文/海峰看科技
无论古今中外,人们不曾间断对电的探索。从神话传说通过“雷公”“电母”等形象,初窥自然的奥秘,到德国科学家兼工程师西门子在1866年,制成第一台大功率自激式发电机,揭开第二次工业革命和“电力时代”的序幕。人类对电由敬畏到掌控,文明也随之迎来飞跃。
如今,电已然成为现代文明的血液。毋庸置疑,电力行业是我国民生保障、生产生活和经济高速发展的基石,我国经济之所以能够快速稳步发展,离不开对电力发展的重视。要知道,2022年,我国规模以上工业发电8.4万亿千瓦时,远超第二位美国全口径净发电量的4.24万亿千瓦时。从另一个角度讲,我国的电力行业已经迈入“无人之境”,需要走出自己的路。
尽管我们建成了庞大的电力系统,但电力人未曾停止对新型电力系统的进一步研究。是的,时间来到数字经济时代,电力行业迎来了新需求、新挑战。
近年来,《5G应用“扬帆”行动计划 (2021-2023 年)》《能源领域5G应用实施方案》、“双碳”目标等国家政策,对电力行业提出安全、可靠、绿色、智慧化的发展需求。通信行业作为助力千行百业数字化转型的“先锋队”,是助力电力行业实现上述转型需求的一支“奇兵”,已取得不菲成绩。有人会疑惑,通信行业如何发挥以5G为代表的数字技术优势,赋能电力行业?
同时,笔者也好奇,电力领域在转型中遇到哪些困难?通信行业能为电力行业带来哪些新价值?华为这样的ICT厂商如何赋能电力行业?
为此,《海峰看科技》来到杭州,参加由中电联科技开发服务中心联合国网浙江公司、华为、中电飞华举办的“2023年电力5G技术交流会暨新型电力系统通信应用高峰论坛”,看到大会上跨行业大咖齐聚,共商电力5G应用等议题,分享成功经验,探索新技术、新应用。
大会主持人:中电联科技中心副主任韩文德
那么,当电力继续与通信深入融合,会碰撞出怎样的新火花?且听我细细说来。
电力行业扬起“5G之帆”
正如中电联副秘书长俞学豪在会上所讲:“电力作为国民经济的基础产业,构建新型电力系统,离不开数字技术赋能业务发展。”
中电联副秘书长俞学豪
随着新型电力系统建设的深入推进,源、网、荷、储各环节衔接愈加紧密,海量数据需要实时汇聚、高效处理。与此同时,5GtoB由生产辅助环节向核心控制环节深化拓展,其低时延、高可靠、广覆盖特性能够完美适配新型电力系统建设需求。
对此我们可以看到,过去几年,电力行业携手通信行业,积极推进5G在电力行业的应用,并取得硕果。
比如国网浙江省电力推出的“5G赋能打造杭州泛亚运‘源网荷储’能源互联示范区”项目,通过在电力机房部署电力专用5G边缘设备、利用5G切片等技术,打造具备强安全、大带宽、低时延、海量终端接入能力的电力专网。国网浙江省电力还在杭州泛亚运区域开展5G分布式新能源调控、5G配电自动化“三遥”、 5G可中断负荷控制、5G虚拟电厂等14类5G电力应用,助力杭州亚运会实现全绿电供应。值得注意的是,该项目入选工业和信息化部2022中国“5G+工业互联网”年度十大标杆应用案例,是全国电力行业唯一入选案例。
华为现场展示
浙江电力的成功经验,离不开浙江运营商17.1万+基站、专业高效的服务能力,更离不开良性商业模式的正循环:双方以5G硬切片技术为锚点,助力浙江电力打造多元融合高弹性电网,降低了价值业务90%的网络成本;运营商也通过良性的硬切片商务模式,实现商业闭环。双方共赢,是持续做大做深的核心驱动力。此次大会还特别举办了5G优秀典型案例表彰及专家组成立仪式,这些优秀经典案例来自去年中电联牵头组织的电力5G应用案例征集活动,申报案例共计120多家,由行业权威专家评审推荐出16项优秀案例及51项典型案例,有效推动了5G在电力行业的营运服务。
一个个成功案例的打造,标志着电力行业已经扬起“5G之帆”,启航未来。
通信赋“智”,筑电力系统数字底座
通过上述成功案例,不难看出通信行业与电力行业的结合是必然趋势,产业已形成共识。
然而,电力行业在驶向“智慧化”的路上,还存在不少挑战:网络安全需要进一步提升,标准体系还待建立健全,管理模式与商业模式仍需完善,推广应用场景少、行业渗透率低、建设运维成本高……在此背景下,ICT行业要如何进一步深入电力领域,促进其转型成功?5G商用迎来四周年,该如何规模赋能电力行业?
