[2020年7月8日]自2013年始，大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、人工智能等新ICT技術(shù)快速發(fā)展,給電網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展帶來了新機遇。今天，將數(shù)據(jù)作為發(fā)展引擎，各大電力公司在電網(wǎng)各個領(lǐng)域的智能化應(yīng)用已取得了一定成果。由此，妙用數(shù)字化能力以平抑風(fēng)險、把握機會，成為了行業(yè)共識。

新ICT推進高質(zhì)量發(fā)展

當(dāng)數(shù)字化從趨勢成為常態(tài)時，人們對技術(shù)應(yīng)用的期望也越來越 高 。

“電力從業(yè)人員都在思考如何利用新技術(shù)適應(yīng)新趨勢、迎接新挑戰(zhàn)。毫無疑問，ICT和數(shù)字化轉(zhuǎn)型在其中扮演重要的角色。” 華為企業(yè)業(yè)務(wù)能源marketing與解決方案部部長陳文豐指出。

越來越多的電力公司將數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略放在首位。通過轉(zhuǎn)型，企業(yè)可為海量的內(nèi)部運營系統(tǒng)構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)字平臺，利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)和資源，發(fā)展更多業(yè)務(wù)。例如，中國國家電網(wǎng)公司攜手華為部署了數(shù)字平臺、物聯(lián)網(wǎng)平臺和云。疫情期間，國網(wǎng)通過大數(shù)據(jù)提供每日業(yè)務(wù)恢復(fù)指數(shù)，幫助政府了解各城市行業(yè)的實時就業(yè)情況。作為國網(wǎng)的省級公司之一，國網(wǎng)河南省電力公司在平臺部署前，需要4小時才能完成數(shù)據(jù)采集和入庫，而如今完成整個流程只需要30分鐘。這使其為內(nèi)外部用戶提供的服務(wù)實現(xiàn)了高效提升。

為了保障輸電質(zhì)量，電力公司在輸電線路運維方面投入巨大。但是人工巡檢效率不高而且存在安全風(fēng)險?；谂c中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司（以下簡稱“南方電網(wǎng)”）的聯(lián)合創(chuàng)新實驗室，華為在攝像機和無人機中內(nèi)嵌AI模塊。運維團隊可以通過無人機的攝像頭遠程監(jiān)控輸電線路，攝像頭只需回傳故障相關(guān)的圖片或視頻，基于各種AI能力運維人員就可以檢測出故障隱患。這大大節(jié)省了帶寬，提高了運維效率。深圳供電局巡檢時間從20天縮短到2小時，圖像抓拍時間從小時級降低到分鐘級，而圖像分析準確率超過90%。

可再生能源發(fā)電量難以預(yù)測，并網(wǎng)發(fā)電也存在很多難題。有了云和大數(shù)據(jù)技術(shù)，不僅可以提升電網(wǎng)的運維效率和客戶體驗，還可助力可再生能源發(fā)電。國網(wǎng)青海省電力公司為了能讓更多清潔能源并入電網(wǎng)，攜手華為建設(shè)了具備AI和大數(shù)據(jù)能力的新能源數(shù)據(jù)中心，同時在光伏電站部署了儲能系統(tǒng)。基于天氣預(yù)報，他們可更準確地預(yù)測可再生能源發(fā)電量。這種多能互補的策略使得接入電網(wǎng)的總電力輸出更加穩(wěn)定。2019年青海省已實現(xiàn)連續(xù)15天全部依靠可再生能源供電 。

隨著分布式清潔能源的迅速發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也有所變化。傳統(tǒng)架構(gòu)中，能量流是從發(fā)電廠到輸電、變電和配電，最后到達消費端。但是未來會出現(xiàn)產(chǎn)消合一模式。例如電動汽車大多數(shù)時候都在消耗能源，需要充電。但當(dāng)電價過高時，它也能儲存能源，并將電力回傳至電網(wǎng)。這時，能量流、信息流、業(yè)務(wù)流的協(xié)同將變得更為重要。

