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今年无疑也是泛在电力物联网建设元年澳门金莎娱乐网站:,一款无人驾驶的5G电动微公交车亮相乌镇

2019年12月13日 - 澳门金莎娱乐网站

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”

国家电网携华为 中国电信 完成全球首个5G网络的电力切片测试

在中国移动5G能源互联网联盟——5G能源专网论坛上,华为云核心网产业发展部高级总监杨晓华,发表主题为“5G确定性网络使能能源互联网”的演讲。

8月30日
当前,全球电力网络正加速向智能电网升级,信息通信也迅速向5G时代迈进,两大高速演进中的超级基础设施之间,正在产生一些奇妙的化学反应。

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。

2019年4月9日

杨晓华在发言中首先简单回顾了智能电网演进史,阐述了以比特驱动瓦特、以ICT技术使能电网业务发展的重要性。以国家电网最新发布的“三型两网”战略为例,为了打造面向未来的能源流、业务流、数据流“三流合一”的能源互联网,对连接的泛在化和灵活性提出更高要求,而5G则是支撑连接泛在化的最佳无线技术选择之一。通过与国家电网、南方电网等业界龙头企业合作,华为总结出能源互联网对5G的Top技术需求包括:差异化QoS/SLA保障、确定性业务体验、高安全/隔离/可靠性、独立运维/运营能力;而网络切片是匹配上述需求的最佳解决方案之一,5G电力切片是能源互联网行业的刚需。

5G给智能电网注入新动能

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。

近日,中国电信江苏公司、国网南京供电公司与华为在南京成功完成了业界首个基于真实电网环境的电力切片测试,这同时也是全球首个基于最新3GPP标准5GSA网络的电力切片测试。本次测试的成功标志着5G深入垂直行业应用进入到了一个新阶段。

杨晓华在发言中指出,5G电力切片落地亟需解决三大产业断点问题,实现技术、商业和生态闭环。

ITU给5G定义了三大场景,即增强移动带宽、超高可靠低时延通信和大规
模机器类通信,它们在电力系统的发电、输电、变电、配电、用电,以及应急通信各个环节均有不同程度的应用。

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

本次测试基于5G
SA电力切片,能够充分利用5G网络的毫秒级低时延能力,结合网络切片的SLA保障,增强电网与电力用户间的双向互动,有效提升在突发电网负荷超载的情况下对电网末端小颗粒度负荷单元的精准管理能力,将因停电所造成的经济、社会影响降至最低。

首先,能源互联网需要一个有确定范围时延、丢包和时延抖动参数的确定性网络,华为5G
DN以原生云、动态智能网络切片和超性能异构MEC为技术内核,致力于解决技术断点,实现“差异化+确定性”网络能力,使能能源互联网,其技术可行性已经在华为与南方电网、深圳移动合作的全球首个面向商用的5G电力切片外场测试中得到了初步验证。

在发电端,5G应用的主要场景有新能源功率预测与状态感知、分散式风电组网管理与控制等。这些场景对无线通信的连接数和时延有较高要求。其中,集中式新能源监控需要百万级的连接数,风电的叶片变桨控制需要不超过20毫秒的低时延。

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。

华为联合中国电信南京分公司与南京电网,在外场测试环境中基于5G
SA网络环境与真实电力终端对电力切片进行了端到端测试。通过中国电信在鼓楼和溧水部署的5G基站,分别进行了室内和室外的近端、中端、远端和障碍遮挡测试,测得电力服务器处理、网络指令传输和电力负控终端处理的端到端时延合计约35ms,时延波动较小,切片的隔离性也得到了充分的验证,满足电网在通信网络下对负荷单元毫秒级精准管理的关键需求。

其次,标准公网NSaaS、公私专网混合切片、以及行业专网等不同潜在商业模式的探索同样是影响5G电力切片落地的关键因素,华为5G
DN用完整的数字化服务框架,加速实现从生态分析到Use
Case定义,从商业模式分析到上市的商业闭环,助力产业链上下游实现商业正循环,并在即将发布的全球首个5G电力切片商业可行性分析白皮书中进行了率先论证。

在输电段,5G应用的主要场景是输电线路状态监测和无人机巡检。这类场景对连接数和带宽要求较高。其中,对输电线路进行在线监测需要连接和管理千万级的传感器,无人机巡检线路需要100Mbps级的大带宽。

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。

中国电信江苏公司政企客户部副总经理詹明非表示:“此次成功测试是在5G行业应用领域基于SA网络取得的突破性成果。下一步三方将继续利用好国家重大专项课题和中国电信5G试点资源,持续联合创新,共同构建5G电力生态圈。5G电力切片的深入实验,也将为中国电信在各个垂直行业提供高标准的5G解决方案能力积累经验。”

