5G賦能未來(lái)電力

5G改變社會(huì)，電力點(diǎn)亮未來(lái)。5G如何賦能智慧電網(wǎng)？應(yīng)用場(chǎng)景有哪些？主要挑戰(zhàn)在哪里？從技術(shù)創(chuàng)新到商業(yè)落地如何穿越？這些問(wèn)題催生了這份報(bào)告的誕生。

從2014年開(kāi)啟5G場(chǎng)景需求的制定、技術(shù)研發(fā)和測(cè)試驗(yàn)證工作，到2018年全面開(kāi)展5G規(guī)模試驗(yàn)，再到2019年實(shí)現(xiàn)5G試點(diǎn)商用和2020年全面商用，5G價(jià)值體現(xiàn)由實(shí)驗(yàn)室走向垂直行業(yè)應(yīng)用，賦予各個(gè)行業(yè)完善現(xiàn)有產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、服務(wù)提升和開(kāi)拓新業(yè)務(wù)的更多可能性。

據(jù)估算，到2026年，5G將為全球十個(gè)主要產(chǎn)業(yè)帶來(lái)1.3萬(wàn)億美元的數(shù)字化市場(chǎng)規(guī)模，其中能源/公用事業(yè)（水、電、燃?xì)獾龋┱急雀哌_(dá)19%，市場(chǎng)規(guī)模約為2500億美元。電力行業(yè)無(wú)疑是5G垂直應(yīng)用的重點(diǎn)賽道和風(fēng)口之一，5G通信特點(diǎn)與電力通信需求高度契合，在智慧電網(wǎng)的各大應(yīng)用場(chǎng)景中，5G均可充分賦能，5G能為電力行業(yè)帶來(lái)深遠(yuǎn)的社會(huì)影響，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

在這樣的背景下，國(guó)家電網(wǎng)全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院（簡(jiǎn)稱(chēng)“聯(lián)研院”）與德勤中國(guó)共同撰寫(xiě)本報(bào)告。

一、5G驅(qū)動(dòng)未來(lái)電力

未來(lái)大部分的電力場(chǎng)景將搭建在能源互聯(lián)網(wǎng)之上，能量像信息一樣在網(wǎng)絡(luò)中隨時(shí)隨地產(chǎn)生和共享，其發(fā)展呈現(xiàn)出新的趨勢(shì)和特征：發(fā)電清潔友好，融合多種清潔分布式電源，融合儲(chǔ)能和電動(dòng)汽車(chē)，融合分散可靠負(fù)荷，具備清潔低碳、網(wǎng)源協(xié)同、靈活高效的特征；輸變電安全高效，具備態(tài)勢(shì)感知、柔性可靠、協(xié)調(diào)優(yōu)化的特征；配電靈活可靠，具備可觀可控、開(kāi)放兼容、經(jīng)濟(jì)適用的特征；用電多樣互動(dòng)，具備多元友好、雙向互動(dòng)、靈活多樣、節(jié)約高效的特征。

通信技術(shù)是各項(xiàng)數(shù)字技術(shù)在電力行業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)，是發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)支撐。目前，電網(wǎng)可以通過(guò)不同類(lèi)型的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)，但日益多樣化的電力需求需要一個(gè)更精密、包容和創(chuàng)新的系統(tǒng)以滿(mǎn)足海量設(shè)備互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)傳輸。

圖1 到2026年5G將帶動(dòng)1.3萬(wàn)億美元產(chǎn)業(yè)數(shù)字化市場(chǎng)規(guī)模

表1 5G通信特點(diǎn)與電力通信系統(tǒng)需求高度契合

（一） 從電力行業(yè)看5G

5G定義的三大場(chǎng)景——增強(qiáng)移動(dòng)帶寬（eMB B）、超可靠低時(shí)延通信（uRLLC）和大規(guī)模機(jī)器通信（mMTC），具備超高帶寬、超低時(shí)延、超大連接的技術(shù)特點(diǎn)，在電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度，以及應(yīng)急通信各個(gè)環(huán)節(jié)，均可發(fā)揮重要作用，能夠深刻變革電力通信網(wǎng)，全面提升電力信息化水平。據(jù)估算，到2026年，5G將為全球十個(gè)主要產(chǎn)業(yè)帶來(lái)1.3萬(wàn)億美元的數(shù)字化市場(chǎng)規(guī)模，其中能源產(chǎn)業(yè)/公用事業(yè)（水、電、燃?xì)獾龋┱急茸罡邽?9%1，約為2500億美元。

（1）5G通信特點(diǎn)與電力通信網(wǎng)絡(luò)需求高度契合

5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的峰值速率、區(qū)域速率、邊緣速率，都比4G大幅提高。5G峰值速率最高可達(dá)20Gbps，滿(mǎn)足高清視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)等數(shù)據(jù)的大量傳輸。5G的通信時(shí)延比4G少一個(gè)數(shù)量級(jí)，空中接口的時(shí)延在1ms左右，因此為電力差動(dòng)保護(hù)、精準(zhǔn)切負(fù)荷等超低時(shí)延業(yè)務(wù)應(yīng)用創(chuàng)造了條件。5G網(wǎng)絡(luò)容量更大，每平方公里能夠連接100萬(wàn)個(gè)終端，包括智能家電和各種智能終端，能夠滿(mǎn)足電力物聯(lián)網(wǎng)的海量智能終端的接入需求。5G技術(shù)通過(guò)通信原理的優(yōu)化，會(huì)降級(jí)傳感器或節(jié)點(diǎn)的能耗，不需要對(duì)通信設(shè)備進(jìn)行更換電池或者充電，給萬(wàn)物互聯(lián)提供了很好的技術(shù)條件。

（2）5G 特點(diǎn)與智能電網(wǎng)性能高度匹配

基于5 G 的智能電網(wǎng)將充分支持分布式新能源、分布式儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車(chē)、大功率電動(dòng)智能機(jī)器等各種新型電器進(jìn)入家庭、商業(yè)建筑、工廠和園區(qū)，為滿(mǎn)足個(gè)性化、多樣化、市場(chǎng)化的能源供應(yīng)服務(wù)提供連接的橋梁。5G為電力終端接入網(wǎng)提供了泛在、靈活、低成本、高質(zhì)量的全新技術(shù)選擇，為打造更加安全、可靠、綠色、高效的智能電網(wǎng)提供了強(qiáng)大的基礎(chǔ)能力。5G+智能電網(wǎng)不僅能夠大幅降低用戶(hù)平均停電時(shí)間、有效提升供電可靠性和管理效率；同時(shí)可以極大地豐富和擴(kuò)展電網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，降本增效，助力電網(wǎng)向綜合能源服務(wù)商轉(zhuǎn)型，為用戶(hù)提供更好的電力綜合服務(wù)。在為用戶(hù)供電服務(wù)方面，其電能質(zhì)量、響應(yīng)速度、服務(wù)內(nèi)容均將因5G而發(fā)生重要變化。因5G而全面實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的有關(guān)業(yè)務(wù)，將大幅提升電力系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，基于5G的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和治理，也將減少因供電引起的故障或失效，用戶(hù)的服務(wù)響應(yīng)速度也將十分迅捷，新能源報(bào)裝、電動(dòng)充電樁報(bào)裝、電費(fèi)結(jié)算、賬單查詢(xún)、精確到分鐘級(jí)的用電查詢(xún)都將十分快捷方便。

