电力行业该如何应用5G

9月19日，能源产业献礼“新中国70华诞”主题活动——第三届（2019）中国能源产业发展年会暨首届“能源文化节”在京举行。

在年会同期举办的“泛在电力物联网”圆桌论坛上，来自企业和行业智库的专家学者就5G技术在城市能源转型中的应用，以及5G能够给能源行业带来什么影响等主题展开了讨论。

以下为发言摘编

华为中国区5G创新部负责人杨奔：

5G能够给能源行业带来什么好处？

5G能够给能源行业带来什么作用或者好处？

5G是中国数字经济的一个底座，以前更多聚焦在通信行业，目前来看，5G能够进入千行百业，其是在3G、4G基础上实现了通信技术的升级，不仅为个人通信领域，同时也为制造业、传媒、交通、能源等各行业的数字化带来了极大好处。通过基础理论研究的突破，5G能够实现万物互联，其应用领域非常广泛。

根据中国信息通信研究院测算，预计5G技术在2020—2025年，将拉动中国数字经济增长15.2万亿元。

5G第一阶段的发展将带来大带宽、高清视频的体验，包括无人机都会率先实现商用；第二阶段则是在智能电网，包括智能制造、车联网、数字医疗等行业里进行深化和应用，同时需要5G切片技术提供专网需要；第三阶段是基于万物互联的持续深化应用，相关方面的标准还正在制定当中。产业界普遍认为NB-IoT（基于蜂窝的窄带物联网）和eMTC（增强型机器类型通信）其实就是5G mMTC（海量机器类通信，即大连接物联网）的一部分，是5G探索垂直行业的第一步。

目前第一阶段已经非常成熟，去年年中也已经完成标准发布，今年在韩国、日本、美国、中国都会发布5G商用，有望给人们的日常生活带来非常大的变化。3G、4G的时候大家想不到5G能做什么，从现在看未来更多是AR(增强现实技术)、VR(虚拟现实虚拟现实技术)，那么未来五年谁需要5G？看行业需求或者痛点，工业、互联网的相关需求会更为迫切。

在城市能源领域，工业领域用能占到百分之六七十，其次是交通。在工业制造领域，通过5G应用，可以替代传统的光线，实现工业柔性制造。同时，通过定位传输，可以实现互联互通。去年我们与南方电网开展5G智能电网联合创新，实现了首批面向商用的5G智慧电网应用，并发布了《5G电力应用白皮书》。5G技术在无人机电网巡检场景也是非常典型的应用。此外，低压用电信的信息采集方式，如抄表、计量等在未来都是非常好的应用模式。

在交通领域，5G在自动驾驶方面已有相关研究和探索，未来可通过全自动驾驶方式，包括信息共享服务的方式，实现更多公共交通共享。

国网南瑞集团通信公司副总经理赵高峰：

通信能力提升将极大促进电网业务发展

所谓泛在电力物联网，是在电力系统的各个环节充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各环节万物互联，人机交互，打造一个以信息高效处理、应用便捷灵活为特征的智慧服务系统。

加快建设泛在电力物联网的建设主要是在现有基础上，从全息感知、泛在连接、开放共享、融合创新四个方面进行提升，即将人与设备互联、实现跨专业数据共享、各环节业务贯通，并通过对外开放，实现全行业数据创新。

泛在电力物联网需要源、网、荷、储各类设备及人员实现全面感知、泛在接入、全程在线，这样必然需要一个坚强的电力通信网作为支撑。这样的支撑平台必然是有线加无线，地面加卫星，包括骨干加介入的通信网。5G技术有低时延、高可靠、海量连接的特征，与国网公司电网状态全息感知、数据全面连接、业务全程在线、服务全新体验的“三型两网”建设目标高度吻合。通信能力的提升可极大促进电网业务发展。比如配电自动化、精准控制等业务对时延的要求非常高，比较适合URLLC（超高可靠超低时延通信）应用场景。而高清视频监控、无人机巡检、维修培训等，对带宽的需求非常高，则比较适合eMBB（增强移动宽带）场景。其他信息的采集、状态检测等都适合海量连接的场景。这些都是5G对应的应用场景。

从2018年开始国家电网与南方电网都开展了相应的5G试点应用工作。那么电力行业如何应用5G？我们认为，一是标准切片，即服务租赁模式；二是基于专用资源的增强版5G切片模式；三是混合切片模式；四是自建网络模式。

我们调研发现，电力行业应用5G技术仍面临诸多问题。比如目前设备厂商主要精力还是集中在手机终端的研发，对于工业控制终端的开发以及运行模式的研究相对滞后。再有电力行业的安全规定对5G的安全隔离技术是否认可？5G运营商如何分配电力应用的业务等级？以及电力如何获得专用的5G频谱等问题都需要解决。

华南理工大学电力学院教授余涛：

电力指纹技术可解决智能用电的瓶颈

如何用新一代人工智能解决能源转型带来的电力系统特别是电力市场现货交易与辅助市场加入后的自动化复杂性增加的难题，是我们正致力于解决的一个核心问题。

这里包括，第一，如何进行人工智能体系建模；第二，如何研究相应基础算法解决复杂的电力系统调配任务；第三，产品研发。

我们提出了基于人工智能的自动化云端管理系统，嵌入了电力指纹识别装置。目前，这些系统已经通过了严苛的电力调度系统安全性和可靠性的接入测试，并得到了应用和验证。

电力系统感知在电网侧主要是智能调控技术，电力市场改革希望深入到用户侧，这就需要解决智能用电的问题。电网与用户实现双向友好互动关键在于能够精准感知负荷的身份和特性。电力指纹技术可解决其中非常重要的瓶颈问题。

