重磅报告 | 未来5G与能源的深度融合研究

(三)电网通信

当前，电力用户用电信息采集业务主要用于计量，数据传输业务规模小、频次低，呈现出上行流量大、下行流量小的特点。现有的通信方式主要包括无线网和光纤传输方式，各类用户终端采用集中器方式，目前主站为省级公司集中部署。

业务增长将带来用电信息数据准时、实时上报的新需求。同时，终端数量级进一步提升。未来的用电信息采集将进一步延伸到家庭，能够获取所有用电终端的负荷信息，以更精细化地实现供需平衡，引导合理错峰用电。例如当前欧美等国已经在实行的电价阶梯报价机制，需要实时公示通知电价，以便用户能够按需预约采购。

5G通信网络可以为电力用户用电信息采集提供海量接入和准时实时数据上报的强大技术支持，协助系统完成电力用户用电信息的采集、处理和实时监控，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。

案例

韩国电信不仅通过电信服务来迎接5G时代，还积极推动诸如能源、汽车制造、农业、医疗等其他行业的融合。例如，韩国电信正在提供“KT-MEG”(微电网)服务，即通过通信网络自动地远程管理成千上万客户的电力使用。基于大数据分析的用量预测能够帮助提高电厂的生产效率。

(四)智能电网

智能电网建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的智能化。未来电网业务将朝着多样性、高可靠性和超低时延性的方向发展，这就需要网络相互隔离、功能灵活可编排，并且具备极致能力。泛在、实时、安全、高效的通信网络是电网智能化的重要保障。5G技术创新电网新型作业方式和服务模式，实现电网更加精确的负荷和供电调整，为电网提供更加实时、可靠、高效的通信网络支撑，从而使得电网运营更智能、电网企业更智慧、电力用户更便捷。

1.智能自动化配电

配电自动化是集计算机技术、数据传输、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统，其目的是提高供电可靠性，改进电能质量，向用户提供优质服务，降低运行费用，减轻运行人员的劳动强度。目前仍大量应用的配电系统或采用自动化开关设备，或应用通信网络、馈线终端单元和计算机网络，即使增加了自动控制功能，自动化程度依旧较低。当前主流的集中式配电自动化方案，其通信系统主要传输数据业务。随着电力可靠供电要求的逐步提升，要求高可靠性供电区域能够实现电力不间断持续供电，将事故隔离时间缩短至毫秒级，实现区域不停电服务，则对集中式配电自动化中的主站集中处理能力和时延等提出了更加严峻的挑战。

应用5G技术后，通过各终端间的对等通信，可进行智能判断、分析、故障定位、故障隔离以及非故障区域供电恢复等操作，从而实现故障处理过程的全自动进行，最大可能地减少故障停电时间和范围，使配网故障处理时间从分钟级提高到毫秒级。因此，建立在5G网络基础上的智能分布式配电自动化将成为未来配网自动化发展的方向和趋势之一。

2.精准负荷控制

电力负荷控制是落实用电负荷管理的技术手段，其原理就是跟踪检测用电负荷的大小，当负荷超过所设定的负荷定值时，先报警提示，后跳闸切断负荷。传统配网由于缺少通信网络支持，切除负荷手段相对简单粗暴，通常只能切除整条配电线路。从业务影响、用户体验等角度出发，希望尽可能做到减少对重要用户的影响，通过精准控制，优先切除可中断非重要负荷，例如电动汽车充电桩、工厂内部非连续生产的电源等。

通过5G网络支持，采用基于稳控技术的精准负荷控制系统，控制对象可精准到生产企业内部的可中断负荷，充分满足电网紧急情况下的应急处置需求，同时仅涉及经济生活中的企业用户，且为用户的可中断负荷，将经济损失、社会影响降至最低。