（二）全球及中國(guó)5G+電力行業(yè)發(fā)展

目前全球已有42個(gè)國(guó)家和地區(qū)部署5G商用，386家運(yùn)營(yíng)商已宣布對(duì)5G進(jìn)行投資，81家運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)推出了一項(xiàng)或多項(xiàng)支持3GPP標(biāo)準(zhǔn)的5G服務(wù)。

（1）標(biāo)準(zhǔn)制定

標(biāo)準(zhǔn)化將確保連入5G網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)設(shè)備和解決方案的互操作性和網(wǎng)絡(luò)安全。3GPP（第三代合作伙伴計(jì)劃）是最重要的5G標(biāo)準(zhǔn)制定國(guó)際組織，重點(diǎn)覆蓋交通、能源等重點(diǎn)通信垂直應(yīng)用行業(yè)相關(guān)單位。該組織目前已成功吸納中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通三大電信運(yùn)營(yíng)商及華為、中興主要通信設(shè)備制造商等來(lái)自40多個(gè)國(guó)家的500家會(huì)員單位。中國(guó)電科院（國(guó)網(wǎng)能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究院）于2020年4月成功加入3GPP國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，標(biāo)志著電力企業(yè)在參與5G國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定方面邁出重要步伐。

2020年8月，由中國(guó)電信牽頭并聯(lián)合國(guó)家電網(wǎng)、中國(guó)南方電網(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，以及海內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商等28家成員單位提交的5G智能電網(wǎng)研究項(xiàng)目在3GPP R18（第18版）標(biāo)準(zhǔn)中成功立項(xiàng)。該項(xiàng)目研究范圍包括傳統(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)。是第一次定義5G+智能電網(wǎng)端到端標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)，為5G+智能電網(wǎng)的快速發(fā)展奠定標(biāo)準(zhǔn)框架和平臺(tái)。

（2）商用部署

全球各國(guó)高度重視5G發(fā)展。歐盟將發(fā)展5G作為構(gòu)建“單一數(shù)字市場(chǎng)”的關(guān)鍵舉措，計(jì)劃2020年底在所有成員國(guó)部署5G，重點(diǎn)放在5G垂直行業(yè)如汽車(chē)、醫(yī)療及電力領(lǐng)域的應(yīng)用。美國(guó)5G發(fā)展規(guī)劃主要圍繞美國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商開(kāi)展，截至目前AT&T和T-Mobile已宣布實(shí)現(xiàn)全美境內(nèi)的5G網(wǎng)絡(luò)低頻段覆蓋。美國(guó)5G規(guī)劃重點(diǎn)在于建立共通的5G軟件標(biāo)準(zhǔn)，使之適用于任何5G硬件設(shè)備，以擺脫對(duì)5G設(shè)備商的依賴(lài)；目前考慮使用美國(guó)公司包括戴爾、微軟、AT&T作為發(fā)展美國(guó)5G基礎(chǔ)設(shè)施的主導(dǎo)者。2020年3月日本三大電信運(yùn)營(yíng)商相繼推出5G服務(wù)，標(biāo)志日本正式進(jìn)入5G時(shí)代。韓國(guó)已經(jīng)在2018年平昌冬奧會(huì)期間開(kāi)展5G NSA預(yù)商用試驗(yàn)，并在2019年3月開(kāi)始商用部署。中國(guó)自2014年便開(kāi)始5G場(chǎng)景需求的制定、技術(shù)研發(fā)和測(cè)試驗(yàn)證工作，2018年全面開(kāi)展5G規(guī)模試驗(yàn)，2019年實(shí)現(xiàn)5G試商用，2020年實(shí)現(xiàn)全面商用。

2020年是中國(guó)5G建設(shè)的關(guān)鍵年。三大運(yùn)營(yíng)商計(jì)劃年底建成55萬(wàn)個(gè)5G基站，其中中國(guó)移動(dòng)計(jì)劃目標(biāo)是30萬(wàn)個(gè)，中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信計(jì)劃聯(lián)合建設(shè)25萬(wàn)個(gè)5G基站。然而根據(jù)運(yùn)營(yíng)商前三季度財(cái)報(bào)，5G建網(wǎng)任務(wù)現(xiàn)已超額完成，SA核心網(wǎng)覆蓋31個(gè)省區(qū)市所有地級(jí)以上城市。據(jù)工信部數(shù)據(jù)，至2020年9月底，全國(guó)累計(jì)開(kāi)通5G基站69萬(wàn)個(gè)，超過(guò)全球總數(shù)的75%，連接用戶(hù)數(shù)超過(guò)1.6億，行業(yè)應(yīng)用的基站數(shù)超過(guò)3.2萬(wàn)個(gè)，涌現(xiàn)出數(shù)據(jù)采集和感知、高清視頻、機(jī)器視覺(jué)、精準(zhǔn)遠(yuǎn)程操控、現(xiàn)場(chǎng)輔助、數(shù)字孿生等典型應(yīng)用場(chǎng)景。

（3）產(chǎn)業(yè)落地

2020年3月，工信部與國(guó)家發(fā)改委印發(fā)《關(guān)于組織實(shí)施2020年新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程（寬帶網(wǎng)絡(luò)和5G領(lǐng)域）的通知》，明確提出了重點(diǎn)支持面向智能電網(wǎng)等七大領(lǐng)域的5G創(chuàng)新應(yīng)用。通知指出在面向智能電網(wǎng)的5G新技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用方面，將基于5G新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及智能電網(wǎng)場(chǎng)景，開(kāi)展5G端到端網(wǎng)絡(luò)切片及資源調(diào)度系統(tǒng)研發(fā)，研發(fā)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵設(shè)備和原型系統(tǒng)，提供融合5G技術(shù)的智能電網(wǎng)整體解決方案。

在國(guó)家政策指引下，各地紛紛提出了5G智能電網(wǎng)建設(shè)計(jì)劃，雄安、內(nèi)蒙古、云南、海南等地紛紛啟動(dòng)5G智能電網(wǎng)建設(shè)。以雄安為例，5G正在與電網(wǎng)工程建設(shè)深度融合，現(xiàn)已開(kāi)展基于5G網(wǎng)絡(luò)的電力業(yè)務(wù)適配性試點(diǎn)驗(yàn)證工作，選取配電自動(dòng)化、用電信息采集業(yè)務(wù)進(jìn)行了業(yè)務(wù)承載性能測(cè)試。此外，國(guó)內(nèi)首個(gè)基于SA（獨(dú)立組網(wǎng)）架構(gòu)的“5G+MEC（移動(dòng)邊緣計(jì)算）”電力保護(hù)物聯(lián)示范工程于2020年10月在雄安正式投運(yùn)，核心技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

