近日，5G智能電網(wǎng)研究項目在3GPP R18中成功立項，將第一次正式定義5G+智能電網(wǎng)端到端標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)。盡管R16標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)在URLLC（低時延高可靠）和eMTC（廣域物聯(lián)網(wǎng)連接）方面取得了突破，但在指標(biāo)更加嚴(yán)格、通信需求更加個性化的電力、交通等垂直領(lǐng)域，仍需要更加確定的5G網(wǎng)絡(luò)，5G將成為電力行業(yè)提質(zhì)增效關(guān)鍵支撐。

R18智能電網(wǎng)成功立項，中國力量凸顯

在3GPP此次立項中，中國力量再次凸顯，進一步擴大中國公司在5G標(biāo)準(zhǔn)制定過程中的國際影響力。該項目由中國電信牽頭并聯(lián)合中國南方電網(wǎng)、國家電網(wǎng)、華為、中國移動、中國聯(lián)通等5G確定性網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成員單位，以及中興通訊、復(fù)旦大學(xué)、大唐、沃達豐、西班牙電信、法國電信等海內(nèi)外運營商、設(shè)備商等28家成員單位共同提交。R18智能電網(wǎng)成功立項標(biāo)志著從宏觀層面上立項內(nèi)容已達成共識，后續(xù)會加強SA1與IEC、IEEE、5G-AIA、CIGRE等國際標(biāo)準(zhǔn)組的合作，中國電信的5G智能電網(wǎng)項目在3GPP的討論都將向好方向發(fā)展。

面向未來多樣化的通信服務(wù)需求，5G網(wǎng)絡(luò)將在電力行業(yè)創(chuàng)造新的應(yīng)用和發(fā)展機遇，3GPP確立的eMBB、mMTC、URLLC三大應(yīng)用場景成為實現(xiàn)電力行業(yè)應(yīng)用的基礎(chǔ)場景。傳統(tǒng)的“固定網(wǎng)絡(luò)拓撲”資源分配方案，已經(jīng)無法滿足各種電力通信業(yè)務(wù)在帶寬、可靠性、時延等通信服務(wù)、計算服務(wù)以及存儲服務(wù)的個性化需求；為了能夠讓5G在電力行業(yè)得到更多的應(yīng)用，從而提升智能電網(wǎng)的可靠性以及安全性，需要對不同電力通信業(yè)務(wù)提供多種類型差異化的服務(wù)，5G技術(shù)成為其實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。

能有效解決5G部署條件下電網(wǎng)調(diào)度與控制的通信與計算問題，有效提高智能電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性，實現(xiàn)智能電網(wǎng)調(diào)控業(yè)務(wù)的智能化、準(zhǔn)確性。通過研究5G技術(shù)在高可靠性方面的技術(shù)原理和實現(xiàn)機制，論證5G在誤碼率、時延、帶寬方面對電力調(diào)控業(yè)務(wù)不同場景的支持，以及應(yīng)用系統(tǒng)的兼容性要求，為5G對電力調(diào)控業(yè)務(wù)的支撐提供依據(jù)。此次5G智能電網(wǎng)項目研究范圍主要包括傳統(tǒng)能源系統(tǒng)服務(wù)、遠程控制、遠程保護、計量以及高級計量基礎(chǔ)設(shè)施、分布式發(fā)電、分布式自動化、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)。通過5G技術(shù)賦能電網(wǎng)典型應(yīng)用場景，可以促進信息技術(shù)和電力行業(yè)的深度融合，利用電網(wǎng)與電信新技術(shù)互相促進的優(yōu)勢，不但能從根本上滿足發(fā)展中電力行業(yè)多場景差異化的需求，而且能夠充分滿足電網(wǎng)公司未來電網(wǎng)生產(chǎn)和企業(yè)運營需求，實現(xiàn)能源生產(chǎn)、傳輸、消費全環(huán)節(jié)、各類型用戶及終端的泛在互聯(lián)和深度感知，實現(xiàn)電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展和持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展。

