電力行業(yè)該如何應用5G

9月19日，能源產(chǎn)業(yè)獻禮“新中國70華誕”主題活動——第三屆（2019）中國能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展年會暨首屆“能源文化節(jié)”在京舉行。

在年會同期舉辦的“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”圓桌論壇上，來自企業(yè)和行業(yè)智庫的專家學者就5G技術在城市能源轉型中的應用，以及5G能夠給能源行業(yè)帶來什么影響等主題展開了討論。

以下為發(fā)言摘編

華為中國區(qū)5G創(chuàng)新部負責人楊奔：

5G能夠給能源行業(yè)帶來什么好處？

5G能夠給能源行業(yè)帶來什么作用或者好處？

5G是中國數(shù)字經(jīng)濟的一個底座，以前更多聚焦在通信行業(yè)，目前來看，5G能夠進入千行百業(yè)，其是在3G、4G基礎上實現(xiàn)了通信技術的升級，不僅為個人通信領域，同時也為制造業(yè)、傳媒、交通、能源等各行業(yè)的數(shù)字化帶來了極大好處。通過基礎理論研究的突破，5G能夠實現(xiàn)萬物互聯(lián)，其應用領域非常廣泛。

根據(jù)中國信息通信研究院測算，預計5G技術在2020—2025年，將拉動中國數(shù)字經(jīng)濟增長15.2萬億元。

5G第一階段的發(fā)展將帶來大帶寬、高清視頻的體驗，包括無人機都會率先實現(xiàn)商用；第二階段則是在智能電網(wǎng)，包括智能制造、車聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字醫(yī)療等行業(yè)里進行深化和應用，同時需要5G切片技術提供專網(wǎng)需要；第三階段是基于萬物互聯(lián)的持續(xù)深化應用，相關方面的標準還正在制定當中。產(chǎn)業(yè)界普遍認為NB-IoT（基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)）和eMTC（增強型機器類型通信）其實就是5G mMTC（海量機器類通信，即大連接物聯(lián)網(wǎng)）的一部分，是5G探索垂直行業(yè)的第一步。

目前第一階段已經(jīng)非常成熟，去年年中也已經(jīng)完成標準發(fā)布，今年在韓國、日本、美國、中國都會發(fā)布5G商用，有望給人們的日常生活帶來非常大的變化。3G、4G的時候大家想不到5G能做什么，從現(xiàn)在看未來更多是AR(增強現(xiàn)實技術)、VR(虛擬現(xiàn)實虛擬現(xiàn)實技術)，那么未來五年誰需要5G？看行業(yè)需求或者痛點，工業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)的相關需求會更為迫切。

在城市能源領域，工業(yè)領域用能占到百分之六七十，其次是交通。在工業(yè)制造領域，通過5G應用，可以替代傳統(tǒng)的光線，實現(xiàn)工業(yè)柔性制造。同時，通過定位傳輸，可以實現(xiàn)互聯(lián)互通。去年我們與南方電網(wǎng)開展5G智能電網(wǎng)聯(lián)合創(chuàng)新，實現(xiàn)了首批面向商用的5G智慧電網(wǎng)應用，并發(fā)布了《5G電力應用白皮書》。5G技術在無人機電網(wǎng)巡檢場景也是非常典型的應用。此外，低壓用電信的信息采集方式，如抄表、計量等在未來都是非常好的應用模式。

在交通領域，5G在自動駕駛方面已有相關研究和探索，未來可通過全自動駕駛方式，包括信息共享服務的方式，實現(xiàn)更多公共交通共享。

國網(wǎng)南瑞集團通信公司副總經(jīng)理趙高峰：

通信能力提升將極大促進電網(wǎng)業(yè)務發(fā)展

所謂泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，是在電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)充分應用移動互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術、先進通信技術，實現(xiàn)電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)萬物互聯(lián)，人機交互，打造一個以信息高效處理、應用便捷靈活為特征的智慧服務系統(tǒng)。

加快建設泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設主要是在現(xiàn)有基礎上，從全息感知、泛在連接、開放共享、融合創(chuàng)新四個方面進行提升，即將人與設備互聯(lián)、實現(xiàn)跨專業(yè)數(shù)據(jù)共享、各環(huán)節(jié)業(yè)務貫通，并通過對外開放，實現(xiàn)全行業(yè)數(shù)據(jù)創(chuàng)新。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)需要源、網(wǎng)、荷、儲各類設備及人員實現(xiàn)全面感知、泛在接入、全程在線，這樣必然需要一個堅強的電力通信網(wǎng)作為支撐。這樣的支撐平臺必然是有線加無線，地面加衛(wèi)星，包括骨干加介入的通信網(wǎng)。5G技術有低時延、高可靠、海量連接的特征，與國網(wǎng)公司電網(wǎng)狀態(tài)全息感知、數(shù)據(jù)全面連接、業(yè)務全程在線、服務全新體驗的“三型兩網(wǎng)”建設目標高度吻合。通信能力的提升可極大促進電網(wǎng)業(yè)務發(fā)展。比如配電自動化、精準控制等業(yè)務對時延的要求非常高，比較適合URLLC（超高可靠超低時延通信）應用場景。而高清視頻監(jiān)控、無人機巡檢、維修培訓等，對帶寬的需求非常高，則比較適合eMBB（增強移動寬帶）場景。其他信息的采集、狀態(tài)檢測等都適合海量連接的場景。這些都是5G對應的應用場景。