電網(wǎng)公司是5G智能電網(wǎng)技術(shù)攻關(guān)及工程實(shí)踐的引領(lǐng)者和主導(dǎo)者。國(guó)家電網(wǎng)開(kāi)展了廣泛的5G業(yè)務(wù)研究和應(yīng)用實(shí)踐，主要在5G智能電網(wǎng)架設(shè)、控制類(lèi)業(yè)務(wù)如配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)、移動(dòng)巡檢類(lèi)業(yè)務(wù)如視頻交互上著力。國(guó)網(wǎng)青島供電公司、中國(guó)電信青島分公司和華為公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的青島5G智能電網(wǎng)項(xiàng)目一期工程于2020年7月正式交付投產(chǎn)。據(jù)報(bào)道，此項(xiàng)目既實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)對(duì)配電線(xiàn)路故障在幾十毫秒內(nèi)自動(dòng)切除，又通過(guò)削峰填谷電源節(jié)省5G單基站電耗20%，緩解“功耗過(guò)高”這一困擾5G運(yùn)營(yíng)的最大難題。南方電網(wǎng)也積極開(kāi)展了試點(diǎn)和應(yīng)用合作，重點(diǎn)攻克5G智能電網(wǎng)的控制類(lèi)業(yè)務(wù)如配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)。南方電網(wǎng)與中國(guó)移動(dòng)在廣州市南沙區(qū)明珠灣區(qū)域建立最大5G智能電網(wǎng)應(yīng)用示范區(qū)，應(yīng)用場(chǎng)景達(dá)54個(gè)，目前已完成上線(xiàn)業(yè)務(wù)14個(gè)。

與此同時(shí)，運(yùn)營(yíng)商也加快了與電力行業(yè)開(kāi)展5G合作的步伐，進(jìn)行了一系列5G賦能電力行業(yè)的實(shí)踐。實(shí)踐橫跨控制類(lèi)業(yè)務(wù)如精準(zhǔn)負(fù)荷控制和配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)，采集類(lèi)業(yè)務(wù)如用電信息采集，以及移動(dòng)巡檢類(lèi)業(yè)務(wù)。此外，一些電力設(shè)備企業(yè)也蓄勢(shì)待發(fā)，積極入場(chǎng)，與通訊設(shè)備企業(yè)進(jìn)行深度合作。

二、5G電力行業(yè)主要應(yīng)用場(chǎng)景

5G在電力行業(yè)主要有四大應(yīng)用場(chǎng)景，分別為控制類(lèi)業(yè)務(wù)、采集類(lèi)業(yè)務(wù)、移動(dòng)應(yīng)用類(lèi)業(yè)務(wù)、以及以多站融合為代表的電網(wǎng)新型業(yè)務(wù)。在控制類(lèi)業(yè)務(wù)中，5G技術(shù)將優(yōu)化能源配置，避免大面積停電以影響企業(yè)和居民用電，同時(shí)也將滿(mǎn)足于配電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)應(yīng)用。在采集類(lèi)業(yè)務(wù)中，5G將推動(dòng)收集和提供整個(gè)系統(tǒng)的原始用電信息。在移動(dòng)應(yīng)用類(lèi)業(yè)務(wù)中，5G預(yù)防安全事故和環(huán)境污染，減少人工巡檢工作量，在未來(lái)可進(jìn)行簡(jiǎn)單的帶電操作。在多站融合業(yè)務(wù)中，5G技術(shù)將推進(jìn)平臺(tái)型、共享型企業(yè)建設(shè)。

（一）控制類(lèi)業(yè)務(wù)

電網(wǎng)控制類(lèi)對(duì)通信需求的典型特征是低時(shí)延、高可靠、安全性要求高，適合5G技術(shù)體制下的uRRLC應(yīng)用場(chǎng)景，典型的業(yè)務(wù)有精準(zhǔn)切負(fù)荷控制業(yè)務(wù)和配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)業(yè)務(wù)。

1、精準(zhǔn)負(fù)荷控制

（1）應(yīng)用場(chǎng)景

精準(zhǔn)負(fù)荷控制技術(shù)是指當(dāng)多直流饋入電網(wǎng)發(fā)生多直流連續(xù)換相失敗和故障導(dǎo)致直流閉鎖、受端電網(wǎng)有功大幅缺額、頻率急劇下降時(shí)，根據(jù)直流損失功率的大小通過(guò)精準(zhǔn)控制分散性海量電力用戶(hù)可中斷負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與電源、負(fù)荷友好互動(dòng)，達(dá)到電力供需瞬時(shí)平衡，支撐能源大范圍優(yōu)化配置，避免了大面積停電的發(fā)生，將電網(wǎng)損失降至最小，對(duì)企業(yè)和居民用電的影響降至最低。

基于5G 通信網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)由業(yè)務(wù)終端、需求響應(yīng)終端、通信網(wǎng)絡(luò)和主站系統(tǒng)構(gòu)成。其中，業(yè)務(wù)終端通過(guò)本地網(wǎng)絡(luò)接入樓宇需求響應(yīng)終端，需求響應(yīng)終端通過(guò)5G 通信網(wǎng)絡(luò)接入需求響應(yīng)系統(tǒng)主站，具體應(yīng)用場(chǎng)景如圖2所示。

（2）通信需求

精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)需快速恢復(fù)大電網(wǎng)供需平衡、確保電網(wǎng)頻率在直流閉鎖故障發(fā)生后約650毫秒內(nèi)恢復(fù)至正常值（50Hz），因此主站至終端的切負(fù)荷指令通信通道傳輸時(shí)延不能超過(guò)50毫秒。精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)整組動(dòng)作時(shí)延越少，恢復(fù)電網(wǎng)故障就越快。因此，對(duì)通信的時(shí)延是越低越好。對(duì)通信的需求中，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)時(shí)延、可用性、安全性、可靠性。具體通信需求如下：

帶寬：＜256Kbps。

時(shí)延：控制主（子）站到終端時(shí)延≤50ms。

通信可靠性：＞99.999%。

連接密度：＜1000個(gè)/百km2。

網(wǎng)絡(luò)切片：端到端硬切片，獨(dú)享切片資源。

安全：強(qiáng)安全需求，要求資源獨(dú)享，物理隔離。

授時(shí)精度：＜10μs。

通信方式：主從方式，永久在線(xiàn)，連續(xù)高頻通信。

圖2 基于5G 通信網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)負(fù)荷控制業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景

2、配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)業(yè)務(wù)

（1）應(yīng)用場(chǎng)景

配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)技術(shù)作為一種在高壓輸電網(wǎng)中成熟應(yīng)用的電網(wǎng)技術(shù)，可以很好地解決分布電源接入對(duì)配電網(wǎng)帶來(lái)的諸多困擾。其原理是配電差動(dòng)保護(hù)終端比較兩端或多端同時(shí)刻電流值（矢量），當(dāng)電流差值超過(guò)整定值時(shí)判定為故障發(fā)生，斷開(kāi)其中的斷路器或開(kāi)關(guān)，執(zhí)行差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)故障的精確定位和隔離。

