当能源互联网遇上5G技术

當能源網際網路遇上5G技術

  能源互联网推动能源设施从孤岛系统、自动化运转到柔性能源生态集群,会是人类智能化历史上最大的产业升迁。5G通信网络具有超高带宽、超低时延和超大连接规模等特点,能够极大地提高网络的运行效率和可靠性,从而为众多垂直行业的智能化使能和助力。

  无论是德国提出的工业4.0,还是中国制造2025,应对新一轮全球竞争所采取的国家战略都需要借助网络连接来实现。当前,以AI为代表的智能化技术正在掀起第四次工业革命的浪潮,以5G为代表的移动通信技术正在与AI、大数据紧密结合,开启一个万物互联的全新时代。5G网络不仅能给我们带来更好的带宽体验,而且背负着一个重要的使命——使能垂直行业,以超高带宽、超低时延以及超大规模连接改变垂直行业核心业务的运营方式和作业模式,全面提升传统垂直行业的运营效率和决策智能化水平。

  能源互联网将构建一个以电力系统为核心和纽带,多类型能源综合利用,能量——信息——经济三元驱动的能源供用生态系统,其改革发展,对信息通信的泛在性、开放性、可靠性、智能性、可信性提出了新需求,需要高速、多样、实时实现全面感知和全程在线,大幅提升信息通信对电网业务的支撑能力,从而实现能源系统的智能自治、平等开放、绿色低碳、安全高效和可持续发展。

  在此背景下,能源互联网与5G网络的深度结合必将推动能源行业的发展。

  一、现实网络资源的现状

  能源互联网的多样性需要一个功能灵活可编排的网络,毫秒级超低时延(一般小于20ms)需要极致能力的网络,高可靠性要求需要隔离的网络,大幅提升的用电终端数量级需要超大连接规模的网络。而4G网络轻载情况下的理想时延只能达到40ms左右,无法满足电网控制类业务毫秒级的时延要求;同时4G所有业务都运行在同一个网络中,业务直接相互影响,无法满足电网关键业务隔离的要求;4G网络对所有的业务提供相同的网络功能,无法适应电网多样化业务需求。

  二、能源互联网与5G技术的正向耦合

  能源互联网中信息采集和数据传输需要5G网络高速的数据传输速率和低时延,以保证电网中信息流的双向传输以及业务的进行;多元化的数据融合与信息展示平台是数据汇聚点和能源互联网信息加工后的展示,需要采用大数据技术对数据进行挖掘和分析,对数据处理结果进行针对性地输出和应用;能源互联网上的高级应用是面对能源互联网上的各个单元提供服务和应用的平台,需要5G网络提供相应的用户体验质量保障和安全保障。

  能源互联网的发展要适应全球信息通信的大幅扩张,信息通信的安全性、实时性以及可靠性就必须有更大的创新和突破。

  三、5G技术赋能能源互联网

  在能源互联网中,通信技术是能源合理调配的前提和实现保障,促进未来新的应用和服务的产生。在能源互联网中,随着分布式能源接入、电动汽车服务、用电信息采集、配电自动化、用户双向互动等业务快速发展,各类电网设备、电力终端、用电客户的通信需求爆发式增长,各种传感器组成的无线传感器网络需要服务无处不在的采集、传输,迫切需要实时、稳定、可靠、高效的新兴通信技术及系统支撑,新的电力服务和交易平台更需要优质网络保证。此时5G网络能力将助力能源互联网突破瓶颈。

  首先,5G是全新一代的无线通信技术,在设计之初就考虑到物—物(机器通信)、人—物通信的需求场景,其超低时延(1ms)、海量接入(1M连接/平方公里)的特性可以保证电网中信息流的双向高速传输以及大规模用户和大量业务的安全高效运行;其次,5G网络的网络切片技术可以达到与“专网”同等级的安全性和可隔离性,能够面对各个用户单元提供个性化服务;最后,5G边缘计算技术通过网关分布式下沉部署,实现本地流量处理和逻辑运算,实现带宽和时延节省,从而进一步满足电网工控类业务的超低时延需求。

  四、5G+能源互联网加持新的商业模式

  能源互联网在5G技术的助力下,依托智能电网、分布式能源、自动售配电等诸多新商业模式探索中大有可为,更辐射自动驾驶、远程医疗、智慧城市等领域形成通信运营商与垂直行业合作多赢的局面,一起共创智能的数字化社会。一方面,5G网络技术将助力垂直行业突破其发展瓶颈;另一方面,垂直行业也为通信运营商提供5G网络的应用场景和市场空间,实现各方互利共赢。

  五、能源互联网下5G技术面临的挑战

  一是网络复杂化,多网共存业务连接复杂度成指数级提高;5G不是一个单独的网络存在,它一定是要和之前所有的网络多网共存,业务本身很复杂。此外对于资源调度,资源管理包括网络管理等,5G阶段网络的复杂度将会呈量级指数级增加。

  二是业务结合滞后化,实际上到目前为止还没有推动能源互联网与5G技术的真正实现应用。移动网络部署的经验一定是网络能力先行,业务随机再来开展,而业务的开展,业务的产生和势能一定受到多方面因素影响的,所以对于5G的初期来说,业务结合确存在滞后化的特点。

  三是能源互联网的安全问题也是5G面临的一个重要挑战。能源互联网的目标是实现能源和环境的可持续发展,其中能源效率和电力风险是面临的关键问题。

  作者简介

當能源網際網路遇上5G技術

  张蓓,上海新能源科技成果转化与产业促进中心产业推进部部长、高级工程师。

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