最后,为了推动5G电力切片端到端产业链的产业路标配套,华为5G
DN还将立足于创新实验室+商业实验室两大平台,通过“云+联接+计算”3大能力开放、12大创新应用场景验证、1个生态暨商业运营中心、4类开发者发展和激励计划、N篇系列化商业白皮书等多种方式驱动开放合作,跨越生态断点,实现生态共赢。

在变电端,5G应用的主要场景是变电站智能巡检。借助智能机器人代替人工进入变电站内移动作业,可降低风险并提高效率。这类场景需要100Mbps级的大带宽以支撑机器人回传高清视频。

《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

国网南京供电公司副总经理高昇宇表示:“5G电力切片能够为电网新型业务需求、新型服务模式和新型作业方式提供通信系统的重要保障。未来,国家电网希望与中国电信及华为继续深入合作,增强电网末端用户、设备的感知能力,持续推进泛在电力物联网建设,为构建具备枢纽型、平台型、共享型特征的世界一流能源互联网企业提供助力。”

5G确定性网络,以“差异化+确定性”网络服务能力,使能移动网络从传统的“尽力而为”到5G的“说到做到”。华为将联合全球领先运营商及行业伙伴,基于5G确定性网络,聚焦开创更多创新应用,为垂直行业的数字化发展开启全新的篇章。

在配电侧,5G的应用比较广泛,涵盖故障监测定位到精准负荷控制的全流程。这些应用对低时延的要求非常高,其中配网保护与控制、智能配电网微型同步相量测量都要求低于10毫秒的超低时延,基于用户响应的负荷控制也要求不超过20毫秒的低时延。同时,这一环节需要管理的连接数也比较大,基本都在百万级和千万级。

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。

华为5G核心网领域总经理邱雪峰说:“5G切片要实现网络的按需定义、快速部署、自动化运营、端到端SLA保障和能力开放,核心网是其中的关键环节。华为很早就在5G网络架构演进和切片技术上投入研发,同时积极接触并理解垂直行业,推动网络切片在行业市场的应用。此次基于5G
SA网络的电力切片测试成功是5G在垂直行业应用的关键里程碑,其成功DNA将为更多行业应用带来借鉴作用。”

在用电端,5G的应用也十分广泛,涉及用电信息采集、分布式能源及储能、电动汽车充电桩、智能家居等电能计量及用电管理的方方面面。这一层应用最突出的需求是广连接,基本都在千万级甚至上亿。

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。

中国电信、国家电网和华为自2017年9月启动电力切片联合创新项目,于2018年1月联合发布《5G网络切片使能智能电网产业报告》,并于2018年6月完成了电力切片业务设计的DEMO展示。三方合作成果在2018年“绽放杯”5G应用征集大赛中获得一等奖。

此外在应急通信方面,5G也能更好地支持语音调度及视频监控等场景应用,提供更大的带宽和更广的连接,满足临时场景的爆发式需求。

《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:

此次测试完成之后,三方还将继续深化合作,计划在后续的第二阶段测试中,基于现网用户用电环境测试“智能监控”等更多应用场景和切片,进一步推动5G在电力行业的商用验证。来源:北极星输配电网

5G+智能电网四大典型应用

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。

当前,围绕电力系统发电、输电、变电、配电、用电全流程,基于5G的大带宽、低时延、广连接特性以及独特的“网络切片”技术,电力行业公司、运营商和设备商在推进5G+智能电网应用落地时主要集中在以下四大典型应用:

《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。

一是差动保护。凭借超低时延,5G可以替代光纤做配网差动保护,大幅降低成本。电力的配电网络由配电站和输电线组成,配电站里有输电设备、变压器、配电保护设备等,假如全网按照有线连接的方式去部署差动保护,那么对光纤的需求量和部署难度会极大地推高成本。凭借小于10ms的超低时延,5G网络可以代替光纤去做差动保护,实现降本增效。

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。

二是无人巡检。在变电站机器人巡检等电力生产管理中的中低速率移动场景中,具备大带宽特性的5G网络一方面可以对巡检机器人进行移动/飞行控制,在降低人工成本和安全风险的同时大幅提升巡检效率,另一方面还能把高清视频图像及时回传到指挥中心做分析处理,提升运维效率。

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

三是高级计量。随着家庭和工商业用户对用电信息、电价信息等的知情和管理诉求日益凸显,电力计量需要从传统计量向高级计量演进。具备广连接特性的5G网络可以连接海量的智能电表设备,并提升采集频次,丰富采集内容,实现双向互动,最终满足客户智能用电和个性化服务的需求。

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