隨著大規(guī)模分布式新能源接入配電網(wǎng)，電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷出現(xiàn)快速增長(zhǎng)，用戶(hù)供需互動(dòng)日益頻繁，配電網(wǎng)的源、網(wǎng)、荷因其更強(qiáng)的時(shí)空不確定性呈現(xiàn)出常態(tài)化的隨機(jī)波動(dòng)和間歇性，配電網(wǎng)的雙向潮流、多源故障等諸多問(wèn)題日益凸顯。針對(duì)配電網(wǎng)多諧波、強(qiáng)噪聲的系統(tǒng)特征，采用高精度、微型化同步相量測(cè)量裝置（PMU），滿(mǎn)足于配電網(wǎng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)應(yīng)用。

配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)一般由下列層次組成：配電主站、配電子站（常設(shè)在變電站內(nèi)，可選配）、配電遠(yuǎn)方終端（FTU、DTU、TTU等）和通信網(wǎng)絡(luò)。配電主站負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)配電系統(tǒng)建模、實(shí)時(shí)監(jiān)控和時(shí)鐘同步；配電管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拓?fù)鋭?dòng)態(tài)分析，將拓?fù)渥兓瘮?shù)據(jù)傳遞給各個(gè)DTU或FTU終端，同時(shí)對(duì)各終端的差動(dòng)保護(hù)功能動(dòng)態(tài)分析，并決定其保護(hù)功能投入/退出狀態(tài)。而配網(wǎng)差動(dòng)保護(hù)作為配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，DTU和FTU負(fù)責(zé)將各自采樣數(shù)據(jù)和跳閘信息傳遞給相鄰的終端，并收集相鄰終端的采樣數(shù)據(jù)和運(yùn)行信息，通過(guò)差動(dòng)保護(hù)算法對(duì)故障進(jìn)行快速響應(yīng)。其特點(diǎn)就是速度快、可動(dòng)態(tài)適應(yīng)、故障判別可靠等，具體應(yīng)用場(chǎng)景如圖3所示。

（2）通信需求

差動(dòng)保護(hù)對(duì)電流差值的判斷需基于同一時(shí)刻的電流值，要求相互關(guān)聯(lián)的兩個(gè)或多個(gè)差動(dòng)保護(hù)終端必須保證時(shí)間同步，其時(shí)間同步精度＜10μs，交互信息的傳輸時(shí)延最大不超過(guò)12ms（peer to peer的最大時(shí)延），對(duì)通信的需求中，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)時(shí)延、可用性、可靠性。具體通信需求如下：

帶寬：＜10Mbps。

時(shí)延：業(yè)務(wù)系統(tǒng)端到端≤15ms，通信系統(tǒng)端到端≤10ms。

通信可靠性＞99.999%。

連接密度：＜1000個(gè)/百km2。

網(wǎng)絡(luò)切片：端到端硬切片，獨(dú)享切片資源。

安全：強(qiáng)安全需求，要求資源獨(dú)享，物理隔離。

授時(shí)精度：＜10μs。

通信方式：多方通信，主從（自動(dòng)化業(yè)務(wù)）、設(shè)備到設(shè)備；永久在線(xiàn)，連續(xù)高頻通信。

圖3 基于5G的差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)架構(gòu)

（二）采集類(lèi)業(yè)務(wù)

電網(wǎng)采集類(lèi)業(yè)務(wù)對(duì)通信需求的典型特征是點(diǎn)多面廣，有線(xiàn)通信方式覆蓋難度大，對(duì)通信時(shí)延要求不高，適合5G技術(shù)體制下的mMTC應(yīng)用場(chǎng)景，典型的業(yè)務(wù)有用電信息采集等。

（1）用電信息采集業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景

用電信息采集業(yè)務(wù)可實(shí)現(xiàn)用電信息的自動(dòng)采集、計(jì)量異常監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、用電分析和管理等功能，用電信息采集系統(tǒng)由主站、遠(yuǎn)程及本地通道、集中器和采集器/電表組成，用電信息采集的數(shù)據(jù)流向包括上行和下行兩類(lèi)。上行數(shù)據(jù)流是指低壓工商業(yè)、居民用戶(hù)和公配變用戶(hù)的電能表數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)采集器（可選）上傳到集中器，集中器經(jīng)上行通信通道傳到用電信息采集系統(tǒng)主站；專(zhuān)變用戶(hù)電能表的數(shù)據(jù)上傳到專(zhuān)變終端，專(zhuān)變終端經(jīng)上行通道傳到用電信息采集系統(tǒng)主站。終端多部署于樓道、屋檐及小區(qū)配電房等，部分位于地下室。

用電信息采集系統(tǒng)在邏輯上分為主站層、通信信道層、采集設(shè)備層三個(gè)層次。主站層又分為營(yíng)銷(xiāo)采集業(yè)務(wù)應(yīng)用、前置采集平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理三大部分。業(yè)務(wù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯；數(shù)據(jù)采集負(fù)責(zé)采集終端的用電信息，并負(fù)責(zé)協(xié)議解析；控制執(zhí)行是業(yè)務(wù)終端執(zhí)行控制操作；前置機(jī)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)終端進(jìn)行通信管理和調(diào)度。通信信道層是主站和采集設(shè)備的紐帶，提供有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)通信信道，為主站和終端的信息交互提供鏈路基礎(chǔ)。主要有：光纖專(zhuān)網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)公網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)、中壓電力線(xiàn)載波等通信方式。采集設(shè)備層是用電信息采集系統(tǒng)的信息底層，負(fù)責(zé)收集和提供整個(gè)系統(tǒng)的原始用電信息。具體應(yīng)用場(chǎng)景如圖4所示。

（2）通信需求

用電數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)根據(jù)不同用戶(hù)的通信速率不低于1.05Kbps，對(duì)于負(fù)荷控制指令，傳輸速率不低于2.5Kbps。具體通信需求如下：

帶寬：上行＜2Mbps，下行＜1Mbps。

時(shí)延：公變/專(zhuān)變檢測(cè)、低壓集抄＜3 s，精準(zhǔn)費(fèi)控＜200ms。

通信可靠性： ＞99.99%。

連接密度：＜10000個(gè)/km2。

安全：高安全需求，安全加密認(rèn)證，安全接入?yún)^(qū)認(rèn)證，物聯(lián)網(wǎng)切片，邏輯隔離。

通信方式：永久在線(xiàn)，頻次≤5分鐘/次。

圖4 用電信息采集系統(tǒng)框架圖

（三）移動(dòng)應(yīng)用類(lèi)業(yè)務(wù)

移動(dòng)應(yīng)用類(lèi)業(yè)務(wù)對(duì)通信需求的典型特征是通信帶寬要求高，安全性要求高，適合5G技術(shù)體制下的eMBB應(yīng)用場(chǎng)景，典型的業(yè)務(wù)有移動(dòng)巡檢類(lèi)業(yè)務(wù)。

