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編者按：近年來，能源行業(yè)積極實施“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略，全面提升行業(yè)信息化、智能化水平，充分利用現(xiàn)代信息通信技術(shù)、控制技術(shù)，實現(xiàn)智能設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和信息收集。今年，我國將進行5G商業(yè)推廣，一些地區(qū)將會發(fā)放5G臨時牌照，下半年還將用上諸如5G手機、5GiPad等商業(yè)產(chǎn)品。

日前，工信部苗圩接受采訪時提到了5G時代。采訪中，苗圩重點描繪了5G技術(shù)的發(fā)展藍圖。今年，我國將進行5G商業(yè)推廣，一些地區(qū)將會發(fā)放5G臨時牌照，下半年還將用上諸如5G手機、5GiPad等商業(yè)產(chǎn)品。

5G究竟能干什么？

工業(yè)和信息化部部長苗圩：將來20%左右的5G的這個設(shè)施呢，是用于人和人之間的這個通訊問題，80%呢，還是用于物和物，物和人，也就是物聯(lián)網(wǎng)，像未來的無人駕駛汽車。那么講到人和人的通訊呢，中央電視臺去年10月1號，剛剛開通了第一個4K的高清顯示的頻道。那么將來隨著節(jié)目源不斷地豐富，網(wǎng)上會有更多的高清的視頻的這些節(jié)目，那么用5G技術(shù)，不管是下載也好，不管你來觀看也好，使大家的體驗?zāi)軌蚋谩?br />
今年，國家將在若干個城市發(fā)放5G臨時牌照，使大規(guī)模的組網(wǎng)能夠在部分城市和熱點地區(qū)率先實現(xiàn)，同時加快推進終端的產(chǎn)業(yè)化進程和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。


5G在能源行業(yè)的應(yīng)用

近年來，能源行業(yè)積極實施“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略，全面提升行業(yè)信息化、智能化水平，充分利用現(xiàn)代信息通信技術(shù)、控制技術(shù)，實現(xiàn)智能設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和信息收集，激發(fā)新型作業(yè)方式和用能服務(wù)模式。隨著各類能源業(yè)務(wù)的快速增長，電網(wǎng)設(shè)備、電力終端、用電客戶迫切需要通過最新的通信技術(shù)及系統(tǒng)支撐，滿足爆發(fā)式增長的通信需求。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和新的商業(yè)模式，以提高生產(chǎn)、交付、使用和協(xié)調(diào)有限的能源資源的效率?？稍偕茉?、電動汽車、電網(wǎng)通信、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域?qū)⒊蔀?G在能源行業(yè)的重點應(yīng)用場景。


可再生能源

在過去傳統(tǒng)的供電模式下，一般通過大型的熱電站及水電站來滿足人們的用電需求。而如今為應(yīng)對全球變暖和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，可再生能源發(fā)電得到了長足的發(fā)展和普及，太陽能、風(fēng)能等各種可再生能源發(fā)電站越來越多，這使得供電和用電模式變得更加多元。同時，可再生能源發(fā)電的大量并網(wǎng)將給電網(wǎng)運行、管理帶來新的挑戰(zhàn)：一方面，可再生能源發(fā)電的間歇性、隨機性特點，給電網(wǎng)功率平衡、運行控制帶來困難;另一方面，分布式能源的深度滲透使配電網(wǎng)由功率單向流動的無源網(wǎng)絡(luò)變?yōu)楣β孰p向流動的有源網(wǎng)絡(luò)。

可再生能源發(fā)電等新型分布式電源是一種建在用戶端的能源供應(yīng)方式，可獨立運行，也可并網(wǎng)運行。分布式電源接入是電網(wǎng)發(fā)展中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。分布式電源集成到電網(wǎng)中可帶來巨大的效益，除了節(jié)省對輸電網(wǎng)的投資外，還可提高全系統(tǒng)的可靠性和效率，提供對電網(wǎng)的緊急功率和峰荷電力支持，此外還為系統(tǒng)運行提供了巨大的靈活性。而過去傳統(tǒng)配電網(wǎng)的設(shè)計并未考慮分布式電源的接入。在并入分布式電源后，網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本變化，從原來的單電源輻射狀網(wǎng)絡(luò)變?yōu)殡p電源甚至多電源網(wǎng)絡(luò)，配網(wǎng)側(cè)的潮流方式更加復(fù)雜。用戶既是用電方，又是發(fā)電方，電流呈現(xiàn)出雙向流動、實時動態(tài)變化。因此，配電網(wǎng)急需發(fā)展新的監(jiān)控和通信系統(tǒng)，實現(xiàn)分布式電源運行監(jiān)視和控制，增加配電網(wǎng)的可靠性、靈活性及效率。

