“5G+數(shù)字電網(wǎng)”是世界一流電網(wǎng)亟需掌握的核心技術(shù)

　　當(dāng)前，5G正在悄然潛入千行百業(yè)，用自身巨大的能量來給各行各業(yè)帶來更多價(jià)值。同時(shí)，以特高壓為代表的電力網(wǎng)絡(luò)也正加速向數(shù)字化轉(zhuǎn)型，那么“5G+數(shù)字電網(wǎng)”將會(huì)帶來哪些巨變呢?近日，在華為全聯(lián)接大會(huì)2020的5G激發(fā)行業(yè)新價(jià)值峰會(huì)上，南方電網(wǎng)總調(diào)通信處處長(zhǎng)洪丹軻分享了南方電網(wǎng)“5G+數(shù)字電網(wǎng)”融入新基建的應(yīng)用實(shí)踐。

　　南方電網(wǎng)成立于2002年12月，供電范圍包括：廣東、廣西、云南、 貴州、海南五省區(qū)，并與越南、泰國、緬甸、老撾等國家、地區(qū)電網(wǎng)相聯(lián)(其中香港地區(qū)超過25%用電量和澳門地區(qū)超過90%的用電量，都是由南方電網(wǎng)公司供應(yīng))。供電面積超100萬平方公里，供電人口達(dá)2.54億，占全國人口18.2%。同時(shí)2018年，南方電網(wǎng)正式成為3GPP全權(quán)會(huì)員代表(這里已經(jīng)隱含著南方電網(wǎng)要用好5G，邁向智能化的格局)。

　　洪丹軻介紹說，電力系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)是安全、可靠、綠色、高效，包括，實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)、傳輸、消費(fèi)各環(huán)節(jié)信息流、能量流及業(yè)務(wù)流貫通;服務(wù)發(fā)電側(cè)主動(dòng)響應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行需求、負(fù)荷側(cè)主動(dòng)參與系統(tǒng)調(diào)節(jié);綜合調(diào)配能源的生產(chǎn)和消費(fèi)，滿足新能源開發(fā)和多元用電需求;促進(jìn)電力系統(tǒng)整體高效協(xié)調(diào)運(yùn)行。南方電網(wǎng)要努力實(shí)現(xiàn)清潔友好發(fā)電、安全高效輸變電、靈活可靠配電、多樣互動(dòng)用電的目標(biāo)，為適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)，南方電網(wǎng)提出向智能電網(wǎng)運(yùn)營商，能源產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈整合商和能源生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)商轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略目標(biāo)，把數(shù)字化轉(zhuǎn)型作為公司發(fā)展的戰(zhàn)略路徑之一。

　　為了適應(yīng)業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢(shì)，南方電網(wǎng)正在積極推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢(shì)主要包括以下四點(diǎn)。

　　首先，“新能源、新業(yè)務(wù)”的大規(guī)模接入。新能源包括太陽能、風(fēng)能、分布式儲(chǔ)能等;新業(yè)務(wù)包括充電樁、智能家居、網(wǎng)荷互動(dòng)、遠(yuǎn)程診斷等;新需求包括狀態(tài)監(jiān)測(cè)、泛在感知、閉環(huán)控制等。

　　其次，“控制”由局部向全域拓展。如今電源結(jié)構(gòu)正在發(fā)生深刻變化，電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力難度陡增;長(zhǎng)距離、大容量、交直流混聯(lián)，電網(wǎng)穩(wěn)定形態(tài)更加復(fù)雜;全局電網(wǎng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制成為必然;基于全景感知和實(shí)時(shí)決策，實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲(chǔ)多類控制資源的協(xié)同控制。

　　第三，“響應(yīng)”由骨干向末梢延伸。從輸變電控制，向配電網(wǎng)、分布式電源和用戶側(cè)末端拓展;控制點(diǎn)數(shù)量從十萬級(jí)向百萬級(jí)升級(jí);控制時(shí)延從準(zhǔn)實(shí)時(shí)向?qū)崟r(shí)升級(jí);控制頻次由低頻向高頻升級(jí)。

　　第四，信息“采集”爆發(fā)式增長(zhǎng)。電表與電網(wǎng)互動(dòng)將產(chǎn)生海量非計(jì)量信息;采集頻次和實(shí)時(shí)性提高;各種智能傳感、態(tài)勢(shì)感知數(shù)據(jù)海量增加。

　　洪丹軻表示，在南方電網(wǎng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中，配網(wǎng)通信是主要瓶頸之一。