（1）移動(dòng)巡檢類(lèi)業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景

移動(dòng)巡檢類(lèi)業(yè)務(wù)主要包含變電站巡檢機(jī)器人、移動(dòng)式現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)管控、應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)自組網(wǎng)綜合應(yīng)用三大場(chǎng)景。主要針對(duì)電力生產(chǎn)管理中的中低速率移動(dòng)場(chǎng)景，對(duì)配電柜、開(kāi)關(guān)柜的圖片、視頻進(jìn)行采集、識(shí)別，提取其運(yùn)行狀態(tài)、開(kāi)關(guān)資源狀態(tài)等信息，監(jiān)控機(jī)房整體環(huán)境，預(yù)防安全事故和環(huán)境污染，減少人工巡檢工作量，避免了人工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)帶來(lái)的不確定性，同時(shí)減少人工成本，極大提高運(yùn)維效率。未來(lái)可進(jìn)行簡(jiǎn)單的帶電操作。

變電站巡檢機(jī)器人業(yè)務(wù)主要針對(duì)場(chǎng)景為110kV 及以上變電站范圍內(nèi)的電力一次設(shè)備狀態(tài)綜合監(jiān)控、安防巡視等需求，目前巡檢機(jī)器人主要使用WiFi接入，所巡視的視頻信息大多保留在站內(nèi)本地，并未能實(shí)時(shí)地回傳至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。主要應(yīng)用場(chǎng)景圖5所示。

（2）通信需求

未來(lái)變電站巡檢機(jī)器人主要搭載多路高清視頻攝像頭或環(huán)境監(jiān)控傳感器，回傳相關(guān)檢測(cè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)需具備實(shí)時(shí)回傳至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的能力。在部分情況下，巡檢機(jī)器人甚至可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的帶電操作，如道閘開(kāi)關(guān)控制等。對(duì)通信的需求主要體現(xiàn)在多路的高清視頻回傳（Mbps 級(jí)），巡檢機(jī)器人低時(shí)延遲的遠(yuǎn)程控制（毫秒級(jí)）。移動(dòng)巡檢業(yè)務(wù)對(duì)未來(lái)的通信需求包括：

帶寬：根據(jù)場(chǎng)景不同，要求可持續(xù)穩(wěn)定的保障4～100Mbps。

時(shí)延：多媒體信息時(shí)延要求小于200ms?？刂菩畔r(shí)延遲小于100ms。

可靠性：多媒體信息可靠性要求99.9%，控制信息可靠性要求99.999%。

隔離要求：基本屬于電網(wǎng)III 區(qū)業(yè)務(wù)，安全性要求低于I/II 區(qū)。少量控制功能如巡檢機(jī)器人需遠(yuǎn)程操作的控制信息屬于I/II 區(qū)。

連接數(shù)量：集中在局部區(qū)域2～10個(gè)不等。

移動(dòng)性：移動(dòng)速率相對(duì)較低，在10～120km/h 范圍內(nèi)。

圖5 移動(dòng)巡檢類(lèi)業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景

（四） 電網(wǎng)新型業(yè)務(wù)

電網(wǎng)新型業(yè)務(wù)是隨著智能電網(wǎng)和電力物聯(lián)網(wǎng)的深入建設(shè)而出現(xiàn)的一類(lèi)業(yè)務(wù)，這類(lèi)個(gè)性化通信需求較多，缺乏存量業(yè)務(wù)前期的通信積累，而5G技術(shù)的出現(xiàn)，能更好地與傳統(tǒng)通信方式結(jié)合，滿(mǎn)足各種電網(wǎng)新型業(yè)務(wù)的個(gè)性化通信需求。典型的業(yè)務(wù)有多站融合業(yè)務(wù)等。

（1）多站融合業(yè)務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景

多站融合業(yè)務(wù)充分利用變電站、新能源場(chǎng)站、儲(chǔ)能站、電動(dòng)汽車(chē)充電站、供電營(yíng)業(yè)廳所、抽水蓄能電站等場(chǎng)地環(huán)境建設(shè)不同等級(jí)和應(yīng)用場(chǎng)景的數(shù)據(jù)中心站。數(shù)據(jù)中心站提供變電站數(shù)據(jù)的本地存儲(chǔ)與邊緣計(jì)算能力，網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算作為云計(jì)算的延伸，通過(guò)把云計(jì)算平臺(tái)及其能力遷移到變電站、新能源場(chǎng)站等網(wǎng)絡(luò)邊緣，具備對(duì)高帶寬、低時(shí)延、本地化業(yè)務(wù)的更強(qiáng)支撐功能，向社會(huì)提供資源共享服務(wù)。

多站融合是探索利用變電站資源建設(shè)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)中心站、5G基站、北斗地基增強(qiáng)站、充電樁、儲(chǔ)能站等，對(duì)內(nèi)支撐堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)，對(duì)外拓展能源服務(wù)渠道，助力電力物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，推進(jìn)電力企業(yè)搭建共享平臺(tái)，更好的為社會(huì)創(chuàng)造價(jià)值。典型應(yīng)用場(chǎng)景如圖6所示。

（2）通信需求

基于多站融合和邊緣計(jì)算技術(shù)可以開(kāi)展的相關(guān)業(yè)務(wù)有車(chē)聯(lián)網(wǎng)、高清視頻、AR/VR、智慧安防等業(yè)務(wù)，對(duì)未來(lái)的通信需求包括：

車(chē)聯(lián)網(wǎng)和高清視頻類(lèi)業(yè)務(wù)：傳輸帶寬100Mbps以上，時(shí)延10ms以下。

AR / VR 類(lèi)業(yè)務(wù)：傳輸帶 寬100Mbps～1G之間，時(shí)延5ms以下。

智慧安防類(lèi)業(yè)務(wù)：傳輸帶寬20Mbps以上，時(shí)延20ms以下。

連接數(shù)量：集中在局部區(qū)域10～1000個(gè)不等。

三、5G電力行業(yè)應(yīng)用挑戰(zhàn)

（一）安全性與電力業(yè)務(wù)適配性仍需驗(yàn)證

現(xiàn)階段5G垂直行業(yè)應(yīng)用普遍面臨5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋尚不全面、技術(shù)成熟度有待提升、應(yīng)用配套產(chǎn)業(yè)處于培育期等問(wèn)題，電力行業(yè)也不例外。5G網(wǎng)絡(luò)與4G網(wǎng)絡(luò)相比，可根據(jù)業(yè)務(wù)需求針對(duì)切片定制安全保護(hù)機(jī)制，可基于切片實(shí)現(xiàn)用戶(hù)所需安全分級(jí)服務(wù)、切片之間的安全隔離，也可實(shí)現(xiàn)基于用戶(hù)虛擬網(wǎng)絡(luò)的安全部署和安全管理，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)上強(qiáng)化了安全性。但電力系統(tǒng)對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性有著特殊的要求，且5G網(wǎng)絡(luò)切片、核心網(wǎng)下沉、超低延時(shí)業(yè)務(wù)承載、海量連接等網(wǎng)絡(luò)特征對(duì)現(xiàn)有電力安全防護(hù)架構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)管理提出了新的要求。目前，在尚不成熟的5G技術(shù)和5G商用環(huán)境下，5G技術(shù)如何滿(mǎn)足能源互聯(lián)網(wǎng)下的電力業(yè)務(wù)安全需求仍有待驗(yàn)證。