对此,业界专家提出,产业生态紧密合作,继续探索,积极扩大5G电力应用场景。华为中国区5G创新部部长王法指出,从电网到发电,5G均可助力电力行业数智化升级。在电网层面,华为聚焦精准负荷控制、配网自动化以及并网控制等价值场景,其解决方案已覆盖10万余终端,在浙江、山东、广东、上海等10多个省份上线;在发电层面,华为聚焦应急作业监控、数据采集、控制类业务、巡点检、集群通信等场景,覆盖3000多家火电厂、2500家大型风厂、超过1000家大型光伏,以及水电、核电等领域。
华为中国区5G创新部部长王法
具体来看,王法从源、网、荷三大层面,介绍了5G能为电力行业带来的价值。
在源侧,5G助力发电行业提升作业效率。在如火电这样的集中式大型发电厂场景中,可以通过远程人工巡查、智能违章巡查、远程检修管理等手段,实现厂区应急监控;通过检测采集温度、压力等信息,实现远程监视、远程诊断报警;通过5G网络切片接入DCS系统,实现DCS辅网远控,启动炉远程控制。在如风电、光伏等新能源发电场景中,通过建设5G专网,可实现分布式光伏并网、光伏地面站巡检、抽水蓄能巡检。据悉,华为已在海上风电场景中启动多个项目。
在网侧,5G可助力电网配网自动化与光伏安全并网。王法指出,当前在配网侧,10KV开关站联网率较低,5G配电自动化可替代人工现场勘查,有效缩短故障恢复时间。针对分布式光伏安全并网方面,王法强调,分布式光伏的快速发展,对电网调控提出需求,然而光伏并网点北向通信缺少电力专网连接,南向通信技术陈旧,电力载波线、LORA等在安全可控方面存在风险。电力行业需要通过5G广覆盖、高安全的原生能力,实现分布式光伏100%连接调控。
在荷侧,5G可助力电网精准负荷控制,提升生产效率。传统负荷控制无法实现实时调控用电负荷,影响配电网安全;当区域用电负荷过大时,需要人工手动拉闸限电,影响居民用电;每个主干线需要配置5-10人的电工班组,人工效率低。借助5G能力,实现秒级精准负控,在供电不足时,秒级负荷终端可切断高能耗工厂用电,优先保障居民用电,降低拉闸限电影响80%以上,提升城乡供电可靠性。
九层之台,起于累土。上述5G在电力行业的价值释放,离不开一个牢固的电力系统数字底座。华为5G产品线副总裁孙震涛提议,电力行业可以打造“5G智慧电力1+N+X目标网”,即打造1张“泛在的”广域电力虚拟专网,面向行业需求,按需叠加N维5G网络能力,为行业提供“全连接”局域高可靠专用网,适配X大价值应用场景。
华为5G产品线副总裁孙震涛
孙震涛从5G网络能力角度展开,详解了华为在5G+电力方面的具体解决方案。
在可信安全能力方面,华为提出通过一个基础安全+三重防护手段,满足电力行业高安全要求。一个基础安全即5G专网基础网络安全,通过硬切片+软切片结合,为电力行业不同业务提供差异化安全防护;三重防护手段即终端安全、数据传输安全以及安全监测与动态控制。
在网络切片能力方面,针对不同业务类型,提供不同切片方案,通过硬/软切片按需部署,匹配电力不同业务需求。如硬切片可以带来无线RB资源预留,承载FlexE,独享UPF、控制面能力,适宜在控制大区采用该切片方式,尽管资源开销高,但可带来网络端到端物理资源隔离,且经过多省市项目实践证明,5G硬切片用于控制类业务,相较新增光纤网络,可降低成本90%。与此同时,软切片具有无线5QI优先级调度、承载QoS优先级调度、共享UPF、控制面能力,适用于生产、支撑、管理、互联网大区业务。
