中国电科院开通5G试验验证网络

电科院信息通信研究所总工程师汪洋 以5G助推泛在电力物联网建设

原标题:5G与电力的“那些事儿”

2019年5月27日

2019年7月10日

在第六届世界互联网大会·乌镇峰会期间,一款无人驾驶的5G电动微公交车亮相乌镇。这是全球第一款可以在开放道路混杂交通下自动驾驶的5G电动微公交车。跟随5G无人驾驶电动微公交一起亮相的还有5G电动公交车专用充电桩。

“5G验证试验现在开始。”5月21日9时,中国电力科学研究院有限公司试验人员同步通过5G网络完成电表数据的抄收和配电终端控制指令的下发,并实时回传结果。该院5G试验验证网络正式开通。
中国电科院联合中国联通,在1个月时间内完成了3个5G基站、2个4G基站、8套室分系统、传输设备及专线通道,以及精控、高清视频和智能巡检等业务环境的建设开通工作。试验网络覆盖中国电科院清河院区等,同时支持4G、5G非独立组网和5G独立组网的对比验证。
今年以来,国家电网有限公司大力推进泛在电力物联网建设。在国网互联网部的统一指导下,中国电科院牵头承担了公司5G关键技术及应用技术攻关建设任务。中国电科院充分利用各专业优势资源,依托能源互联网技术研究院,成立了5G试验验证专项工作组,明确试验网络环境建设、业务验证环境建设及测试验证责任单位,为专项工作的高效实施打下基础。
下一步,中国电科院将联合中国联通共同开展5G网络性能、网络切片、网络安全及业务综合承载性能技术验证工作,为泛在电力物联网网络层技术选型、网络规划设计、设备定制开发、电力业务接入和创新应用提供依据。双方还将共同探索网络切片租赁、公专融合组网应用、基础资源互补共享、基站共建共享等网络建设运营模式。来源:国家电网报

今年无疑是5G商用元年。6月6日,工业和信息化部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G牌照。这意味着中国成为继美国、韩国、英国后第四个5G商用国。

自5G概念提出以来,因其与电力的紧密联系而被业内人士关注。而国家电网公司今年明确提出建设“三型两网”,5G技术在电力行业各领域的应用逐步显现,其技术特性、电能需求、应用领域等正在改变和影响着电力生产运营模式。

根据中国信息通信研究院发布的《5G产业经济贡献》预测,2020至2025年,我国5G商用直接带动的经济总产出可达10.6万亿元,5G将直接创造超过300万个就业岗位。

关键技术

今年无疑也是泛在电力物联网建设元年。年初,国家电网有限公司创造性提出“三型两网、世界一流”的战略目标。其后不久,公司又召开会议进一步部署,强调当前最紧迫、最重要的任务是加快泛在电力物联网建设。

作为5G前沿技术的一大重要分支,5G切片技术在电力行业存在十分丰富的应用场景,具体包括智能分布式FA、低压用电信息采集、毫秒级精准负荷控制以及能源互联网的分布式电源。这些应用场景都是电力行业的刚需,而5G网络的超低时延、超低能耗、超低成本、高移动性、高带宽等网络能力均能够满足电力业务的实际需要。

5G商用将大力推动泛在电力物联网建设,全面提升电网的全息感知、泛在连接、开放共享、融合创新的能力。5G在推进泛在电力物联网建设方面具体有哪些应用?未来电网运营管理将会出现哪些新变化?本刊专访了中国电力科学研究院有限公司信息通信研究所总工程师汪洋。

随着5G技术的成熟应用和物联网的快速发展,能源行业将能够构建起数百亿电力设备和终端互联互通、数据毫秒级实时传输的能源物联网,对分布式电网发展将起到极大推动。凭借传感器、云计算、大数据分析以及低成本的电池系统,若干分布式电网
(微电网)可以自动运行,传统的电力消费者将成为电力生产者,实现电能的自给自足。多个微电网之间可以通过集中式电网有机连接、集中调配控制,实现微网内及整个电网的平衡和最优化配置,也可以通过物联网技术互相连接,整合多分散式的能源、分散式的储能以及分散式的用能,互相调剂余缺,提高能源供应可靠性和利用效率。当分布式电网普及后,集中式电网将受到较大冲击,从电能的主要提供者转变为供电可靠性的保障者,通过发展自动化的本地即时控制技术,确保故障情况下的本地重新配置和电力供应稳定。

《国家电网》:5G 技术在泛在电力物联网领域有哪些典型的应用?

5G基站电力消耗

汪洋:4G时代推动人与人的连接,5G时代将实现人与物、物与物的连接,一个真正的万物互联时代即将到来。

5G设施对能源的要求较高。此外,5G要保证其高速率,就必须通过更高的频段来承载,而高频信号的波长更短,穿透力更弱,这使得5G单基站覆盖面积相比4G要小。也就是说,5G基站的建设密度要比4G基站大。

目前,5G技术在泛在电力物联网中的应用处于探索及试点验证阶段,尚无大规模商用。从应用场景来说,主要有三大方面:超大带宽类应用,如4K高清视频监控及无人机巡检;高可靠低时延类应用,适用于对通信时延及可靠性要求较高的控制类电力业务,如配网差动保护;海量连接类应用,适用于电网中传感器数据采集等物联网数据采集类应用,如用电信息采集、移动信息采集等。根据泛在电力物联网建设的要求和不同电力业务的通信需求,我们围绕5G在电力的三大应用场景,开展了有关业务应用5G网络承载的实验及外场测试工作。此外,中国电科院与中国移动成立了无线移动通信与能源互联网联合创新实验室。同时,与中国移动组成5G网络切片工作组,在2018年世界移动大会上发布了5G网络切片白皮书。目前已申请相关专利10项,行业及企业标准2项。

根据中国铁塔的报告,5G基站单系统的典型功耗分别为:华为3500W,中兴3255W,大唐4940W,而一般4G的单系统功耗仅为1300W,5G是4G的4倍。且5G基站的覆盖面积远小于4G基站,如果要实现相同面积的覆盖,5G基站的数量至少是4G的3倍,如此一叠加,5G耗电量将是4G的12倍。

《国家电网》:公司5G电力切片技术研发进展情况怎么样?