不同主體需要協(xié)同配合，明確安全責(zé)任邊界，同步推進(jìn)5G發(fā)展與安全防護(hù)。電力企業(yè)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備供應(yīng)商需要進(jìn)一步量化網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)指標(biāo)和架構(gòu)設(shè)計(jì)，包括5G網(wǎng)絡(luò)切片安全性、業(yè)務(wù)隔離、端到端業(yè)務(wù)時(shí)延，協(xié)商網(wǎng)絡(luò)能力開(kāi)放、網(wǎng)絡(luò)管理界面等要求，以提供滿(mǎn)足電力行業(yè)多場(chǎng)景差異化的解決方案，并進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證和示范。同時(shí)，發(fā)揮政府部門(mén)、標(biāo)準(zhǔn)化組織、企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)等各方的能動(dòng)性，打造多方參與的 5G 安全治理體系。

圖6 基于5G網(wǎng)絡(luò)的多站融合應(yīng)用場(chǎng)景架構(gòu)圖

表2 5G電力行業(yè)應(yīng)用安全風(fēng)險(xiǎn)

（二） 找到商用價(jià)值與成本的平衡點(diǎn)

5G的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本仍是行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。運(yùn)營(yíng)商曾公開(kāi)表示，5G的高成本來(lái)自“三個(gè)3”：5G基站數(shù)量比4G多3倍2；單座5G基站耗電量是4G基站的3倍；單座5G基站的價(jià)格可能是4G基站的3倍。5G基站功率更大、能耗更高使得建設(shè)成本和維護(hù)成本大幅增加——據(jù)測(cè)算一座宏基站的建設(shè)成本（包括主設(shè)備、動(dòng)力配套設(shè)施、土建施工、軟件費(fèi)用等）約為40萬(wàn)元人民幣，單個(gè)基站租戶(hù)年綜合電費(fèi)約為2～3萬(wàn)元3。一邊是快速擴(kuò)張5G基站的需求，一邊是尚不明朗的投資回報(bào)和商業(yè)模式，企業(yè)面臨5G帶來(lái)的建設(shè)和運(yùn)維成本壓力。

對(duì)運(yùn)營(yíng)商而言，2C用戶(hù)飽和，市場(chǎng)增長(zhǎng)放緩；2B將成為潛在收入增長(zhǎng)點(diǎn)和主要賽道。對(duì)電力企業(yè)而言，5G通信的高速率、高容量、高可靠性、低延時(shí)、低能耗與智能電網(wǎng)電力系統(tǒng)可靠性、靈活響應(yīng)與協(xié)同控制、海量數(shù)據(jù)傳輸以及電池壽命與保障的基本需求相匹配。5G能夠助力電網(wǎng)智能化，并創(chuàng)造新的商業(yè)價(jià)值。

在國(guó)家推動(dòng)5G超預(yù)期提速的背景下，企業(yè)找到商用價(jià)值與成本的平衡點(diǎn)尤為重要。企業(yè)需要選擇最有潛力的應(yīng)用場(chǎng)景，探索共建共享模式降本增效，從而逐步實(shí)現(xiàn)從單點(diǎn)突破到多點(diǎn)突破再到行業(yè)推廣。

（三）業(yè)務(wù)模式尚不清晰

“5G+電力”的業(yè)務(wù)模式尚未成形，企業(yè)仍在摸索自身定位以及不同定位下的核心業(yè)務(wù)模式。

以5G網(wǎng)絡(luò)切片服務(wù)為例。電網(wǎng)業(yè)務(wù)主要分為安全生產(chǎn)類(lèi)、客戶(hù)服務(wù)類(lèi)、經(jīng)營(yíng)治理類(lèi)和提質(zhì)增效類(lèi)等四個(gè)類(lèi)型。每個(gè)類(lèi)別都有很多不同的具體業(yè)務(wù)，比如在安全生產(chǎn)中，就包含輸電線(xiàn)路在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、無(wú)人機(jī)巡檢、智慧變電、配電物聯(lián)網(wǎng)、配電網(wǎng)保護(hù)、短路電流計(jì)算分析等多種應(yīng)用場(chǎng)景。不同業(yè)務(wù)在時(shí)延、帶寬、連接密度、同步性要求以及可靠性、安全隔離方面都有不同的指標(biāo)要求。5G網(wǎng)絡(luò)切片在隔離性和安全性上可以滿(mǎn)足電網(wǎng)不同的業(yè)務(wù)安全分區(qū)隔離需求：電力控制切片可實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)低時(shí)延，保證配電控制數(shù)據(jù)和命令的可靠傳輸；電力監(jiān)測(cè)切片，可實(shí)現(xiàn)海量電表數(shù)據(jù)的采集和無(wú)人機(jī)等智能設(shè)備巡檢數(shù)據(jù)的上傳；電力通信切片，可滿(mǎn)足電力行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)的安全通話(huà)需求4。

目前網(wǎng)絡(luò)切片的相關(guān)研究和落地仍在發(fā)展階段，電力行業(yè)應(yīng)用有三種潛在業(yè)務(wù)模式。不同模式下，電力企業(yè)的角色不同，對(duì)其資源和能力的要求也不同。相關(guān)企業(yè)需要共同探索哪種模式更為可行或找到新的模式，如表3所示。

四、從技術(shù)到商業(yè)

（一）深度參與標(biāo)準(zhǔn)制定

5G行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化是規(guī)?；l(fā)展的基礎(chǔ)。中國(guó)企業(yè)牽頭提交的5G智能電網(wǎng)研究項(xiàng)目在3GPP R18中成功立項(xiàng)，為5G+智能電網(wǎng)端到端標(biāo)準(zhǔn)系體架構(gòu)奠定基礎(chǔ)。中國(guó)電科院（國(guó)網(wǎng)能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究院）加入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP，參與標(biāo)準(zhǔn)制定，這將使5G 技術(shù)能夠更好地服務(wù)于垂直行業(yè)。

表3 5G網(wǎng)絡(luò)切片電力行業(yè)應(yīng)用潛在業(yè)務(wù)模式

未來(lái)，電力企業(yè)可以從標(biāo)準(zhǔn)來(lái)源、利益相關(guān)者、關(guān)鍵考量因素和后續(xù)跟進(jìn)幾個(gè)方面思考如何進(jìn)一步深度參與5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定，推動(dòng)5G在電力行業(yè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化。

（1）標(biāo)準(zhǔn)來(lái)源

企業(yè)可通過(guò)多種方式開(kāi)發(fā)新標(biāo)準(zhǔn)，最常見(jiàn)的來(lái)源包括：修訂先前標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)編撰和滿(mǎn)足新興需求。為滿(mǎn)足新興需求開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)要求各參與方達(dá)成共識(shí)，明確優(yōu)先滿(mǎn)足哪些需求，再?lài)@這些需求開(kāi)發(fā)解決方案。