5G賦能智能電網(wǎng)四大應(yīng)用場景

從電流走向的視角來看，電網(wǎng)分為5個環(huán)節(jié)：發(fā)電、輸電、變電、配電以及用電。從5個環(huán)節(jié)對5G部署的潛在需求以及未來5G網(wǎng)絡(luò)切片能夠賦能的應(yīng)用業(yè)務(wù)，將其歸結(jié)為4個智能電網(wǎng)應(yīng)用場景，即智能分布式配電自動化、毫秒級精準(zhǔn)負荷控制、低壓用電信息采集、分布式電源。綜合其4個典型場景，均與電力調(diào)度控制業(yè)務(wù)有關(guān)。針對不同電力調(diào)控業(yè)務(wù)場景下，根據(jù)不同的用戶服務(wù)質(zhì)量（QoS），給出適合不同電力調(diào)控業(yè)務(wù)場景的端到端網(wǎng)絡(luò)切片控制以及資源分配策略，分析不同業(yè)務(wù)場景對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)切片服務(wù)級別協(xié)議（SLA）和QoS的限制，并分析網(wǎng)絡(luò)切片的業(yè)務(wù)隔離性。

相較其他系統(tǒng)而言，電力系統(tǒng)作為一張典型的“網(wǎng)”，需要實時把握各類測量監(jiān)控數(shù)據(jù)，實時協(xié)調(diào)各類資源。

首先，電力系統(tǒng)中一次系統(tǒng)、二次系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、計量系統(tǒng)等各類在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，以及各站點、辦公場所等視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的應(yīng)用是智能電網(wǎng)存在的物質(zhì)基礎(chǔ)，而5G的高速率為它們提供強有力支撐。

其次，智能電力設(shè)備、穿戴設(shè)備等海量設(shè)備將大規(guī)模應(yīng)用在數(shù)字化電網(wǎng)，5G能夠連接海量設(shè)備，每平方公里可以支撐100萬個移動終端，為真正實現(xiàn)電力系統(tǒng)中的萬物信息互聯(lián)提供了巨大的想象空間。

然后，5G技術(shù)丟包率極低，具有很高的可靠性，可有效提升電力系統(tǒng)本身的可靠性。

最后，在實際應(yīng)用中，電力系統(tǒng)需要各系統(tǒng)協(xié)同控制、快速反應(yīng)的場景，5G空口時延為lms，端到端時延小于10ms，可以快速靈活響應(yīng)系統(tǒng)中的各種變化。

基于5G技術(shù)的配電物聯(lián)網(wǎng)具有高密度連接特性，可支持大量智能測量原件的部署，開展全網(wǎng)的多元數(shù)據(jù)采集，譬如，可大規(guī)模在配電網(wǎng)每個節(jié)點部署電壓、功率和相角信息的測量，通過這些數(shù)據(jù)辨識配電網(wǎng)拓撲，識別分布式能源接入點，生成電網(wǎng)潮流模型，使系統(tǒng)狀態(tài)完全可觀，并可對用戶使用的各類型能源負荷進行精準(zhǔn)預(yù)測?；?G技術(shù)的配電物聯(lián)網(wǎng)因其擁有的高單位面積容量可支持PMU數(shù)據(jù)的無損傳輸，系統(tǒng)可通過分析PMU時序數(shù)據(jù)，進而全面掌握配電電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定信息。通過5G技術(shù)對細粒度數(shù)據(jù)的采集，電力系統(tǒng)可以對用電大數(shù)據(jù)、電力用戶行為進行建模分析，為用戶提供能有效直觀的服務(wù)。

5G技術(shù)可以進一步運用到智慧輸電典型場景。輸電環(huán)節(jié)的典型場景主要包括輸電線路的智能巡檢和狀態(tài)監(jiān)測。輸電線路智能巡檢是指定期到現(xiàn)場查勘輸變電設(shè)備、線路情況，及時了解故障現(xiàn)象，消除隱患，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。要求實現(xiàn)一鍵下達、多機種聯(lián)合、自動續(xù)航的立體巡檢模式，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、5G eMBB、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算、AR等技術(shù)，自動采集數(shù)據(jù)、高清圖像、視頻等信息并實時傳回控制中心，通過遠程會商協(xié)助現(xiàn)場解決作業(yè)難題，實現(xiàn)無人機大規(guī)模、自動化巡檢，大幅提升輸電線路的巡檢效率，提高輸電線路的巡檢精確度，實現(xiàn)智能化運維管理。輸電線路狀態(tài)監(jiān)測要求實現(xiàn)輸電環(huán)節(jié)各類設(shè)備及線路狀態(tài)實時感知、監(jiān)視預(yù)警、分析診斷和評估預(yù)測，從而提升電力設(shè)備安全運行水平。由于輸電線路遍布全國，應(yīng)用5G網(wǎng)絡(luò)廣域覆蓋能力可對人口稀少地區(qū)線路進行監(jiān)測。