光大证券发布的测算5G基站运行对于用电量影响的研报则认为:

汪洋:公司在5G电力切片相关技术的研究上处于世界领先水平。去年年底,公司联合中国电信、华为公司发布了国内首个5G切片应用场景白皮书《5G网络切片使能智能电网》,提出了面向行业应用的差异化、自动按需构建、相互隔离的5G定制切片需求。今年4月,全球首个基于最新3GPP标准5G
SA网络的电力切片已经在南京完成测试。依托5G网络的毫秒级低时延能力,5G电力切片将增强电网与电力用户之间的双向互动,有效提升对于电网末端的精准管理能力,从而在突发电网负荷超载的情况下,做到优先保障最敏感负荷单元的不间断持续供电,提升电网安全性,以及电网实时管控与应急抢修能力。

短期影响。预计2019年年内5G基站的陆续投运对全社会用电量的增量贡献不超过0.2%,而4G基站对2019年全社会用电量的增量贡献约1.1-1.6%。从短期来看,5G基站对用电量的贡献低于4G基站,5G基站建成投运对于全社会用电量的增长影响不明显。

《国家电网》:5G电力切片技术还有哪些亟待解决的难题?

中长期影响。预计5G基站对2023年全社会用电量的增量贡献约1.2-3.7%。定性的说,5G基站大规模建成投运将有效拉动全社会用电量增长,其拉动效果将取决于5G基站建设进度及单站用电能耗等因素。

汪洋:相对于5G网络切片技术,5G电力切片应具备特定行业应用的特殊性,需满足不同电力业务的多种通信需求,同时,还要确保信息安全及运行稳定。5G电力切片对于隔离性、安全性和稳定性的要求更加苛刻。

以上仅为根据5G基站数量以及基站能耗进行的静态敏感性测算。事实上,5G对电力需求的影响将广泛的体现在核心网和IDC的运行、各种新型应用场景、商业模式以及衍生出的海量数据的传输、处理上。

以电网对切片业务的隔离性要求为例。电网对业务隔离要求非常高,既要有接入侧和传输侧的隔离方案,还要在核心网侧构建基于全虚拟化的架构,实现基于虚机与容器等不同层级和颗粒的隔离方式。

5G+电力事件时间轴

当前研发的难点主要集中在三方面:采用什么样的模式与电信运营商开展5G电力切片合作;如何分配网络资源以确保切片资源分配,并保证电力业务对通信性能、安全以及稳定性的更高要求;如何保证5G切片能够提供接入网、传输网、核心网的端到端质量协同和保障方案。目前,中国电科院已经开展了5G电力切片技术适配和应用研究,重点对5G电力切片承载多种类电力业务时的隔离性及安全性开展测试验证。此外,我们与国内三大电信运营商和华为、中兴、大唐等设备企业开展合作,创新研究5G电力切片的资源动态分配技术,从而保证端到端的业务服务质量及不同业务的隔离性。

2017年9月15日

《国家电网》:5G技术对电力系统未来的发展有哪些影响?

中国电信、国家电网与华为联合发力5G切片电力行业应用。三方在项目中将充分发挥各自的技术、产业、市场优势,面向配电自动化、用电信息采集等场景,开展联合技术研发和测试,推动相关技术、标准、产品的成熟,验证通信和电力跨产业合作的应用场景,推动合作共赢产业生态的构建。

汪洋:5G与大数据、人工智能等新一代信息通信技术的深度结合将从更深层次改变电网的形态甚至是生产服务的理念,促进电网从生产端到用户端单向流动的传统电网,向电力企业与用户双向互动的能源互联网加速升级。因此,可以预见,5G技术将推动电网从传统的能源供应商向基于大数据的综合能源服务商转变成为可能。

2018年4月24日、25日

相信,5G技术的应用和公司泛在电力物联网建设不断加快,将大大推动电网传统业务形态和服务模式的转型升级,特别是在工业互联网和车联网等新兴领域的带动下,将为公司发展带来新的机遇。来源:《国家电网》杂志

国家电网、南方电网分别与中国铁塔公司签署战略合作协议,开启“共享铁塔”的全新合作模式,这标志着电力、通信两大行业间资源共享取得突破性进展。

一是利用密布全国城乡和公路铁路沿线的电力杆塔用于通信建设,可以促进电信网络广覆盖、快覆盖,大大缩短施工周期,提高通信基站建设效率,降低通信基站建设成本,有力支撑4G网络深度覆盖和5G网络快速部署;

二是可以促进电网企业盘活资源和提高效益,有利于国有资产保值增值和放大功能;三是有效减少新增通信铁塔基站占用土地资源及其对环境的影响。

2018年6月27日

中国移动、南方电网、华为联合发布了《5G助力智能电网应用白皮书》。