（2）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)利益相關(guān)者

在標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)工作中嘗試包含代表各種最終用戶(hù)、供應(yīng)商、技術(shù)解決方案專(zhuān)家和標(biāo)準(zhǔn)專(zhuān)家的參與者。

（3）標(biāo)準(zhǔn)制定考量因素

成為標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)參與者后，標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)工作便開(kāi)始了。這包括：從工作小組那里收集需求，確定一套可以相互接受的統(tǒng)一實(shí)踐，并設(shè)計(jì)出將成為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)的技術(shù)解決方案，在這個(gè)過(guò)程中，還應(yīng)考慮以下因素，以增加成功機(jī)率5。

工程實(shí)踐：同意并確保在制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)遵守合理的工程實(shí)踐。

市場(chǎng)敏銳：了解標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)市場(chǎng)的價(jià)值，并根據(jù)這些價(jià)值調(diào)整設(shè)計(jì)決策和權(quán)衡。

細(xì)節(jié)與多樣性：避免嘗試編撰高度詳細(xì)的內(nèi)容以支持高度多樣化的應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)中的細(xì)節(jié)應(yīng)與服務(wù)實(shí)踐中的多樣性相平衡。

功能性：將標(biāo)準(zhǔn)支持的落地應(yīng)用和功能（必需或可選）的數(shù)量限制在合理范圍。

延展性：了解標(biāo)準(zhǔn)如何支持廠商和用戶(hù)的自定義使用，盡可能通過(guò)定義明確的擴(kuò)展點(diǎn)和過(guò)程來(lái)支持自定義。

快速落地：與大型的，由多個(gè)部分組成的標(biāo)準(zhǔn)相比，規(guī)模較小，范圍狹窄的標(biāo)準(zhǔn)成功完成和采用的機(jī)會(huì)更大。

（4）后續(xù)跟進(jìn)

許多企業(yè)錯(cuò)誤地認(rèn)為，一旦制定并發(fā)布了某項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，采用和遵守該標(biāo)準(zhǔn)便會(huì)自成體系。事實(shí)上，發(fā)布后采取的行動(dòng)在很大程度上影響該標(biāo)準(zhǔn)是否能被廣泛采用。企業(yè)應(yīng)積極進(jìn)行市場(chǎng)宣傳、支持互操作性，開(kāi)發(fā)工具幫助供應(yīng)商的測(cè)試開(kāi)發(fā)工作。

（二） 選擇最具潛力應(yīng)用場(chǎng)景

5G在電力行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景多樣，我們需要以發(fā)展的眼光看待5G在不同場(chǎng)景的應(yīng)用。目前5G標(biāo)準(zhǔn)還未完成，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)優(yōu)化需要時(shí)間，不同時(shí)期的5G網(wǎng)絡(luò)將驅(qū)動(dòng)對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)成熟度需求的應(yīng)用場(chǎng)景。現(xiàn)階段準(zhǔn)確聚焦最有潛力的應(yīng)用場(chǎng)景成為應(yīng)用落地成功的基礎(chǔ)。德勤從戰(zhàn)略意義和市場(chǎng)角度提出以下五個(gè)維度評(píng)估5G電力行業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景潛力。

（1）戰(zhàn)略意義

價(jià)值創(chuàng)造潛力：有助于填補(bǔ)能源互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)過(guò)程中電力行業(yè)面臨的技術(shù)或創(chuàng)新差距，可使企業(yè)成為未來(lái)價(jià)值創(chuàng)造者。

政策規(guī)劃契合度：該應(yīng)用的發(fā)展有相關(guān)政策支持，行業(yè)可借助政府扶持加速發(fā)展。

圖7 推動(dòng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化關(guān)鍵因素

（2）市場(chǎng)潛力

電力需求規(guī)模：評(píng)估該應(yīng)用場(chǎng)景的市場(chǎng)規(guī)模及增速，可以為5G在該行業(yè)發(fā)展提供廣闊的商業(yè)化空間。

商業(yè)可行性：具備數(shù)字化基礎(chǔ)，對(duì)5G解決方案需求迫切，且對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)成熟度的要求符合技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，適應(yīng)“以建促用，以用促建”的發(fā)展邏輯。

顛覆性：該應(yīng)用具有顛覆性影響，可以滿(mǎn)足當(dāng)前未被滿(mǎn)足的需求，或使用戶(hù)消費(fèi)習(xí)慣產(chǎn)生變革。

（三）商業(yè)模式創(chuàng)新

在由4G向5G的革新過(guò)程中，最重要的變化與其說(shuō)來(lái)自技術(shù)層面，不如說(shuō)在于商業(yè)模式。5G時(shí)代的商業(yè)模式將由B2X模式 （B2B/B2C/B2G）向B2B2X模式轉(zhuǎn)變——即通信運(yùn)營(yíng)商在其所構(gòu)建的5G環(huán)境中，將某項(xiàng)具有附加價(jià)值的服務(wù)提供給電力企業(yè)，電力行企業(yè)發(fā)揮中內(nèi)心作用并向最終用戶(hù)提供以前無(wú)法做到的新服務(wù)。

5G應(yīng)用將打通電力行業(yè)三條價(jià)值創(chuàng)造途徑，包括傳統(tǒng)電力業(yè)務(wù)優(yōu)化，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的價(jià)值創(chuàng)造，和以用戶(hù)需求為中心的能源消費(fèi)升級(jí)。

（1）傳統(tǒng)電力業(yè)務(wù)優(yōu)化

5G賦能傳統(tǒng)電力業(yè)務(wù)優(yōu)化主要體現(xiàn)在新能源及儲(chǔ)能并網(wǎng)、供電可靠性和資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率三方面。

可再生能源發(fā)電的大量并網(wǎng)將給電網(wǎng)的運(yùn)行、管理帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。可再生能源本身間歇性、隨機(jī)性的特點(diǎn)，給電網(wǎng)功率平衡和運(yùn)行控制帶來(lái)困難，其分布式的滲透使配電網(wǎng)由功率單向流動(dòng)的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)變?yōu)楣β孰p向流動(dòng)的有源網(wǎng)絡(luò)6。隨著電網(wǎng)設(shè)備、電力終端、用電客戶(hù)通信需求的爆發(fā)式增長(zhǎng)，5G技術(shù)將支持能源領(lǐng)域基礎(chǔ)設(shè)施的智能化，并支持雙向能源分配，并發(fā)展新的商業(yè)模式以提高生產(chǎn)、交付、使用和協(xié)調(diào)有限能源資源的效率。

可靠性方面，5G獨(dú)特的可定制化的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，可端到端保障電網(wǎng)的高隔離性應(yīng)用，更好地滿(mǎn)足電力網(wǎng)絡(luò)對(duì)“行業(yè)專(zhuān)網(wǎng)”的訴求，為智能電網(wǎng)不同業(yè)務(wù)提供差異化的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力。比如上述三大類(lèi)場(chǎng)景應(yīng)用，就可以在5G網(wǎng)絡(luò)下并行不悖，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)安全性、可靠性和靈活性的多重需求。