以分布式光伏為例。隨著分布式光伏的迅猛發(fā)展，光伏電站海量信息采集、現(xiàn)場設(shè)備監(jiān)控、遠程診斷運維等業(yè)務(wù)對通信網(wǎng)絡(luò)傳輸能力提出了更高要求。5G通信具有高速率、高安全、全覆蓋、智能化等特點，可有效地解決分布式光伏電站分散、點多、量大等問題。5G技術(shù)對光伏云網(wǎng)帶來的最大變化是數(shù)據(jù)傳輸速率與質(zhì)量的大幅提升，這能夠有效解決光伏云網(wǎng)所面臨的用戶數(shù)量激增、海量分布式數(shù)據(jù)難以采集、廣域覆蓋難以保障等難題。通過5G技術(shù)，可為光伏云網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、運行監(jiān)控、電費結(jié)算等不同屬性業(yè)務(wù)提供隔離獨享的網(wǎng)絡(luò)切片，保障不同業(yè)務(wù)的差異化需求與服務(wù)質(zhì)量，確保光伏云網(wǎng)更加高效安全可靠地實現(xiàn)個性化、智能化等綜合服務(wù)。


電動汽車

在電動車領(lǐng)域，5G技術(shù)同樣具有廣闊的應(yīng)用前景。汽車和越來越多的行走機械的動力由燃油轉(zhuǎn)向電力已無懸念。電動車是未來能源系統(tǒng)中一個重要的基本單元，充電樁是一個重要的基礎(chǔ)端口，也是連接新能源與電動車兩個萬億級市場的結(jié)合點。

隨著電動車的快速發(fā)展，電動車充電容量需求巨大。據(jù)報道，2030年電動車保有量將達到1億輛，車載動力電池的功率將超過10億千瓦，相當(dāng)于50個三峽電站;2040年電動車保有量將達到2億輛，車載動力電池的功率將超過20億千瓦，相當(dāng)于100個三峽電站。若再考慮退役動力電池，2030年動力電池功率還將增加2億千瓦。為更好地對需求側(cè)進行管理(例如削峰填谷)，用電管理可以采用新的模式。比如，電動車充電可以由傳統(tǒng)的在設(shè)備接通時用電，變?yōu)槌潆姇r間可選的互動式用電。

5G網(wǎng)絡(luò)擁有超高速率，下行速率可超過20Gbps，上行速率超過10Gbps。同時支持每平方公里內(nèi)至少100萬臺設(shè)備連接，實現(xiàn)千億量級容量的連接。5G是電動車發(fā)展的最后一個制約因素，將推動電動車完成從“諾基亞”到“蘋果”的華麗跨越。


電網(wǎng)通信

當(dāng)前，電力用戶用電信息采集業(yè)務(wù)主要用于計量，數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)規(guī)模小、頻次低，呈現(xiàn)出上行流量大、下行流量小的特點。現(xiàn)有的通信方式主要包括無線網(wǎng)和光纖傳輸方式，各類用戶終端采用集中器方式，目前主站為省級公司集中部署。

業(yè)務(wù)增長將帶來用電信息數(shù)據(jù)準(zhǔn)時、實時上報的新需求。同時，終端數(shù)量級進一步提升。未來的用電信息采集將進一步延伸到家庭，能夠獲取所有用電終端的負(fù)荷信息，以更精細(xì)化地實現(xiàn)供需平衡，引導(dǎo)合理錯峰用電。例如當(dāng)前歐美等國已經(jīng)在實行的電價階梯報價機制，需要實時公示通知電價，以便用戶能夠按需預(yù)約采購。

5G通信網(wǎng)絡(luò)可以為電力用戶用電信息采集提供海量接入和準(zhǔn)時實時數(shù)據(jù)上報的強大技術(shù)支持，協(xié)助系統(tǒng)完成電力用戶用電信息的采集、處理和實時監(jiān)控，實現(xiàn)用電信息的自動采集、計量異常監(jiān)測、電能質(zhì)量監(jiān)測、用電分析和管理、相關(guān)信息發(fā)布、分布式能源監(jiān)控、智能用電設(shè)備的信息交互等功能。


智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過先進的傳感和測量技術(shù)、先進的設(shè)備技術(shù)、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)電網(wǎng)的智能化。未來電網(wǎng)業(yè)務(wù)將朝著多樣性、高可靠性和超低時延性的方向發(fā)展，這就需要網(wǎng)絡(luò)相互隔離、功能靈活可編排，并且具備極致能力。泛在、實時、安全、高效的通信網(wǎng)絡(luò)是電網(wǎng)智能化的重要保障。5G技術(shù)創(chuàng)新電網(wǎng)新型作業(yè)方式和服務(wù)模式，實現(xiàn)電網(wǎng)更加精確的負(fù)荷和供電調(diào)整，為電網(wǎng)提供更加實時、可靠、高效的通信網(wǎng)絡(luò)支撐，從而使得電網(wǎng)運營更智能、電網(wǎng)企業(yè)更智慧、電力用戶更便捷。