中國國家戰(zhàn)略規(guī)劃顯示，到2030年電動汽車將從2020年的618萬輛猛增為超過5000萬輛。車樁比將從3:1提升到1:1，充電樁總數(shù)將從122萬個增加到300萬個，公共充電站也將達到4.8萬座。

屆時，人們會通過云化實現(xiàn)百萬電動汽車和充電樁的統(tǒng)一部署與遠程管理。AI數(shù)據(jù)分析會大大提升充電效率與電池壽命管理。而5G高速網(wǎng)絡(luò)的廣覆蓋則將進一步激發(fā)汽車行業(yè)的變革。

5G切片方案實現(xiàn)智能電網(wǎng)端到端通信
負荷和電量是反映用電形勢最核心的兩大指標。6月22日11時13分，南方電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)負荷達1.878億千瓦，比去年最高負荷增長110萬千瓦，創(chuàng)下歷史新高。

供電面積超100萬平方公里，供電人口達2.54億的南方電網(wǎng)要想讓配網(wǎng)實現(xiàn)可觀可測可控、設(shè)備動態(tài)監(jiān)控感知，運行、巡檢、管控全透明，就要知道停電在哪里、負荷在哪里、低電壓在哪里、風(fēng)險在哪里？

為了解決這些問題，借助5G發(fā)展之機，南方電網(wǎng)2018年已經(jīng)投身到電網(wǎng)關(guān)鍵業(yè)務(wù)場景5G應(yīng)用的研究。

2018年2月他們加入3GPP組織，并聯(lián)合華為、中國移動一起研究電網(wǎng)控制業(yè)務(wù)如何使用5G技術(shù)。至今，南方電網(wǎng)已先后參與了智能電網(wǎng)5G國際標準制定，發(fā)布了5G智能電網(wǎng)白皮書，完成了5G承載電網(wǎng)控制類業(yè)務(wù)測試、5G網(wǎng)絡(luò)切片功能驗證、5G切片管理平臺預(yù)研等工作。

據(jù)中國南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心副主任楊俊權(quán)介紹，在智能分布式配網(wǎng)自動化的研究中，他們分析當(dāng)前的業(yè)務(wù)現(xiàn)狀為DTU (Distribution Terminal Unit配電終端)將遙信、遙測和遙控信息上傳至配電主站，進行集中控制，從而實現(xiàn)故障快速定位和查找、故障快速隔離、快速轉(zhuǎn)供電等。而未來的發(fā)展趨勢將是基于保護測控的一體化終端，采用斷路器與負荷開關(guān)配合、就地保護與集中控制相結(jié)合的智能分布式饋線自動化模式。

為此，他們將通信需求目標設(shè)定為傳輸帶寬不小于2.5Mbps（兆比特每秒），可靠性99.999%。高精度時間同步需求是對同一時刻的電壓、電流相位、幅值進行采樣，無線空口授時精度誤差小于10微秒。通信終端間傳輸時延小于10毫秒，DTU間傳輸時延小于15毫秒。

目前的外場實測結(jié)論，端到端時延為平均時延8.3毫秒，最小時延6.8毫秒，最大時延12.75毫秒，已經(jīng)完全滿足了小于15毫秒的要求。業(yè)務(wù)終端速率為2.724Mbps。5G空口授時精度在200納秒以內(nèi)，滿足小于10微秒授時精度要求。

