5G與能源行業融合發展探討

牟俊

目前，5G技術逐步成熟，5G網絡建設加速，5G的技術特點跟能源行業發展和能源智慧化需求高度契合。本文將針對5G和能源行業的基礎設施共享、5G技術在能源行業的應用進行探討，為5G及能源行業融合發展提供思路。

一、前言

2020年我國5G網絡基礎建設加快部署，在近期舉行的報告會上，工信部副部長劉烈宏表示：“截止2020年底，中國已建成約71.8萬個5G基站，為目前全球最大的5G網絡”。預計2021年5G基站的增長仍將保持高速態勢，全年將新建超60萬個5G基站，5G To B、To C、ToG端融合應用市場前景廣闊。

二、 5G技術特點及應用場景

5G是最新一代即第五代移動通信技術簡稱，國際電信聯盟（ITU）定義了增強型移動寬帶（eMBB）、海量大連接（mMTC）、（uRLLC）三大5G應用場景。增強型移動寬帶場景的體驗速率和帶寬接入能力都大幅提升，用戶峰值速率達10Gbit/s，用戶體驗性能大幅提升。增強型移動寬帶場景典型應用包括VR/AR、高清視頻等。海量大連接場景連接設備密度達到每方平米數百萬個，為大連接物聯網場景應用于開發提供了基礎平臺，典型應用包括智能抄表、智能家居、物流跟蹤、市政物聯等。低時延高可靠場景聚焦對網絡時延極其敏感及可靠性要求很高的業務場景，時延低至毫秒級，典型應用包括智能電網、智慧城市、車聯網、工業互聯網等。

5G標準在2020年也取得了重大進展，5G R16標準7月份宣布凍結。與R15標準相比，R16在應用能力、網絡基礎能力和關鍵性能等方面均明顯提升，為垂直行業應用提供了靈活的網絡部署模式。

三、智慧能源介紹

智慧能源的含義是充分應用最新的多目標優化、計算機、大數據和人工智能等技術對各類能源的開采、生產、使用、調度、輸配、儲存、銷售與使用等業務數據、性能數據和運維數據進行實時檢測、分析和計算，在此基礎上進行實時預測、多參數尋優處理和閉環控制，促進能源和信息深度融合，滿足能源供給側、能源需求側和能源管理者的廣泛參與，使能源系統達到最佳狀態。

四、5G與能源行業的融合

（一）跨行業資源共享

中國鐵塔積極響應十九大報告提出的培育共享經濟、綠色低碳的新增長點思路，于2018年4月與兩大電網公司簽署戰略合作協議，開啟了鐵塔資源共享的新模式，促成了通信、電力資源共享的新突破。中國鐵塔利用大量電網公司的輸電桿塔建設通信網絡，同時，兩大電網公司也可以借助中國鐵塔豐富的通信站址資源和信息化運營平臺，快速實現電力桿塔信息監控、電力無線專網低成本建設，打造互利共贏的良好局面。

（二）多種能源方式解決5G基站能耗

5G基站能耗相比4G成倍增加，5G基站的高能耗將帶來基站運行成本的大量增加。因此，在具備條件的站址運用太陽能、風能等多種能源方式對5G基站進行供電，一方面可以降低基站運行成本，另一方面也更加節能環保。

（三）5G在能源行業的應用分析

近年來，隨著通信技術的快速發展，能源行業智慧化建設進程加速。5G技術將有力的推動能源領域的基礎設施智慧化，提高能源信息采集、狀態監測效率，激發新型作業模式和用能服務模式。5G在能源行業的重點應用場景包括智慧煤礦、智能電網、油氣管道監控和分布式能源監控等。

1.智慧煤礦

5G技術的低時延、高可靠特性，可以很好地滿足井上區域智能配送的需求。山東棗礦集團付村煤業利用5G技術實現了無人搬運車進行固定線路的智能配送。無人搬運車上安裝有自動導向系統，可以保障系統在不需要人工引航的情況下能夠沿預定的路線自動行駛，將貨物或物料自動從起始點運送到目的地。無人搬運車輛通過無線網絡系統進行集中控制和調度，在廠區內鋪設了磁釘定位系統的通道內全自動化運行。無人搬運車無人駕駛行走控制均由網絡調度中心自動化控制，為了防止車輛間的急停、碰撞帶來的安全生產事故，對無線控制網絡提出了高可靠、低時延的嚴格要求。

另外，5G技術還可以與井下作業深度融合，滿足井下通信、人員定位以及無人井下開采等業務需求。

2.智能電網

近年來，我國智能電網建設速度加快，電網信息化、智能化水平日益提升，5G切片技術在電力系統的應用將有力助推智能電網建設進程。

目前，用戶電力信息采集業務主要用于計量，數據需求量較小，傳輸頻次較低。不少發達國家已推行電價實時階梯報價精細化模式，實時對電價向用戶進行通知公示，便于用戶按需求進行采購，未來我國也有可能實行類似的精細化電價管理，引導用戶均衡、精確錯峰用電。這就要求每個用戶的用電信息必須準時進行數據采集、且實時上報。5G技術將很好的滿足用戶用電信息海量接入和實時數據上報的需求，實現用戶信息自動采集上報、用電分析管理、計量異常監測、智能用電設備的信息交互和信息發布等多種功能。

5G技術超高可靠性超低時延的切片類型將為智能分布式配電自動化、毫秒級精準負荷控制、主動配電網差動保護等業務需求提供保障。各終端之間通過5G技術通信，可進行智能分析、故障定位、故障隔離以及非故障區域電力自動恢復等操作，實現全自動故障處理，最大限度的減少故障停電時間和范圍。

5G增強帶寬切片技術在變電站機器人巡檢、無人機巡檢、輸變電線路狀態監控、AR遠程監護等高清視頻回傳業務類型也有廣泛的應用前景，為山區、環境惡劣地區等巡檢工作提供幫助，提升巡檢效率，節省人力、物力。

3.油氣管道監控

油氣管道線路長，途徑區域地理環境復雜，涉危情況較多，因此，油氣管道的安全防控監管是一個復雜的系統工程。傳統的人工巡檢勞動強度大、工作效率低、人工成本高，巡檢周期長，無法滿足7*24小時全天候的監管需求。借助5G技術，建設高清視頻監控系統。實現監控畫面的實時、清晰回傳，實現全天候監控，同時可借助監控平臺進行自動預警，以便工作人員及時處理異常情況。

4.分布式能源監控

分布式能源系統是新的能源供給模式，作為集中式供能系統的重要補充，主要是依托可再生能源（比如光伏發電、風電）等發展起來的新的方向，可滿足部分需求量較小、需求分散等特殊場景的能源需求，便于能源的梯級利用，也為能源利用率的提高、安全性的改善與環境污染解決等方面做出了突出貢獻。分布式能源系統由于其分散的特性，對信息采集、運維診斷、設備監控等提出了更高的要求。5G高速率、低時延高可靠性的特點能很好的解決分布式電站分散、海量、智慧化的問題，為不同類型的業務提供不同的網絡切片，保障不同業務的服務質量和差異化需求，為分布式能源的更好發展提供個性化，智慧化服務。

六、結語

綜上所述，5G在能源行業應用前景廣闊，5G網絡的快速部署為智慧能源建設提供了先決條件，同時，智慧能源的建設也將為5G站點的能耗提供新的解決思路，5G與能源行業未來將互相促進，進一步融合發展。