　　目前南方電網(wǎng)通信網(wǎng)的情況是，自建為主的主網(wǎng)通信加上以公網(wǎng)為主、自建為輔配網(wǎng)通信。主網(wǎng)通信：具備完善的光纖通信網(wǎng)絡(luò)，光纜實(shí)現(xiàn)35kV及以上廠站、辦公場(chǎng)所/營業(yè)廳全覆蓋;配用電通信：配用電終端點(diǎn)多面廣，受限于配網(wǎng)光纜敷設(shè)成本高、投資大、運(yùn)維難，目前配網(wǎng)通信主要依賴于無線公網(wǎng)，其中兩大業(yè)務(wù)，計(jì)量自動(dòng)化業(yè)務(wù)使用無線公網(wǎng)占比99.34%，配電自動(dòng)化業(yè)務(wù)為89.08%。

　　為支撐5G與電網(wǎng)業(yè)務(wù)深度融合，構(gòu)建電力5G虛擬專網(wǎng)。自2018年以來，南方電網(wǎng)聯(lián)合華為、中國移動(dòng)等單位，共同推進(jìn)“5G+數(shù)字電網(wǎng)”研究，并于2019年完成技術(shù)驗(yàn)證，計(jì)劃2020~2021年逐步推進(jìn)商用。

　　在頂層設(shè)計(jì)方面，比如：南方電網(wǎng)要建設(shè)一個(gè)什么樣的5G虛擬專網(wǎng)，運(yùn)營商的核心網(wǎng)該怎么布，到底控制面和用戶面在南方電網(wǎng)這邊怎么部署更好，以及冗余備份的方式等等，還有管理上存在哪些問題，目前南方電網(wǎng)跟運(yùn)營商已經(jīng)經(jīng)過了充分的溝通，初步達(dá)成了一些一致的意見。

　　目前，南方電網(wǎng)的5G+數(shù)字電網(wǎng)已經(jīng)取得了豐富的實(shí)踐成果。

　　首先，實(shí)現(xiàn)了切片端到端打通。拉通業(yè)內(nèi)首個(gè)5G SA切片端到端流程，支撐從售前、售中到售后的業(yè)務(wù)運(yùn)營，網(wǎng)絡(luò)切片從技術(shù)實(shí)現(xiàn)走向業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)。

　　第二，輸電領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)巡檢無人化。南方電網(wǎng)輸電線路總長(zhǎng)超30萬公里，電網(wǎng)公司的資產(chǎn)60%、70%是輸電線路，所以把輸電線路運(yùn)營好、管理好是很關(guān)鍵的技術(shù)，通過輸電線路前端圖像視頻采集、AI邊緣計(jì)算分析、告警低時(shí)延回傳，減小線 路故障險(xiǎn)情風(fēng)險(xiǎn)，提升巡線效率、提升電網(wǎng)可靠性，大幅度地提高勞動(dòng)的生產(chǎn)效率。

　　第三，變電領(lǐng)域日常業(yè)務(wù)無人化智能化。目前有變電站超過7500個(gè)，而這些變電站大部分是無人的，但是電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，變電站是一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。5G技術(shù)用在變電站里面，有很多的應(yīng)用場(chǎng)景，比如說巡檢機(jī)器人，無人機(jī)、電房里面的機(jī)器人，這些技術(shù)通過5G攝象頭的回傳，包括精準(zhǔn)AI的技術(shù)能夠大幅度地提升變電站的勞動(dòng)效率，據(jù)測(cè)算，使用了5G等新技術(shù)，變電效率至少提升了2.7倍。

　　第四，配電領(lǐng)域用5G授時(shí)CPE來解決配電網(wǎng)絡(luò)的差動(dòng)保護(hù)。配電一直是電網(wǎng)通信的一個(gè)短板，長(zhǎng)期以來，配網(wǎng)點(diǎn)多面廣，涉及到千家萬戶，所以說通信基本上是依靠運(yùn)營商，自己是很少有光纜建設(shè)的。南方電網(wǎng)在5G的探索方面，最重要的是用5G授時(shí)CPE來解決配電網(wǎng)絡(luò)的差動(dòng)保護(hù)，這是一個(gè)什么概念，電網(wǎng)里面有一個(gè)差動(dòng)保護(hù)，如果出了故障以后，能夠快速定位故障，同時(shí)能夠切除故障，這樣的話能夠大幅度的縮小停電范圍，提高用戶供電可靠性。