案例

2018年1月，中国电信、国家电网和华为联合发布《5G网络切片使能智能电网》产业报告。该报告是运营商与垂直行业在5G应用领域实质性合作的标志性成果，首次从“5G切片+智能电网”视角出发，阐释了智能电网在发展过程中遇到的挑战、5G网络切片在智能电网的潜在应用场景以及方案分析，并逐一探讨和分析不同业务场景下的业务特征和技术指标要求，用5G网络切片技术为电网智能化运营新模式提供技术保障。根据电网不同业务场景需求，5G核心网提供差异化能力的网络切片以满足电网新兴业务通信需求。同时，5G网络切片可以实现全过程网络资源可见、可控、可管，对电网公司来说5G网络切片应用成本大幅降低，能够更好地促进智能电网的应用创新。本次报告的发布标志着运营商与电力行业在5G领域的合作进入新的阶段。下阶段，三方将继续深度合作，针对典型业务场景进行解决方案设计，在电网实际业务环境中进一步验证5G网络切片能力，并提升切片能力的易用性。

三、5G对能源行业的影响

5G网络可支持多种能源用例，创造新业态新模式。5G技术对能源行业具有广泛而深远的影响力——从行业的设施规划、资源整合、投资变化和数字化水平，到行业升级转型，甚至引发能源领域的深层次变革。基于5G技术的支撑，能源与通信行业的融合发展进一步加强，电力与通信基础设施的资源整合共享成为一种趋势，能源行业信息通信技术资本加速深化，并且向数字化转型升级的趋势愈发明显。

(一)推动电力和通信行业资源共享

5G网络要及时、大规模部署，建设成本和维护成本是运营商面临的巨大挑战。未来5G基站数量将是4G的数倍，电网公司拥有千万级规模的杆塔资源，相当一部分可满足通信设备挂载要求。凭借基础设施资源优势，能源电力行业已率先涉足通信基础设施共建共享。电力行业积极向通信行业开放输电杆塔，支持通信基站建设，成为跨行业基础设施资源共享的新模式。同时，通信行业利用丰富的通信站址资源及基于物联网+互联网的信息化运营平台，为电力杆塔信息监控、电力无线专网建设等提供有效支撑服务。

“电力塔”和“通信塔”跨行业资源共享，对于通信行业而言，能够提高通信基站建设效率，降低建设成本，缩短施工周期，降低投资风险，快速满足5G网络部署要求;对于电力行业而言，可以促进电网企业盘活资源和提高资源利用率，实现电力塔的功能延伸，有利于国有资产保值增值和放大功能;对社会公共资源而言，“一塔(杆)多用”能够有效减少新增通信铁塔基站占用土地资源及其对环境的影响，避免重复建设、重复投资，成为践行国家绿色发展、协调发展理念的典范。

这种盘活存量资源、充分共享社会基础设施的模式属于真正意义上的共享经济，将对能源行业基础设施共建共享产生深远影响，并为国内跨行业间的资源整合共享提供范例，是最值得大力倡导的模式。后续，电力行业和通信行业将进一步探索更广泛的合作方式，实现优势互补、合作共赢。

案例

2016年9月，美国电信巨头AT&T宣布了一项名为AirGig的网络覆盖计划，该项目将毫米波与电力线结合起来，沿着电力线传送毫米波信号，也就是利用现成的电力基础设施共享来部署5G固定无线网络。

2017年7月，日本东京电力公司(TEPCO)宣布支持5G建设，向运营商开放电力铁塔以安装5G基站和天线设备等。从合作伙伴关系看，TEPCO的愿景显然不只是为运营商提供基站站址和通信铁塔，而是以未来5G网络基础设施共建共享为长远目标。

2018年4月，国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司分别与中国铁塔股份有限公司签署战略合作协议，开启“共享铁塔”的全新合作模式。根据协议，两大电网公司输电铁塔将向中国铁塔公司开放，实现资源共享，同时将在通信业务服务、智能电网建设等方面开展更广泛的合作，这标志着我国电力、通信两大行业间资源共享取得突破性进展。

