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能源互联网与5G技术如何实现耦合?

作者:中国储能网新闻中心 来源:能源情报 发布时间:2020-03-24 浏览:
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当前,放眼四海,无论是德国的工业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浪潮。以5G为代表的移动通信技术正与AI、大数据紧密结合,开启一个万物互联的全新时代。

如果说能源是工业化的血液,则能源网络就是工业化的神经。5G网络不仅给我们带来更好的带宽体验,而且还背负着一个更重要的使命——能使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。

作为典型垂直行业的代表,能源电力对通信网络提出了新的挑战。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。其改革和发展,对信息通信的泛在性、开放性、可靠性、智能性、可信性提出了新要求。

新的互联网要求高速、多样、实时实现全面感知和全程在线,要求大幅提升信息通信对电网业务的支撑能力,以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。

相比智能电网,能源互联网更关注新能源的占比和影响。在能源层面,能源互联网试图把各种能源组合成一个包含智能通信、智能电网、智能交通等众多智能与绿色概念的超级网络。

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安全、清洁、协调和智能发展,提升能源行业信息化、智能化水平,真正为经济发展提供可靠的用能保障,为智能化工业革命提供坚实的基础。

1、目前网络不能匹配能源互联网的发展

能源互联网的多样性需要功能灵活且可编排的网络:毫秒级超低时延(一般小于20ms)需要极致载荷能力;高可靠性要求需要隔离功能;大幅提升的用电终端需要超大规模连接。

目前,4G网络轻载情况下40ms的理想时延无法满足电网控制类业务毫秒级时延的要求;4G所有业务都运行在同一个网络中,业务之间相互影响,无法满足电网关键业务隔离的要求;4G网络对所有业务提供相同的功能无法适应电网多样化业务需求。

2、能源互联网与5G技术的正向耦合

能源互联网是能源和信息双向流动的对等网络。开放、对等、互联和分享是能源互联网的基本特征。能源互联网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,以保证电网信息流的双向传输;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,需要大数据技术对数据进行挖掘和分析,对数据处理结果有针对性地输出和应用;能源互联网的高级应用是对网上的各个单元提供服务和应用平台,需要5G网络提供相应的用户体验质量保障和安全保障。

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

3、5G技术赋能能源互联网

能源互联网中,通信技术充当中枢神经系统,对能源进行合理调配,促进未来新应用和服务的产生。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、用电客户通信爆发式增长;服务于无处不在的采集、传输传感器组成的无线网络使能源互联网需要实时、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。相比4G网络,5G能力更加突出,有助于能源互联网瓶颈的突破。

1)5G是全新一代的无线通信技术,设计之初就考虑了物—物(机器通信)、人—物通信的需求场景。超低时延(1ms)、海量接入(1M连接/km2)的特性可保证电网信息流的双向高速传输,保证大规模用户、大量业务的安全高效运行。

2)5G网络的切片技术可达到与“专网”同等级的安全性和可隔离性,能对各个用户单元提供个性化服务,相比企业自建光纤专网,成本大幅降低;

3)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,实现带宽节省和时延缩短,进一步满足电网工控类业务的超低时延需求。

4、5G+能源互联网增加新的商业模式

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大有可为。能源互联网辐射到自动驾驶、远程医疗、智慧城市等领域,开创通信运营商与垂直行业合作多赢,共创智能数字化的局面。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网络应用场景和市场空间,实现各方互利共赢。

运营企业和网络设备商应深入了解垂直行业,针对其技术指标要求,进一步量化和完善5G网络的技术指标和架构设计,并提前探讨商业合作模式,预测分析未来生态环境等,为垂直行业提供多场景差异化的完整解决方案,并对解决方案进行技术验证和示范。

5、能源互联网下5G技术面临的挑战

1)网络复杂化

多网共存业务连接复杂度按指数级提高,5G不是一个单独的网络,需要和已有的2G、3G、4G网络共存,业务本身很复杂。此外,资源调度、资源管理包括网络管理等,使5G阶段网络的复杂度也将呈指数级增加。

2)业务结合滞后化

实际上,目前还没有能源互联网与5G技术结合的真正应用。移动网络部署的经验一定是网络先行,业务随机开展。5G网络的推进依赖于业务的驱动,而业务的开展又受到多方面因素的影响,致使5G与业务结合存在滞后化。

3)能源互联网安全问题

能源互联网安全问题也是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,能源效率和电力风险是面临的关键问题。

5G技术的引入,使无处不在的网络为能源行业带来各种新变革。由于智能设备可能实现远程监控、跟踪、自动修复以及新的交互模式等新服务功能,5G网络将大大提升能源互联网的价值。

同时,5G为数据和内容的传送、管理、响应提供了大量机会。可再生能源、分布式电源、储能、电动车、电网以及各种能源流动管路等能源硬件,能量管理系统、监控系统、交通运维系统等能源软件,都将提高网络连接性能,大幅增强运营支持能力,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、服务等进一步数字化、智能化、协同化,实现能源领域全生命周期、线上线下、消费、生产全价值链的智能化管理。

关键字:5G 能源互联网

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