电力指纹技术是指对用电或者发电设备的暂态和稳态等特征，利用人工智能和大数据技术，对用户设备进行识别。电力指纹技术可实现对用电和新能源设备的监测、控制、管理和友好互动，通过设置一些参数，可以知道电压、电流、功率因素等指标，以及用户开启停的用电行为特征。这些特征有稳态的，也有暂态的，通过这些特征可以对用户用电行为进行深度划分，可实现对电力设备的识别像人的指纹识别、人脸识别一样。

随着电力指纹技术的完善，通过各种各样的用电设备、发电设备，特别是用户侧的设备进行识别与特征提取，可形成电力指纹库。这项工作做好了，其可催生的商业模式将非常多。

江苏神马电力股份有限公司副总经理吴晶：

新材料发展保障电网本体安全、提升工业企业竞争力

随着可再生能源越来越多接入电网，电网运行将面临一系列挑战。电网运行模式将采用直流电网和交直流混合两种模式并行。无论是泛在电力物联网还是智能电网，在所有的结构、运行模式确定下来之后，最核心的是保证电网本体的安全稳定性。

那么，如何能提升电网的安全可靠性？很大程度上取决于电气设备的安全可靠和质量稳定。如何提升装备的可靠性？更多是在于新材料和新技术的应用。

在过去一百多年，电网新材料新技术在应用方面取得长足发展的，应该是在电子元器件上。

未来新材料应用上将会面临哪些机遇和挑战？电力系统安全运行过程中，一直以来还是将非常传统的材料，如大量常见的金属材料、以及水泥材料等，应用在上百年的电网体系中。人类的发展史也是学习利用材料、制造材料或者创新材料的历史。现如今，复合材料在人们生活中变得越来越重要，甚至占据主导地位，其可使金属或者非金属材料发挥更加优越的性能。

目前包括神马在内的国内企业围绕传统材料电力设备上的先进性缺陷问题，研发了七大类填补国内国际空白的产品，涉及包括变电、配电、输电等在内的整个电网体系。有些解决方案，如全生命周期电网售配电解决方案，已被全球广为接受。同时我们一直致力于用创新的新材料与新技术推动电力行业进步，并参与制定了相应国际和国内标准。

此外，我们也一直在致力于推动构建新的电力系统。但无论是泛在电力物联网，还是智慧电网，最核心是要保证其安全稳定性，这是电网的本体，核心还在于电气装备的安全可靠和质量稳定。截至目前围绕新材料、新技术的应用已提出了三代电网系统构想。随着电网技术的更新换代，行业都比较关注未来材料的发展，比如储能材料、高性能的超导材料，以及云计算物理网络、信息网络的构建，大容量低架空输电混合输电的新材料紧凑型变电站与低空混合输电的架空输电线路，以及防灾减灾型电网、直流输电以及局域电网系统等。

我们希望更多通过自主创新，用新材料、新技术构建新的电力系统，从而降低电力系统的整体运维成本，继而在能源转型，包括在电力体制改革的情况下，降低工商业电价，进而提升大型能耗企业的核心竞争力。

比如国内打破国际垄断的复合外绝缘材料，在今年中美贸易摩擦的市场环境下，即便增加30%关税，美洲市场对其需求量的增长也是达到翻番。

包头易博能源服务有限公司副总经理薛聪颖：

园区智能用电管理潜力巨大

工业园区的特色是产业比较集中，布局比较优化，是推动我国工业发展的重要力量。目前工业领域的用电量占到全社会用电量2/3。因此，对高载能生产型园区进行智能用电管理，有利于推动园区的能源系统高效清洁发展，减轻园区企业用电用能负担，对于促进能源变革和园区经济转型升级具有重要意义。

内蒙古自治区本身属于高耗能地区，而包头则是典型的高能耗工业城市。地处包头的石拐工业园区目前已初步形成硅镁、特种钢、煤炭资源综合利用为主导的三个主要产业链条，园区内现有企业89户，规模以上企业53户。今年截至8月园区用电量达到18亿度，同比增长40%，占到包头市的1/10。

围绕这个园区的用电管理，我们目前正在建设工业园区监控调度一体化电力需求侧管理平台系统，目的就是要对园区各用户统一进行需求侧运行管理，提升工业园区的电力信息化、标准化水平，转变工业电能利用方式，提高电能利用效率，降低企业用电成本,为现货市场、增量配电网、能源互联网的开展，提供强有力的数据支撑。

目前已经建成了实时调度系统，同时我们也根据实时数据开展了电力现货市场的预测分析。现在全区89家企业中已纳入监测的有20家。经过一段时间的数据积累，我们对比分析发现，园区内同质化的企业如包头云海金属有限公司与包头欧码金属合金有限公司生产工艺完全相同，但两家企业每生产一吨铁合金产品的电耗相差将近100度。目前，内蒙古的电价是度电3毛多，这意味着不同企业每生产一吨铁合金产品就有30多元的电耗成本差额，而该行业的平均吨利润也只有60元。因此对高能耗企业而言，节约用电具有非常重要的意义，甚至关系企业生死。

刚刚公布的新版名单显示，全国开发区（含工业园区）数量增至2543家，其中国家级开发区552家，省级开发区1991家。工业园区监控调度一体化平台具有非常广泛的推广价值。

我们希望通过工业园区监控调度一体化平台对园区企业进行电力需求侧管理，一方面可以帮助企业科学节能降耗，用好电，另一方面可实时对接电力市场中长期及现货市场交易负荷预测，让企业在电力现货市场上获得收益。同时也能够帮助园区综合能源服务商为用电企业做好服务，同时拓展盈利模式。
来源:中国能源报