此前，南方电网公司所属云南电网公司与中国铁塔股份有限公司云南省分公司签订《共享铁塔合作协议》，在全国率先推广“共享铁塔”。国家电网公司、南方电网公司还在福建、海南、湖北等地，与中国铁塔公司共同开展了电力与通信基础设施资源共享可行性研究与应用。目前，已利用电网公司110kV、220kV和380kV高压电力塔建成宏基站49座、小微站356座。试点基站自投入运行以来，电力铁塔和通信基站均运行良好，共享技术可行，安全有保障，电力线路电磁场不会对通信设备造成影响，上塔通信设备对电力塔无安全隐患。

据中国铁塔公司统计，新建一座地面通信塔塔体及基础平均造价14.2万元，占地30平米。利用已有的电网铁塔杆体进行基站建设，平均每个站可缩短建设周期约60天。初步测算，2018年云南电网公司可匹配共享上千座铁塔、杆体资源用于加建通信基站，可节约土地资源，减少钢材、混凝土消耗，降低重复建设成本，具有较高的经济效益和社会效益。

(二)助力能源行业实现智能化升级

5G是经济社会数字化转型的关键使能器。未来，5G与云计算、大数据、人工智能、虚拟增强现实等技术的深度融合，将连接人和万物，成为能源行业数字化转型、智能化升级的关键基础设施。一方面，5G将为用户提供各种更加身临其境的业务体验，促进人类交互方式再次升级。另一方面，5G将支持海量的机器通信，以智能电网、智慧城市等为代表的典型应用场景与移动通信深度融合，预期千亿量级的设备将接入5G网络。更重要的是，5G还将以其超高可靠性、超低时延的卓越性能，引爆能源行业诸多垂直领域的应用。

随着5G技术的引入和网络部署的临近，无处不在的网络正在为能源行业带来各种应用的新变革。预计5G网络将大大提升联网产品的价值，因为智能设备有可能实现远程监控、使用跟踪、自动修复以及新的交互模式等新服务，同时为数据和内容的传送、管理和响应提供大量机会。无论是可再生能源发电、分布式电源、储能、电动车、电网以及各种能源的流动管路等能源硬件设施，还是能量管理系统、监控系统、交通运维系统等能源软件设施，都将提高网络连接性能，并大幅增强运营支持能力，从而加速实现5G和能源互联网的真正融合。

5G技术与能源行业的融合将促进能源业务应用创新、能源终端产品创新，并带动能源互联网相关消费，有效促进可再生能源、电动汽车、电网通信、智能电网等垂直领域应用的发展。作为能源行业智能化升级的关键基础设施，5G技术将渗透到能源行业生产、消费、销售、服务等各个环节，推动研发、设计、营销、服务等环节进一步向数字化、智能化、协同化方向发展，实现能源领域全生命周期、从线上到线下、从消费到生产的全价值链的智能化管理。

(三)激发能源行业加大数字化投资

能源互联网是一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及市场深度融合的能源产业发展新形态，具有设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放等主要特征。5G技术具备高速、实时和海量接入等特点，将进一步促进能源互联网扁平化、协同化、高效化和绿色化。工信部电信研究院2017年6月发布的《5G经济社会影响白皮书》显示，到2030年，我国能源互联网行业中5G相关投入(通信设备和通信服务)预计将超100亿元。

5G对能源行业的投资拉动作用主要体现在两个方面。一是5G技术在能源行业的大规模产业化、市场化应用，必须以网络设备的先期投入作为先决条件，对5G网络及相关配套设施的投资，将直接增加能源行业的资本规模，推动能源行业发展。二是5G的低时延、高速率、低成本等特性将吸引能源行业扩大与5G相关的技术、产品、人力等形式资本的投入，加大信息通信技术资本的比重，提升能源行业数字化水平，提高投入产出效率，进而促进技术进步和生产效率提升，实现能源行业结构优化。