資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)效率提升方面，在變電站機(jī)器人巡檢等電力生產(chǎn)管理中的中低速率移動(dòng)場(chǎng)景中，具備大帶寬特性的5G網(wǎng)絡(luò)一方面可以對(duì)巡檢機(jī)器人進(jìn)行移動(dòng)/飛行控制，在降低人工成本和安全風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)大幅提升巡檢效率，另一方面還能把高清視頻圖像及時(shí)回傳到指揮中心做分析處理，提升運(yùn)維效率。

表4 5G打通電力行業(yè)三條創(chuàng)造途徑

（2）數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的價(jià)值創(chuàng)造

5G應(yīng)用采集類(lèi)業(yè)務(wù)場(chǎng)景下，電網(wǎng)企業(yè)或電表制造商可以源源不斷獲取用戶(hù)的各種能源數(shù)據(jù)（如用電功率）和與能源系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù)（如電網(wǎng)電壓）。這些一手?jǐn)?shù)據(jù)蘊(yùn)含解釋用戶(hù)消費(fèi)習(xí)慣、生活方式等重要信息，可以為政府部門(mén)提供宏觀經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)風(fēng)向標(biāo)或在其他跨行業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生巨大商業(yè)價(jià)值。

在充分考慮個(gè)人隱私安全的前提下，如果進(jìn)一步對(duì)上述一手用能數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)等進(jìn)行加工與分析，建立大型的數(shù)據(jù)中心或云平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)海量數(shù)據(jù)的高效管理，并為深度挖掘用戶(hù)洞察提供基礎(chǔ)。

以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新服務(wù)備受期待。為用能用戶(hù)、售電企業(yè)、新能源開(kāi)發(fā)企業(yè)提供創(chuàng)新服務(wù)是5G采集類(lèi)業(yè)務(wù)的重要價(jià)值體現(xiàn)，可以在用能特性與潛力的挖掘、能源用量預(yù)測(cè)分析、能源市場(chǎng)交易等創(chuàng)新服務(wù)等方面得到充分應(yīng)用7。

表5 5G+電力跨行業(yè)合作基礎(chǔ)

例如，國(guó)網(wǎng)大數(shù)據(jù)中心利用電力大數(shù)據(jù)打造電力經(jīng)濟(jì)指數(shù)。電力經(jīng)濟(jì)指數(shù)利用電力大數(shù)據(jù)客觀、高頻的特點(diǎn)，從電力使用的視角反映區(qū)域、產(chǎn)業(yè)、行業(yè)等不同層面的宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r。依托電力大數(shù)據(jù)分析業(yè)務(wù)，可以實(shí)現(xiàn)跨省市和跨行業(yè)電力數(shù)據(jù)的共享，提升區(qū)域產(chǎn)業(yè)、行業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)的洞悉能力，為政府部門(mén)的決策提供數(shù)據(jù)服務(wù)，為行業(yè)發(fā)展提供支持，為投資提供數(shù)據(jù)依據(jù)8。

又如Google 旗下的Deepmind團(tuán)隊(duì)預(yù)測(cè)風(fēng)機(jī)功率，提前36小時(shí)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)風(fēng)力發(fā)電量，幫助風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)獲得更智能的評(píng)估分析9。通過(guò)減少風(fēng)電的可變性，可再生能源將變得“足夠可預(yù)測(cè)和有價(jià)值”，為風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商提供了更多數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的評(píng)估，以滿(mǎn)足未來(lái)電力的需求，有助于電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)電力供需平衡。

（3）以用戶(hù)需求為中心的能源消費(fèi)升級(jí)

以用戶(hù)為中心的消費(fèi)升級(jí)，一方面要滿(mǎn)足用戶(hù)多樣化的用能需求，以用戶(hù)便利作為商業(yè)模式的核心；另一方面還可以誘導(dǎo)性的改變用戶(hù)消費(fèi)習(xí)慣，提供創(chuàng)新的商品和服務(wù)，從而為整個(gè)能源系統(tǒng)創(chuàng)造出新的價(jià)值。10

如基于SaaS的能效管理平臺(tái)，對(duì)企業(yè)、園區(qū)、校園等用戶(hù)的用能狀態(tài)進(jìn)行全方位評(píng)估，設(shè)計(jì)個(gè)性化節(jié)能方案，即降低用能成本，也使得用戶(hù)的用能行為對(duì)能源系統(tǒng)更友好。又如，整合電網(wǎng)、熱網(wǎng)、氣網(wǎng)等能源網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)設(shè)備與管網(wǎng)資源，搭建多能耦合的綜合能源供應(yīng)系體，向用戶(hù)提供整體“用能套餐”，省卻用戶(hù)多家購(gòu)買(mǎi)的繁瑣。

5G與電力行業(yè)融合，是無(wú)法由一兩家企業(yè)完成的。不同企業(yè)有各自的資源和能力優(yōu)勢(shì)，合作探索核心價(jià)值路徑下的可行商業(yè)模式。

備注：

1．愛(ài)立信《The Industry Impact of 5G》https://www.ericsson.com/en/networks/trending/insights-and-reports/industrybusiness-impact-of-5g

2．5 G 運(yùn)維管理應(yīng)更精細(xì)智能，經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)，2020-08-07，http://www.xinhuanet.com/2020-08/07/c_1126335750.htm

3．單個(gè)5G基站年度電費(fèi)超2萬(wàn)，5G建設(shè)成本壓力大，運(yùn)營(yíng)商怎么辦？，新浪科技，2020-08-11，https://tech.sina.cn/t/2020-08-11/detailiivhvpwy0436862.d.html

4．中國(guó)電科院李志：5G網(wǎng)絡(luò)切片測(cè)試結(jié)果滿(mǎn)足預(yù)期要求應(yīng)用前景可期，C114通信，2020-10-30，https://m.c114.com.cn/w5218-1142586.html

5． Best practice for technical standard creation, MITRE Corporate, April 2017，https://www.mitre.org/publications/technical-papers/best-practices-fortechnical-standard-creation

6.5G技術(shù)為新能源發(fā)電帶來(lái)的改變，中國(guó)能源網(wǎng)，2020-11-13，https://www.china5e.com/news/news-1103883-1.html

7.能源大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，能源情報(bào)，2019-06-11，https://www.sohu.com/a/319915748_269757

8.市場(chǎng)，電力大數(shù)據(jù)如何服務(wù)社會(huì)？國(guó)網(wǎng)大數(shù)據(jù)中心促進(jìn)數(shù)據(jù)增值變現(xiàn)落地應(yīng)用，中能智庫(kù)，2019-09-10，https://m.sohu.com/a/340136702_777609

9.Google和DeepMind運(yùn)用人工智能預(yù)測(cè)風(fēng)電場(chǎng)的能源輸出，搜狐，2019-02-27，https://www.sohu.com/a/297915632_485557

10.陳啟鑫王毅《能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展研究》，清華大學(xué)