多方攜手，驅(qū)動5G智能電網(wǎng)落地

隨著5G網(wǎng)絡(luò)逐漸規(guī)?；ㄔO(shè)，同屬新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（簡稱“新基建”）范疇的智能電網(wǎng)的概念和特征、內(nèi)涵與外延不斷得到豐富發(fā)展。當(dāng)前，我國處于能源轉(zhuǎn)型和變革時代，要加大戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性、前瞻性技術(shù)創(chuàng)新和探索，進一步保障能源供應(yīng)的安全性、經(jīng)濟性，適應(yīng)和引領(lǐng)能源生產(chǎn)和消費革命。而5G也正處于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)形成和產(chǎn)業(yè)化培育的關(guān)鍵時期，全球各國在國家數(shù)字化戰(zhàn)略中均把5G作為優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。抓住5G和新能源共同發(fā)展的新機遇，加快培育新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)，驅(qū)動傳統(tǒng)領(lǐng)域的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化升級，成為拓展經(jīng)濟發(fā)展新空間，打造產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈新優(yōu)勢的關(guān)鍵之舉和戰(zhàn)略選擇。

此外，學(xué)術(shù)界、電信運營商、國網(wǎng)公司、設(shè)備商等多方始終在堅持推動技術(shù)公開化。國家電網(wǎng)公司與國家自然科學(xué)基金委設(shè)立智能電網(wǎng)聯(lián)合基金，進一步加強面向國家能源戰(zhàn)略需求的基礎(chǔ)前沿技術(shù)研究，不斷提升我國電力工業(yè)的自主創(chuàng)新能力和核心競爭力?！皣易匀豢茖W(xué)基金委員會—國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)聯(lián)合基金”是國家自然科學(xué)基金的重要組成部分，是電力行業(yè)設(shè)立的第一支聯(lián)合基金，將實現(xiàn)行業(yè)進步與學(xué)科發(fā)展的相互促進和相互帶動，進一步完善國家科研創(chuàng)新鏈條。從2017年到2021年，聯(lián)合基金將圍繞國家電網(wǎng)公司發(fā)展戰(zhàn)略及重大需求，結(jié)合全球能源電力領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展趨勢，開展智能電網(wǎng)、特高壓、新能源、電工新材料、儲能等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究。截止目前，已有CIGRE中國委員會D2專委會《智能電網(wǎng)5G應(yīng)用白皮書》、國家電網(wǎng)、中國電信、華為聯(lián)合發(fā)布的《5G網(wǎng)絡(luò)切片使能智能電網(wǎng)白皮書》以及中國南方電網(wǎng)、中國移動、華為聯(lián)合發(fā)布的《5G助力智能電網(wǎng)應(yīng)用白皮書》。

3GPP SA1已經(jīng)啟動R18。在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化下一步工作是聚焦具有典型代表性（例如電力能源、軌道交通、智能泛在物聯(lián)網(wǎng)），這類行業(yè)具有產(chǎn)業(yè)輻射廣帶動作用大，產(chǎn)品運用規(guī)模大和產(chǎn)業(yè)鏈輻射力強等特點。打造R17的對低時延高可靠應(yīng)用場景的標(biāo)準(zhǔn)升級版，5G R18能更好地滿足垂直行業(yè)業(yè)務(wù)的安全性、可靠性和靈活性需求。

隨著3GPP R16標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)以及5G商用大幕的開啟，會有更多新興業(yè)務(wù)需要被催熟，從而建立更成功的5G生態(tài)與商業(yè)模式，為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，還有大量的標(biāo)準(zhǔn)工作要做，這有賴于3GPP尤其SA1精準(zhǔn)地把握運營商的需求，通過標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)動市場，用標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動5G的商業(yè)成功。
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