隨著(zhù)5G商用化的鋪開(kāi)，各行各業(yè)都在積極探索5G賦能行業(yè)的方式。電力作為與通信息息相關(guān)的行業(yè)，5G的到來(lái)勢必會(huì )為現有的電力行業(yè)運行帶來(lái)變革。
短期內，在電力通信系統中5G難以替代光纖
在電力行業(yè)領(lǐng)域中，電力系統分為一次設備、二次設備和三次設備。一次設備是指主電網(wǎng)從輸電到配電，也就是把電從發(fā)電廠(chǎng)升壓再降壓直到客戶(hù)可以使用的主要骨干設備，比如變壓器、開(kāi)關(guān)、線(xiàn)路、電纜等；二次設備主要是指使電力系統設備能繼續保持供電的保護裝置等設備；三次設備指能支撐遠程動(dòng)作和通信系統等設備。而這些全部整合起來(lái)就是完整的電力網(wǎng)。
通信系統作為電力的三次設備，主要是保證一次設備和二次設備的安全可靠運行。通信系統除了實(shí)現遠程人與人之間的語(yǔ)言交流外，另一個(gè)功能就是保證電網(wǎng)所有設備的信號及時(shí)傳輸并判斷設備是否正常，如有異?？闪⒓磫?dòng)保護裝置，切斷故障，恢復正常的電網(wǎng)運行。早期電網(wǎng)通信主要通過(guò)載波，存在很多弊端，有信號盲區也有信號疊加。隨著(zhù)電力光纖的發(fā)展，徹底實(shí)現了遠距離的信號準確無(wú)障礙傳輸，且光纜內的所有通信對數之間的傳輸信號互不交叉影響。
從傳輸的穩定性上看，5G靠遞次基站傳遞信號達到功能目的，中間傳遞信號的基站一旦出現故障或者電源故障，那么整個(gè)區間的信號覆蓋率會(huì )受到極大影響，傳遞質(zhì)量無(wú)法保障。無(wú)線(xiàn)傳輸在任何時(shí)候都會(huì )遇上此類(lèi)可能的情況產(chǎn)生，這也是無(wú)線(xiàn)傳輸難以解決的問(wèn)題。而有線(xiàn)傳輸只有在高度人為破壞的因素或者戰爭情況下才會(huì )發(fā)生斷網(wǎng)。因此，對電力行業(yè)來(lái)說(shuō)，維護電網(wǎng)的穩定運行是最基礎的前提，在沒(méi)有完全改進(jìn)和驗證5G傳輸穩定性的情況下，5G目前很難替代現有的光纖。
而從成本上看，光纖在20年前就已經(jīng)全部商業(yè)化，所以5G即使全面完成商業(yè)化，其成本也會(huì )遠高于光纖。所以目前情況下，將傳統光纖替換成5G并不能有效降低成本。
5G對電力行業(yè)的六大革新
雖然短期內5G難以替代光纖，5G也擁有其獨有的優(yōu)勢：在地貌非常復雜的情況下，如在河流不斷交叉的山區架設電力設備，光纖接入難度和成本將遠高于5G，此時(shí)，5G的商用價(jià)值就能大大增強。同時(shí)也為在環(huán)境惡劣情況下鋪設電力設備提供了可能性。
電力系統已經(jīng)有相對成熟的通信模式和數據中心的應用，而5G的應用更適合體現在移動(dòng)終端上的使用。5G網(wǎng)絡(luò )的超快速響應可以提高現有電網(wǎng)的可靠性，并將一些以前無(wú)法實(shí)現的管理功能變?yōu)楝F實(shí)，拓寬電力行業(yè)的邊界。
第一，5G使能低壓用電的信息采集，低壓主要指電網(wǎng)中220V~380V這一層的電壓等級，低壓用電客戶(hù)主要為居民客戶(hù)和商業(yè)客戶(hù)。低壓用電信息采集是指把居民家里和商戶(hù)的表計所采集數據傳輸到電力公司的相應平臺上，后臺用這些數據來(lái)判斷居民和商店用電的合理性。未來(lái)隨著(zhù)5G基站的全面鋪開(kāi)，5G高覆蓋的特性將全面改變低壓用電采集的效率，從而降低成本。另外，5G的高速率將能支撐更大量的數據采集，為未來(lái)AI和數據中心的相關(guān)應用建立基礎。
第二，5G助力實(shí)現毫秒級精準負荷控制。毫秒級精準負荷控制指對大工業(yè)客戶(hù)一般35kV供電以上的客戶(hù)群體，如果電網(wǎng)有頻率波動(dòng)大機組跳閘等異常情況，要在毫秒內準確定向切除工業(yè)企業(yè)負荷，保證電網(wǎng)安全。5G的低延遲特性使得在電網(wǎng)有頻率波動(dòng)時(shí)能做到及時(shí)反饋，及時(shí)應對，最大程度保證工業(yè)用電安全。中國電信江蘇公司、國網(wǎng)南京供電公司與華為公司在南京今年成功完成了全球首個(gè)基于5G SA網(wǎng)絡(luò )的電力切片測試。測試證實(shí)切片具備安全隔離性，能夠實(shí)現電網(wǎng)對于負荷單元毫秒級精準管理的業(yè)務(wù)需求。