在大物联能力方面,RedCap作为5G中高速物联最佳承载技术,可实现成本和性能的最佳平衡,加速电力价值应用推广。据介绍,RedCap 可大幅降低5G终端成本,同时提供大容量、低时延、高可靠等5G原生能力,实现电力业务部署综合成本最优。此外,RedCap产业正加速发展,电力行业也在推进其标准生态建设,如中国联通携手南方电网和华为在深圳完成面向电力场景的5G RedCap技术验证;中国电科院/浙江国网牵头推出《5G电力RedCap应用技术规范》,覆盖开通影响分析、电力建网标准分析。
在极简运维能力方面,华为通过MR(三维电子沙盘)+自适应射线追踪仿真算法,实现站点勘测时间减少90%,电力业务一次上线成功率达到75%;通过端网联合监控+故障智能诊断+确定性网络优化保障,助力故障定位耗时降低80%,业务稳定在线时长提升两倍。
孙震涛在演讲最后表示,华为愿携手广大产业伙伴,加速5G智慧电力应用规模商用,共筑新型电力系统数字底座。
笔者观察:5G扬帆电力蓝海,通信赋智未来可期
通信和电力,两者均为当今人们生活工作必需品,而当两者有机结合时,将迸发出巨大价值。在听完本次大会来自电力及通信行业的专家的分享,以及参观华为展车案例展示后,笔者发现,5G+电力未来前景广阔。
华为现场展车
对于电力企业,智能化的新型电力系统,能够有效降低管理运维成本,提高电力网络以及员工工作环境的安全性,助力节能减排,符合可持续发展趋势。
比如,在配电方面,华为目前已在浙江、山东等全国10余省份实现300万+配电房精准负荷控制;100万+“三遥”终端配网;100万+新增空间差动保护/配网FA;1000万+光伏站点并网,共计部署10万+电力终端。可以说,华为在配网方面的解决方案已经成熟,与电力行业探索出一套共赢的商业模式。
此外,在火电领域,华为助力内蒙东胜热电打造首张5G专网,将5G融入工业DCS网络,改变火电网络架构、孵化应急作业监控场景,并实现了多个“首次”:国内首次实现5G+大型火电工控系统接入;国内首次应用5G+边缘计算实现设备跑冒滴漏识别与报警;行业内首次实现5G+受限空间高风险检修作业面视频实时监控;行业内首次完成5G远程温度振动测量,实现5G无人巡检。
在风电领域,华为携手广东揭阳打造全国首个5G海上风电场,实现海上覆盖面积超1000平方公里,解决海上风电覆盖难题;通过分布式组网,实现下载速率超100Mbps,网络时延低于40ms ,从广覆盖迈向深度覆盖。
在核电领域,华为推出端到端核电解决方案,全面支撑核电安全、自主、可控。该方案聚焦三类核电应用场景:一、通过5G高精度定位+电子围栏等技术,实现人、物、网一体化安全管理;二、通过放射源、危化品状态监控、核电智能巡查机器人等智能化技术应用,提高效率,保障安全;三、通过数字平台实现人员定位、流量监控及设备故障诊断,助力核电企业高效运营。华为的核电5G专网整体方案,实现了芯片、操作系统等底层核心根技术的真正自主可控。
不胜枚举的优秀案例已经证明5G+电力价值,笔者在现场参观过国网萧山电力钱江供电所以及国网萧山电力20kV媒体一开两个样板点后,对此更加确信。下一步,产业需要合力使其走向规模复制。
参观样板点
笔者认为,电力与通信行业需要从如下三点发力:第一,深化电力5G应用,推动5G在发电、电网、电力建设等各环节的融合;第二,发挥典型应用标杆引领作用,加速在行业内的推广,推动商业化落地;第三,进一步完善5G电力标准建设,以及产业生态建设,共筑新型电力系统数字底座。
借着5G的东风,电力行业已经扬帆起航,而在各方群策群力之下,未来将加速驶向数字化、智能化的星辰大海,为数字中国的建设奠定雄厚的电力基础。