1、智能自動化配電

配電自動化是集計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸、控制技術(shù)、現(xiàn)代化設(shè)備及管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)，其目的是提高供電可靠性，改進電能質(zhì)量，向用戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，降低運行費用，減輕運行人員的勞動強度。目前仍大量應(yīng)用的配電系統(tǒng)或采用自動化開關(guān)設(shè)備，或應(yīng)用通信網(wǎng)絡(luò)、饋線終端單元和計算機網(wǎng)絡(luò)，即使增加了自動控制功能，自動化程度依舊較低。當(dāng)前主流的集中式配電自動化方案，其通信系統(tǒng)主要傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。隨著電力可靠供電要求的逐步提升，要求高可靠性供電區(qū)域能夠?qū)崿F(xiàn)電力不間斷持續(xù)供電，將事故隔離時間縮短至毫秒級，實現(xiàn)區(qū)域不停電服務(wù)，則對集中式配電自動化中的主站集中處理能力和時延等提出了更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

應(yīng)用5G技術(shù)后，通過各終端間的對等通信，可進行智能判斷、分析、故障定位、故障隔離以及非故障區(qū)域供電恢復(fù)等操作，從而實現(xiàn)故障處理過程的全自動進行，最大可能地減少故障停電時間和范圍，使配網(wǎng)故障處理時間從分鐘級提高到毫秒級。因此，建立在5G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的智能分布式配電自動化將成為未來配網(wǎng)自動化發(fā)展的方向和趨勢之一。

2.精準(zhǔn)負(fù)荷控制

電力負(fù)荷控制是落實用電負(fù)荷管理的技術(shù)手段，其原理就是跟蹤檢測用電負(fù)荷的大小，當(dāng)負(fù)荷超過所設(shè)定的負(fù)荷定值時，先報警提示，后跳閘切斷負(fù)荷。傳統(tǒng)配網(wǎng)由于缺少通信網(wǎng)絡(luò)支持，切除負(fù)荷手段相對簡單粗暴，通常只能切除整條配電線路。從業(yè)務(wù)影響、用戶體驗等角度出發(fā)，希望盡可能做到減少對重要用戶的影響，通過精準(zhǔn)控制，優(yōu)先切除可中斷非重要負(fù)荷，例如電動汽車充電樁、工廠內(nèi)部非連續(xù)生產(chǎn)的電源等。

通過5G網(wǎng)絡(luò)支持，采用基于穩(wěn)控技術(shù)的精準(zhǔn)負(fù)荷控制系統(tǒng)，控制對象可精準(zhǔn)到生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部的可中斷負(fù)荷，充分滿足電網(wǎng)緊急情況下的應(yīng)急處置需求，同時僅涉及經(jīng)濟生活中的企業(yè)用戶，且為用戶的可中斷負(fù)荷，將經(jīng)濟損失、社會影響降至最低。


華為孟晚舟事件

2018年12月6日凌晨，任正非女兒、華為CFO孟晚舟因華為涉嫌違反美國對伊朗的制裁而面臨引渡美國的問題在加拿大被扣押，消息一出，瞬間轟動了全球市場。業(yè)內(nèi)人士分析認(rèn)為，該事件的本質(zhì)是技術(shù)狙擊戰(zhàn)。在美國、加拿大、澳大利亞、英國、新西蘭以及日韓等國，華為遭遇的是一場5G的"狙擊"。

華為在5G方面的技術(shù)成就為歐美所忌憚。美國、加拿大、澳大利亞、英國、新西蘭以及日韓等國均禁止其競標(biāo)5G。2018年以來美方連續(xù)推出了針對中國高科技企業(yè)的政策，其在5G技術(shù)的成就成為美方此輪談判的攻擊焦點。

5G發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，在國際標(biāo)準(zhǔn)化組織以及各國政府與運營商的努力下，5G標(biāo)準(zhǔn)化進程不斷加速，中美日韓及歐洲等國家和地區(qū)5G頻譜規(guī)劃相繼出臺，全球大多數(shù)主流運營商已經(jīng)開始布局和部署5G網(wǎng)絡(luò)。

2017年12月，在國際電信標(biāo)準(zhǔn)組織3GPPRAN第78次全體會議上，5GNR首發(fā)版本正式凍結(jié)并發(fā)布。這是全球第一個可商用部署的5G標(biāo)準(zhǔn)，意味著5G結(jié)束學(xué)術(shù)討論期進入市場化商用的新階段。值得一提的是，中國移動作為唯一報告人和協(xié)議主編，領(lǐng)導(dǎo)完成了5G空口場景和需求研究項目，輸出5G空口技術(shù)綱領(lǐng)性文件，后續(xù)所有技術(shù)研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化均以此文件為準(zhǔn)繩。

全球半導(dǎo)體聯(lián)盟（GSA）發(fā)布的《EvolutionofLTEto5Greport》顯示，截至2017年9月，全球49個國家的103個運營商正在計劃或部署5G技術(shù)研發(fā)，至少23個國家的32個運營商宣稱已經(jīng)開始部署5G/Pre5G網(wǎng)絡(luò)。下圖中顯示了各國運營商發(fā)布的最早5G網(wǎng)絡(luò)部署時間。如圖所示，5G已經(jīng)成為全球爭奪的新焦點，歐美日韓等發(fā)達國家積極布局5G，搶占5G發(fā)展主導(dǎo)權(quán)，爭取在新一輪的國際競爭中占據(jù)優(yōu)勢地位。



原標(biāo)題：5G能源時代來臨