第三，在可再生能源發(fā)電領(lǐng)域，5G可實(shí)現高效的分布式電源接入調控?？稍偕茉窗l(fā)電指風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電和生物質(zhì)發(fā)電等，他們的共同特點(diǎn)是根據風(fēng)場(chǎng)、光場(chǎng)的特點(diǎn)，進(jìn)行分布式建設，有別于集中發(fā)電的集中能源模式，被稱(chēng)為分布式能源。5G可滿(mǎn)足其實(shí)時(shí)數據采集和傳輸、遠程調度與協(xié)調控制、多系統高速互聯(lián)等功能，并使通信的模式傳輸方式更加穩定快速。
第四，5G其適合移動(dòng)終端的特性，在電力巡檢過(guò)程中也將發(fā)揮很大的作用。電力對其所屬的電力設施巡查具有剛性的規定：35kV及以上的設備每月必須巡查一次，10kV及以下設備每周巡查一次。此前城區的設備巡檢都是用車(chē)輛載人進(jìn)行定期例巡，農村區域都是靠人翻山越嶺，跋山過(guò)河進(jìn)行例巡?，F在國家電網(wǎng)有了戶(hù)外戶(hù)內的智能機器人巡檢、直升飛機加無(wú)人機的巡視手段，加持5G，智能巡查設備將能夠搭載更多監測功能，加強搜集信息范圍和效率。如使用具備行為數據分析功能的移動(dòng)布控球能對劃定區域進(jìn)行監控，當有異物或無(wú)關(guān)人員出現就會(huì )自動(dòng)報警，同時(shí)還能確保作業(yè)區域內施工人員正確佩戴安全帽和工作服。紅外設備能實(shí)時(shí)監測設備溫度和環(huán)境溫度，一旦情況異常，數據會(huì )被立即發(fā)送至調控服務(wù)器，并在溫度越限時(shí)，自動(dòng)報警至智能巡檢平臺，從而提升響應速度、提高安全性。在4G的情況下，由于傳輸速率的限制很難做到多維度的監控事實(shí)反饋，而5G使得未來(lái)巡查全面智能化成為可能。
第五，在智能電網(wǎng)的建設過(guò)程中，5G以更快、更細、更準的差異化和確定性網(wǎng)絡(luò )能力，為配電通信網(wǎng)接入通信覆蓋提供了新的解決方案。目前的配網(wǎng)計量全部依賴(lài)光纖，將電力配網(wǎng)終端采集的數據如電流、電壓、負荷、功率因素、線(xiàn)路損耗等傳輸到平臺。如果城市的5G覆蓋全部完成，未來(lái)電力行業(yè)可能會(huì )考慮租用通道替代目前沒(méi)有光纖到位而租用4G通道作為無(wú)線(xiàn)傳輸的一些終端設備，也可能作為全備用傳輸數據保障。而對于一些特殊的大跨徑、大長(cháng)度的特殊設備，如跨江隧道及大橋內的電纜的在線(xiàn)監測，這些通道非常狹小，人員正常通行檢測非常困難，5G為這種非常特殊環(huán)境中的設備在線(xiàn)檢測提供了新的途徑。
第六，5G行業(yè)本身的發(fā)展也會(huì )拉動(dòng)對電力的需求，電力行業(yè)應在5G部署的大趨勢下積極與5G行業(yè)領(lǐng)頭公司積極尋求合作，探索新的商業(yè)模式，實(shí)現雙贏(yíng)。2020—2023年將是我國5G基站建設的高峰期，5G基站在運行期間的耗電能力十分驚人，相比4G基站平均高出2~3倍。在高昂的電費成本下，未來(lái)5G運營(yíng)商和電力公司的相互合作會(huì )更為緊密。
目前運營(yíng)商正在積極試點(diǎn)5G基站削峰填谷供電的應用：在用電低谷時(shí)段儲存能源，在高峰時(shí)段使用儲存能源為5G基站供電，可以平衡電網(wǎng)用電高峰和低谷時(shí)段的整體負荷。據測算，單基站可節省用電費用20%，大大降低5G基站運維成本。另外由于5G基站布點(diǎn)密集，目前已廣泛布局的電力桿塔是建設5G基站可利用的優(yōu)良資源。國網(wǎng)浙江電力正積極參與浙江省智慧桿產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，實(shí)現社會(huì )基礎資源的共建共享共用。
綜上所述，5G對電力行業(yè)帶來(lái)的變革影響是深遠的。雖然5G替代目前現有的基礎電力設備通信模式可能性較小，但在電力行業(yè)的移動(dòng)終端設備通信中，5G的優(yōu)勢不言而喻。5G的三大技術(shù)特性為電網(wǎng)的不同業(yè)務(wù)提供了差異化網(wǎng)絡(luò )的服務(wù)能力，同時(shí)為智慧電網(wǎng)的建設帶來(lái)新機遇。同時(shí)，5G基站的用電也會(huì )為電力行業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟效益，可以預見(jiàn)，不久的將來(lái)5G和電力行業(yè)將形成相互受益、共同促進(jìn)的局面。
