究5G时频同步组网架构等技术,发布《电力5G同步定位技术白皮书》;研究5G等无线通信、光传输以及卫星通信技术,构建空天地一体化网络架构,发布《空天地一体化网络架构技术白皮书》;从边界安全、网络安全、终端安全、应用安全、数据安全、主机安全、物理安全等方面设计电力5G网络安全防护方案。
装备研制: 定制化研发一系列针对电力业务的5G装备,包括轻量化芯片、基于eSIM的电力5G模组、轻量化模组等专用芯片模组;5G CPE、边缘物联代理、5G工业级路由器等终端设备;专用MEC、电力5G一体化基站等网络侧设备。同步开展相关平台研发,包括终端管控平台、基于AR/VR巡检平台、5G网络运维管理平台、路测系统等一系列平台及工具。
测试验证: 中国电科院等单位在实验室SA网络下开展通信性能及承载配网差动保护、源网荷储调度控制等典型电力业务测试;国网浙江电力基于电力秒级负荷控制业务完成了现网5G软、硬切片的通信技术性能及隔离测试。国网山东、江苏、福建电力等10余家单位在现网中开展了配网差动保护、机器人智能巡检、配电自动化、分布式光伏调控等业务的试点验证。测试结果表明:5G在承载大带宽及低时延业务方面具有较大优势,5G硬切片RB资源预留可保证电力业务不受公众用户业务影响。
行业生态: 国家电网公司与全球知名电信运营商、通信设备制造商及有关研究机构进行深入合作,依托联合创新实验室、标准化组织以及5G DNA、5G AIA等产业联盟,凝聚优势资源,共同打造电力5G生态圈,推动5G与电力行业的融合创新。
规模化应用: 国家电网公司由点到面,从探索到试点,逐步推动5G规模化应用的持续落地。2021年,公司牵头承担“5G规模化应用示范项目”,利用三年时间,在公司部署50万台电力5G终端,并推动行业轻量化5G芯片、模组的研制和规模化应用,助力公司新兴产业发展壮大。
国家电网公司典型应用
王继业还在论坛上重点介绍了国家电网公司典型组网方案和五个应用案例:
国家电网公司围绕新型电力系统构建、企业数字化转型,针对虚拟专网构建、管理平台建设、网络安全防护、实验测试评估、5G技术标准等关键技术,不断强化探索研究,全面实现创新突破,提出典型组网方案,在智能巡检、智能运维、分布式能源等场景中持续开展应用建设。
典型组网方案: 围绕电力业务通信需求,聚焦安全隔离、时延、带宽三个关键维度指标,归纳控制业务、宽带采集业务、窄带采集业务三类典型业务模式,提出三种典型组网方案,采用5G软切片承载宽、窄带采集类电力业务,5G硬切片承载控制类电力业务,独立专网承载局域范围内多种类型的电力业务。
案例1-智能巡检高效支撑: 国网江苏、安徽、湖南电力等10余家单位积极开展输电线路无人机巡检、变电站机器人巡检、电力隧道巡检等业务场景应用。基于“5G+北斗+人工智能”构建输变电无人机、机器人巡检系统,实现自主巡检及缺陷实时识别,推动人工智能应用从事后走向事中,大幅提高巡检效率。
案例2-智能运维服务一线: 国网天津、甘肃电力等单位利用5G+AR/VR/MR巡检的低时延要求,基于智能检修模式实现专家远程精确指导,对作业现场的全方位引导,提升故障处置效率及准确率;在青岛完成国内首次“5G+带电作业机器人”远程控制作业,提升了配网检修智能化水平,保障了带电作业人员安全。
案例3-涉控业务安全运行: 国网天津电力通过改造配电自动化“三遥”业务应用5G专用切片,实现“三遥”业务的安全、高效运行。河北电力基于5G差动保护业务将故障隔离时间由秒级缩短至毫秒级,城区用户每年停电时长减少10分钟,建成国内首个配电网继电保护示范工程。
案例4-分布式能源海量接入: 基于5G通信,全面采集光伏逆变器、风机、气象站、充电桩、分布式储能等设备运行、状态和环境数据,将海量的信息数据实时传送至调度控制中心,安排最优化的新能源消纳策略,实时调整新能源出力,为能源保供贡献5G力量。
案例5-全国首套省域电力5G专网: 按照电力安全分区的要求,在国网山东省电力公司通过下沉UPF等方式构建了覆盖全省的电力5G网络,并配置了生产控制大区、管理信息大区和互联网大区三张5G网络切片。截至目前已部署UPF设备37套,接入5G通信终端1.78万台,应用基站10万座,接入能力达到百万级。同时,为满足5G电力专网的自运营、自维护、自管理的需求,建成首个广域电力5G虚拟专网运营平台,满足电网对业务通道可控、能控、在控的要求。
最后,王继业对新型电力系统5G融合应用进行了展望,国家电网公司在建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业进程中,将以深化5G应用为着力点,打造“数字新基建”良好生态圈,服务构建新型电力系统、服务经济社会高质量发展,为推进能源绿色转型、实现“双碳”目标作出更大贡献。
