當前，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)帶來更多價值。同時，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)”將會帶來哪些巨變呢?9月23日，在華為全聯(lián)接大會2020的5G激發(fā)行業(yè)新價值峰會上，南方電網(wǎng)總調(diào)通信處處長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2.54億，占全國人口18.2%。同時2018年，南方電網(wǎng)正式成為3GPP全權(quán)會員代表(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)展趨勢是安全、可靠、綠色、高效，包括，實現(xiàn)電力生產(chǎn)、傳輸、消費各環(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)主動響應(yīng)系統(tǒng)運行需求、負荷側(cè)主動參與系統(tǒng)調(diào)節(jié);綜合調(diào)配能源的生產(chǎn)和消費，滿足新能源開發(fā)和多元用電需求;促進電力系統(tǒng)整體高效協(xié)調(diào)運行。南方電網(wǎng)要努力實現(xiàn)清潔友好發(fā)電、安全高效輸變電、靈活可靠配電、多樣互動用電的目標，為適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展趨勢，南方電網(wǎng)提出向智能電網(wǎng)運營商，能源產(chǎn)業(yè)價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，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，南方電網(wǎng)正在積極推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型。業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢主要包括以下四點。
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、風能、分布式儲能等;新業(yè)務(wù)包括充電樁、智能家居、網(wǎng)荷互動、遠程診斷等;新需求包括狀態(tài)監(jiān)測、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;基于全景感知和實時決策，實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲多類控制資源的協(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;控制點數(shù)量從十萬級向百萬級升級;控制時延從準實時向?qū)崟r升級;控制頻次由低頻向高頻升級。
第四，信息“采集”爆發(fā)式增長。電表與電網(wǎng)互動將產(chǎn)生海量非計量信息;采集頻次和實時性提高;各種智能傳感、態(tài)勢感知數(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)，光纜實現(xiàn)35kV及以上廠站、辦公場所/營業(yè)廳全覆蓋;配用電通信：配用電終端點多面廣，受限于配網(wǎng)光纜敷設(shè)成本高、投資大、運維難，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)，計量自動化業(yè)務(wù)使用無線公網(wǎng)占比99.34%，配電自動化業(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、中國移動等單位，共同推進“5G+數(shù)字電網(wǎng)”研究，并于2019年完成技術(shù)驗證，計劃2020~2021年逐步推進商用。
在頂層設(shè)計方面，比如：南方電網(wǎng)要建設(shè)一個什么樣的5G虛擬專網(wǎng)，運營商的核心網(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)跟運營商已經(jīng)經(jīng)過了充分的溝通，初步達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)取得了豐富的實踐成果。
首先，實現(xiàn)了切片端到端打通。拉通業(yè)內(nèi)首個5G SA切片端到端流程，支撐從售前、售中到售后的業(yè)務(wù)運營，網(wǎng)絡(luò)切片從技術(shù)實現(xiàn)走向業(yè)務(wù)實現(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邊緣計算分析、告警低時延回傳，減小線 路故障險情風險，提升巡線效率、提升電網(wǎng)可靠性，大幅度地提高勞動的生產(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，而這些變電站大部分是無人的，但是電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，變電站是一個很重要的環(huán)節(jié)。5G技術(shù)用在變電站里面，有很多的應(yīng)用場景，比如說巡檢機器人，無人機、電房里面的機器人，這些技術(shù)通過5G攝象頭的回傳，包括精準AI的技術(shù)能夠大幅度地提升變電站的勞動效率，據(jù)測算，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CPE來解決配電網(wǎng)絡(luò)的差動保護。配電一直是電網(wǎng)通信的一個短板，長期以來，配網(wǎng)點多面廣，涉及到千家萬戶，所以說通信基本上是依靠運營商，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CPE來解決配電網(wǎng)絡(luò)的差動保護，這是一個什么概念，電網(wǎng)里面有一個差動保護，如果出了故障以后，能夠快速定位故障，同時能夠切除故障，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授時的CPE終端，成功商業(yè)試運營，滿足了電網(wǎng)控制類業(yè)務(wù)毫秒級的低時延和微秒級的高精度授時，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。這看起來簡單，其實實施起來很有意思。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，可能每個人一年一個月就交一次電費。隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的推進，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個點的表，只有5G技術(shù)才能滿足這個要求，抄完表以后，用戶可能在手機上看什么時候電價是什么樣子，什么時候用電更合適，產(chǎn)生雙向互動，這也是一個非常大的應(yīng)用。”
洪丹軻認為，5G為電網(wǎng)帶來全方位升級，能大幅提升生產(chǎn)、運營效率。首先，電網(wǎng)設(shè)備巡檢效率大幅提升。深圳供電局一份1330個檢查項目的巡 視表單，人工巡視原本需要3天時間，現(xiàn)在只需要1小時。巡視一回500千伏輸電線路，傳統(tǒng)人工巡視需要2個人巡視10天，現(xiàn)在用5G+無人機2 小時就可以完成。
其次，停電零感知。5G低時延特性有效承載配網(wǎng)差動保護，實現(xiàn)將故障隔離時間從秒級升級到毫秒級，大幅降低配網(wǎng)故障供電恢復(fù)時間。在深圳已實現(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)用實踐。
“為了進一步推動南方電網(wǎng)勇于5G新基建的實踐，南方電網(wǎng)正與中國移動合作，準備在廣州的南沙建立一個103平方公里，進行一個應(yīng)用場景全面的試點。技術(shù)驗證，在2019年基本上完成了，沒有什么問題。還有一些業(yè)務(wù)的驗證，希望能夠通過業(yè)務(wù)的驗證，把各種業(yè)務(wù)類型的場景，由以前的一個點能夠變成一個面，來看看實際情況是怎么樣，希望在2021年的時候完成示范區(qū)內(nèi)50類業(yè)務(wù)的全場景的示范，”洪丹軻表示，“我們也希望通過南沙這個項目，把我們在應(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。同時我們也希望能夠通過試點和移動運營商之間探討一下機制的問題。”
總的說來，洪丹軻認為，“5G+數(shù)字電網(wǎng)”是創(chuàng)建全球競爭力的世界一流電網(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，共同探索存在問題的解決方案，推動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)用標桿。
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