　　“今年8月份南方電網(wǎng)在深圳首先商用了第一款全球5G授時(shí)的CPE終端，成功商業(yè)試運(yùn)營，滿足了電網(wǎng)控制類業(yè)務(wù)毫秒級(jí)的低時(shí)延和微秒級(jí)的高精度授時(shí)，它的意義在于以前電網(wǎng)的控制業(yè)務(wù)是必須用有線來承載，包括國家層面的一些安全規(guī)定都必須用有線的方式來承載，用5G這種無線技術(shù)來承載電網(wǎng)的控制命令這是一個(gè)非常大的突破。”洪丹軻透露。

　　第五，用電領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自主選擇用電。這看起來簡(jiǎn)單，其實(shí)實(shí)施起來很有意思。洪丹軻解釋說：“用電領(lǐng)域涉及到千家萬戶，以前大家抄表，每家每戶都有電表，電網(wǎng)公司是一家抄兩次表，可能每個(gè)人一年一個(gè)月就交一次電費(fèi)。隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的推進(jìn)，我們要求電表的抄表的數(shù)量每15分鐘抄一次，一天要抄96個(gè)點(diǎn)的表，只有5G技術(shù)才能滿足這個(gè)要求，抄完表以后，用戶可能在手機(jī)上看什么時(shí)候電價(jià)是什么樣子，什么時(shí)候用電更合適，產(chǎn)生雙向互動(dòng)，這也是一個(gè)非常大的應(yīng)用。”

　　洪丹軻認(rèn)為，5G為電網(wǎng)帶來全方位升級(jí)，能大幅提升生產(chǎn)、運(yùn)營效率。首先，電網(wǎng)設(shè)備巡檢效率大幅提升。深圳供電局一份1330個(gè)檢查項(xiàng)目的巡 視表單，人工巡視原本需要3天時(shí)間，現(xiàn)在只需要1小時(shí)。巡視一回500千伏輸電線路，傳統(tǒng)人工巡視需要2個(gè)人巡視10天，現(xiàn)在用5G+無人機(jī)2 小時(shí)就可以完成。

　　其次，停電零感知。5G低時(shí)延特性有效承載配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)將故障隔離時(shí)間從秒級(jí)升級(jí)到毫秒級(jí)，大幅降低配網(wǎng)故障供電恢復(fù)時(shí)間。在深圳已實(shí)現(xiàn)輸變配典型業(yè)務(wù)應(yīng)用落地，未來將在南方電網(wǎng)五省區(qū)范圍內(nèi)陸續(xù)展開5G+數(shù)字電網(wǎng)應(yīng)用實(shí)踐。

　　“為了進(jìn)一步推動(dòng)南方電網(wǎng)勇于5G新基建的實(shí)踐，南方電網(wǎng)正與中國移動(dòng)合作，準(zhǔn)備在廣州的南沙建立一個(gè)103平方公里，進(jìn)行一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景全面的試點(diǎn)。技術(shù)驗(yàn)證，在2019年基本上完成了，沒有什么問題。還有一些業(yè)務(wù)的驗(yàn)證，希望能夠通過業(yè)務(wù)的驗(yàn)證，把各種業(yè)務(wù)類型的場(chǎng)景，由以前的一個(gè)點(diǎn)能夠變成一個(gè)面，來看看實(shí)際情況是怎么樣，希望在2021年的時(shí)候完成示范區(qū)內(nèi)50類業(yè)務(wù)的全場(chǎng)景的示范，”洪丹軻表示，“我們也希望通過南沙這個(gè)項(xiàng)目，把我們?cè)趹?yīng)用5G技術(shù)上可能遇到的一些問題能夠更好地展示出來。同時(shí)我們也希望能夠通過試點(diǎn)和移動(dòng)運(yùn)營商之間探討一下機(jī)制的問題。”

　　總的說來，洪丹軻認(rèn)為，“5G+數(shù)字電網(wǎng)”是創(chuàng)建全球競(jìng)爭(zhēng)力的世界一流電網(wǎng)亟需掌握的核心技術(shù)。下一步，南網(wǎng)電網(wǎng)公司將積極融入5G新基建應(yīng)用實(shí)踐工作，攜手各方，圍繞5G在數(shù)字電網(wǎng)領(lǐng)域的新技術(shù)、新模式、新應(yīng)用，充分發(fā)揮各自領(lǐng)域的資源優(yōu)勢(shì)，共同探索存在問題的解決方案，推動(dòng)5G技術(shù)與電網(wǎng)業(yè)務(wù)深度融合，打造“5G+數(shù)字電網(wǎng)”垂直行業(yè)應(yīng)用標(biāo)桿。