以前在變電站，他們通過可見光、紅外攝像頭采集設(shè)備圖像和實時溫度數(shù)據(jù)，通過圖像精確匹配和模式識別，實現(xiàn)對設(shè)備狀態(tài)和熱缺陷識別。而現(xiàn)在，他們將發(fā)展趨勢設(shè)定為變電站AI攝像智能巡視，通過機器人、無人機結(jié)合邊緣計算能力和圖像識別技術(shù)對站內(nèi)儀表讀數(shù)、開關(guān)狀態(tài)、面板壓板投退及外觀等狀態(tài)的識別，實現(xiàn)變電站無人化巡視。當(dāng)下，搭載了5G CPE的南方電網(wǎng)巡檢機器人已經(jīng)可以取代人工現(xiàn)場巡視檢查，經(jīng)視頻AI算法處理，自動判斷，配合智能數(shù)據(jù)分析。

2020年，南方電網(wǎng)還完成了業(yè)內(nèi)首例5G SA端到端切片功能測試。實現(xiàn)了兩個硬切片分別承載電力與公網(wǎng)業(yè)務(wù)時，切片間業(yè)務(wù)互不影響，業(yè)務(wù)QoS(Quality of Service服務(wù)質(zhì)量，指解決網(wǎng)絡(luò)延遲和阻塞等問題提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。)可保障；單個硬切片分別承載兩類電力業(yè)務(wù)時，業(yè)務(wù)映射到入不同VPN軟管道，可實現(xiàn)差異化QoS保障。業(yè)務(wù)可運營可監(jiān)測驗證：驗證了核心網(wǎng)、傳輸網(wǎng)切片的基本管理功能。

未來電網(wǎng)會擁有超過千萬級的終端卡的使用。而現(xiàn)在供電公司與運營商的合作模式為一卡一申請，而且從申請到開通要一周甚至更長時間。為此，南方電網(wǎng)與華為、中國移動共同在深圳做了切片端到端流程拉通的測試，拉通了業(yè)內(nèi)首個5G SA切片端到端流程，支撐從售前、售中到售后的業(yè)務(wù)運營，成功使網(wǎng)絡(luò)切片從技術(shù)實現(xiàn)走向業(yè)務(wù)實現(xiàn)。據(jù)介紹，現(xiàn)在從自助選購、一鍵下單到業(yè)務(wù)開通，幾分鐘就可以完成，極大的提高了效率。

據(jù)悉，通過扎實的前期收資工作以及與各業(yè)務(wù)部門的咨詢交流，南方電網(wǎng)已經(jīng)梳理出了涵蓋發(fā)、輸、配、變、用、綜合各環(huán)節(jié)的53種典型業(yè)務(wù)場景。相信通過南方電網(wǎng)技術(shù)團隊的深入研究，我們還能看到更多5G應(yīng)用成果。

借力點燃智能進化的速度與激情
智能電網(wǎng)時代，無論是新能源并網(wǎng)、大電網(wǎng)柔性互聯(lián)、多元用戶供需互動用電，還是信息技術(shù)與電力系統(tǒng)緊密耦合和交互，無不顯示出信息通信技術(shù)與電網(wǎng)系統(tǒng)的深度融合。

業(yè)界人士指出，PLC（電力線載波）、5G等技術(shù)將成為打通物聯(lián)網(wǎng)最后100米的利器推進全面感知；有線與無線的混合通信會助力系統(tǒng)全面聯(lián)接；云+AI則將進一步深度挖掘數(shù)據(jù)價值，支撐雙向能源靈活流動，奠基全面智能。

自2018年以來，中國各大電力企業(yè)、運營商及華為積極聯(lián)合，在產(chǎn)、學(xué)、研、用各環(huán)節(jié)通力合作，已經(jīng)在5G+智能電網(wǎng)領(lǐng)域取得了一系列豐碩成果，持續(xù)推進著兩大超級基礎(chǔ)設(shè)施之間的“融會貫通”。

接下來的歲月，則需要電力行業(yè)大生態(tài)中的各方參與者直面變局，重新審視戰(zhàn)略機遇、擘畫競合策略，推動產(chǎn)品與服務(wù)創(chuàng)新。新ICT技術(shù)已晉升為垂直行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和消費者每日數(shù)字生活不可或缺的重要組成。