從2018年開始國家電網(wǎng)與南方電網(wǎng)都開展了相應的5G試點應用工作。那么電力行業(yè)如何應用5G？我們認為，一是標準切片，即服務租賃模式；二是基于專用資源的增強版5G切片模式；三是混合切片模式；四是自建網(wǎng)絡模式。

我們調研發(fā)現(xiàn)，電力行業(yè)應用5G技術仍面臨諸多問題。比如目前設備廠商主要精力還是集中在手機終端的研發(fā)，對于工業(yè)控制終端的開發(fā)以及運行模式的研究相對滯后。再有電力行業(yè)的安全規(guī)定對5G的安全隔離技術是否認可？5G運營商如何分配電力應用的業(yè)務等級？以及電力如何獲得專用的5G頻譜等問題都需要解決。

華南理工大學電力學院教授余濤：

電力指紋技術可解決智能用電的瓶頸

如何用新一代人工智能解決能源轉型帶來的電力系統(tǒng)特別是電力市場現(xiàn)貨交易與輔助市場加入后的自動化復雜性增加的難題，是我們正致力于解決的一個核心問題。

這里包括，第一，如何進行人工智能體系建模；第二，如何研究相應基礎算法解決復雜的電力系統(tǒng)調配任務；第三，產(chǎn)品研發(fā)。

我們提出了基于人工智能的自動化云端管理系統(tǒng)，嵌入了電力指紋識別裝置。目前，這些系統(tǒng)已經(jīng)通過了嚴苛的電力調度系統(tǒng)安全性和可靠性的接入測試，并得到了應用和驗證。

電力系統(tǒng)感知在電網(wǎng)側主要是智能調控技術，電力市場改革希望深入到用戶側，這就需要解決智能用電的問題。電網(wǎng)與用戶實現(xiàn)雙向友好互動關鍵在于能夠精準感知負荷的身份和特性。電力指紋技術可解決其中非常重要的瓶頸問題。

電力指紋技術是指對用電或者發(fā)電設備的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)等特征，利用人工智能和大數(shù)據(jù)技術，對用戶設備進行識別。電力指紋技術可實現(xiàn)對用電和新能源設備的監(jiān)測、控制、管理和友好互動，通過設置一些參數(shù)，可以知道電壓、電流、功率因素等指標，以及用戶開啟停的用電行為特征。這些特征有穩(wěn)態(tài)的，也有暫態(tài)的，通過這些特征可以對用戶用電行為進行深度劃分，可實現(xiàn)對電力設備的識別像人的指紋識別、人臉識別一樣。

隨著電力指紋技術的完善，通過各種各樣的用電設備、發(fā)電設備，特別是用戶側的設備進行識別與特征提取，可形成電力指紋庫。這項工作做好了，其可催生的商業(yè)模式將非常多。

江蘇神馬電力股份有限公司副總經(jīng)理吳晶：

新材料發(fā)展保障電網(wǎng)本體安全、提升工業(yè)企業(yè)競爭力

隨著可再生能源越來越多接入電網(wǎng)，電網(wǎng)運行將面臨一系列挑戰(zhàn)。電網(wǎng)運行模式將采用直流電網(wǎng)和交直流混合兩種模式并行。無論是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)還是智能電網(wǎng)，在所有的結構、運行模式確定下來之后，最核心的是保證電網(wǎng)本體的安全穩(wěn)定性。

那么，如何能提升電網(wǎng)的安全可靠性？很大程度上取決于電氣設備的安全可靠和質量穩(wěn)定。如何提升裝備的可靠性？更多是在于新材料和新技術的應用。

在過去一百多年，電網(wǎng)新材料新技術在應用方面取得長足發(fā)展的，應該是在電子元器件上。

未來新材料應用上將會面臨哪些機遇和挑戰(zhàn)？電力系統(tǒng)安全運行過程中，一直以來還是將非常傳統(tǒng)的材料，如大量常見的金屬材料、以及水泥材料等，應用在上百年的電網(wǎng)體系中。人類的發(fā)展史也是學習利用材料、制造材料或者創(chuàng)新材料的歷史。現(xiàn)如今，復合材料在人們生活中變得越來越重要，甚至占據(jù)主導地位，其可使金屬或者非金屬材料發(fā)揮更加優(yōu)越的性能。

目前包括神馬在內(nèi)的國內(nèi)企業(yè)圍繞傳統(tǒng)材料電力設備上的先進性缺陷問題，研發(fā)了七大類填補國內(nèi)國際空白的產(chǎn)品，涉及包括變電、配電、輸電等在內(nèi)的整個電網(wǎng)體系。有些解決方案，如全生命周期電網(wǎng)售配電解決方案，已被全球廣為接受。同時我們一直致力于用創(chuàng)新的新材料與新技術推動電力行業(yè)進步，并參與制定了相應國際和國內(nèi)標準。

此外，我們也一直在致力于推動構建新的電力系統(tǒng)。但無論是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，還是智慧電網(wǎng)，最核心是要保證其安全穩(wěn)定性，這是電網(wǎng)的本體，核心還在于電氣裝備的安全可靠和質量穩(wěn)定。截至目前圍繞新材料、新技術的應用已提出了三代電網(wǎng)系統(tǒng)構想。隨著電網(wǎng)技術的更新?lián)Q代，行業(yè)都比較關注未來材料的發(fā)展，比如儲能材料、高性能的超導材料，以及云計算物理網(wǎng)絡、信息網(wǎng)絡的構建，大容量低架空輸電混合輸電的新材料緊湊型變電站與低空混合輸電的架空輸電線路，以及防災減災型電網(wǎng)、直流輸電以及局域電網(wǎng)系統(tǒng)等。

我們希望更多通過自主創(chuàng)新，用新材料、新技術構建新的電力系統(tǒng)，從而降低電力系統(tǒng)的整體運維成本，繼而在能源轉型，包括在電力體制改革的情況下，降低工商業(yè)電價，進而提升大型能耗企業(yè)的核心競爭力。

比如國內(nèi)打破國際壟斷的復合外絕緣材料，在今年中美貿(mào)易摩擦的市場環(huán)境下，即便增加30%關稅，美洲市場對其需求量的增長也是達到翻番。

包頭易博能源服務有限公司副總經(jīng)理薛聰穎：

園區(qū)智能用電管理潛力巨大

工業(yè)園區(qū)的特色是產(chǎn)業(yè)比較集中，布局比較優(yōu)化，是推動我國工業(yè)發(fā)展的重要力量。目前工業(yè)領域的用電量占到全社會用電量2/3。因此，對高載能生產(chǎn)型園區(qū)進行智能用電管理，有利于推動園區(qū)的能源系統(tǒng)高效清潔發(fā)展，減輕園區(qū)企業(yè)用電用能負擔，對于促進能源變革和園區(qū)經(jīng)濟轉型升級具有重要意義。

內(nèi)蒙古自治區(qū)本身屬于高耗能地區(qū)，而包頭則是典型的高能耗工業(yè)城市。地處包頭的石拐工業(yè)園區(qū)目前已初步形成硅鎂、特種鋼、煤炭資源綜合利用為主導的三個主要產(chǎn)業(yè)鏈條，園區(qū)內(nèi)現(xiàn)有企業(yè)89戶，規(guī)模以上企業(yè)53戶。今年截至8月園區(qū)用電量達到18億度，同比增長40%，占到包頭市的1/10。

圍繞這個園區(qū)的用電管理，我們目前正在建設工業(yè)園區(qū)監(jiān)控調度一體化電力需求側管理平臺系統(tǒng)，目的就是要對園區(qū)各用戶統(tǒng)一進行需求側運行管理，提升工業(yè)園區(qū)的電力信息化、標準化水平，轉變工業(yè)電能利用方式，提高電能利用效率，降低企業(yè)用電成本,為現(xiàn)貨市場、增量配電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)的開展，提供強有力的數(shù)據(jù)支撐。

目前已經(jīng)建成了實時調度系統(tǒng)，同時我們也根據(jù)實時數(shù)據(jù)開展了電力現(xiàn)貨市場的預測分析。現(xiàn)在全區(qū)89家企業(yè)中已納入監(jiān)測的有20家。經(jīng)過一段時間的數(shù)據(jù)積累，我們對比分析發(fā)現(xiàn)，園區(qū)內(nèi)同質化的企業(yè)如包頭云海金屬有限公司與包頭歐碼金屬合金有限公司生產(chǎn)工藝完全相同，但兩家企業(yè)每生產(chǎn)一噸鐵合金產(chǎn)品的電耗相差將近100度。目前，內(nèi)蒙古的電價是度電3毛多，這意味著不同企業(yè)每生產(chǎn)一噸鐵合金產(chǎn)品就有30多元的電耗成本差額，而該行業(yè)的平均噸利潤也只有60元。因此對高能耗企業(yè)而言，節(jié)約用電具有非常重要的意義，甚至關系企業(yè)生死。

剛剛公布的新版名單顯示，全國開發(fā)區(qū)（含工業(yè)園區(qū)）數(shù)量增至2543家，其中國家級開發(fā)區(qū)552家，省級開發(fā)區(qū)1991家。工業(yè)園區(qū)監(jiān)控調度一體化平臺具有非常廣泛的推廣價值。

我們希望通過工業(yè)園區(qū)監(jiān)控調度一體化平臺對園區(qū)企業(yè)進行電力需求側管理，一方面可以幫助企業(yè)科學節(jié)能降耗，用好電，另一方面可實時對接電力市場中長期及現(xiàn)貨市場交易負荷預測，讓企業(yè)在電力現(xiàn)貨市場上獲得收益。同時也能夠幫助園區(qū)綜合能源服務商為用電企業(yè)做好服務，同時拓展盈利模式。
來源:中國能源報