5G的发展对电力的影响

5G的发展对电力的影响

5G政策态势

国家和政府大力推行5G建设，带动TO B行业率先打通5G应用场景。5G作为“新基建”的重要领域之一，是支撑经济社会数字化、网络化、智能化的关键新型基础设施， 是实现各行业数字化转型的重要手段。国家电网公司高度重视5G在智能电网领域的应用，发布能 源互联网5G应用数字新基建重点建设任务，积极打造能源领域新型数字基础设施，助力能源互联网建 设发展。

电力业务特点

5G网络拥有超高带宽、超低时延、超大规模连接的优势，尤其是网络切片、能力开放两大创新功能的应用，为电力行业用户打造定制化的“行业专网”服务。从电力行业来看，从发电、输电、变电、配电、用电等各个阶段，都符合5G应用场景特点，因此，电力行业和电信运营商可在5G试验等开展密切合作。

发电场景：新能源功率预测和状态感知；可应用高带宽的视频监测功能。
输电场景：输电线路状态监测；可应用高带宽的视频监测功能、无人机巡检等4K类视频回传。
变电场景：变电站智能巡检；变电机器人巡检等高带宽的视频监控及视频回传。
配电场景：配电自动化、精准负荷控制等可使用低时延高可靠功能。
用电场景：用电信息采集、电动汽车充电桩等广连接功能。

随着能源互联网建设，电力业务因新能源大规模接入、电网全域控制和精细化控制、海量数据信 息采集需求，需要实时、稳定、可靠的通信网络支撑。经过原有电力无线专网的试点尝试，相较于传 统的光纤网络，5G专网在较偏远、相对孤岛的地区存在相对优势，如建设成本、易于接入、灵活性高 等特点，补强电力有线专网及无线公网的覆盖盲区

电力5G专网应用思路

5G可以为行业用户提供定制化的专网级服务，采用“独立组网+混合组网”相结合方式，通过三种电力 5G专网建设思路，满足电力行业控制类、采集类及移动应用类等业务差异化的通信需求，因地制宜分阶段 建设电力5G专网，最终实现电力行业全覆盖范围的业务高效应用。

独立组网：电力独立建设5G专网，保证网络资 源电力独享，通过部署NR-U基站、核心网等 核心设备，接入电力业务终端，实现电力业务 独立接入，可靠传输。
混合组网：一是电力租用运营商专用MEC/UPF设备，实现电力数据本地 分流，保证网络资源部分独享，实现电力业务 数据安全传输；二是通过租用运营商的5G网络 切片、核心网、承载网等专用网元，构建端到端行业虚拟专网，保障虚拟专网 资源和公众网络的逻辑隔离。
运营商虚拟专网：基于5G公网资源，为行业客户做逻辑隔离的专属管道，提供虚拟专网。

独立组网方式–电力独立建设5G专网建设方案

3GPP R16标准为行业快速自建5G专网提供技术支撑，极大拓展了5G在垂直行业的应用，面向智能电 网应用场景，选取适用于NR-U孤岛式组网的场景或区域，充分利用非授权频谱资源，建设电力5G专网， 通过独立部署NR-U基站、核心网等核心设备，接入电力业务终端，实现电力业务独立接入，可靠传输。一般适用于矿山、工厂等封闭园区场景。
建设情况全部5G相关系统设备由电力用户独占使用，需建设5G专用基站、全部核心网。
好处：全部由电力用户独占，安全性能高、业务速率高。
坏处：成本高，造成一定的资源浪费

混合组网方式-基于MEC/UPF的电力5G专网建设方案

依托电信运营商5G核心网、基站、承载网等网络资源，通过自建电力专用的MEC/UPF平台，电力业务 数据本地分流，实现控制面与用户面分离，用户数据进入电力传输通道，控制信令通过运营商网络传输， 保障电力业务传输安全，可更好支撑高可靠低时延业务的信息采集与处理。通过在终端侧部署MEC，实现配电侧信息采集、汇聚及处理，能够有效缓解主站计算压力，实现配电 网线路的快速精确故障定位和快速自愈，提升配电网保护的选择性、快速性、可靠性和灵敏性。
建设情况专用MEC部署靠近用户的机房、部分5G物理资源给电力用户专用独享、用户转发面UPF给用户独享。
好处：专用设备自用，安全性相对较高、业务速率相对高。
坏处：物理资源运行维护需电信运营商开展。

混合组网方式-基于网络切片的电力5G专网建设方案

通过5G切片构建电力5G虚拟专网，满足电力多业务场景的差异化通信需求。5G网络切片能够提供 两个维度的隔离能力：电力与其他行业及个人用户通信业务之间的隔离，以及电力自身不同分区业务之 间的隔离，从接入网（含空口、基带、协议栈等）、传输网和核心网三个层面分别定制不同的隔离策略。
eMBB切片满足高带宽业务需求，承载智能电网的大视频应用、智能巡检等业务；
uRLLC切片满足低时延业务需求，承载智能分布式配电自动化、配网差动保护等业务；
mMTC切片满足大连接业务需求，主要承载采集类业务。

运营商虚拟专网部署方式

基于5G公网资源，为行业客户做逻辑隔离的专属管道，提供虚拟专网。
成本最低，等同于4G时代的APN模式，无网络建设费用及维护成本。这一点作者是不太支持的，基于电力安全第一的考虑，这点都不会被肯定。

针对电力5G专网建设应用思考

**问题1：**运营商针对TO B行业的专网应用也属于探索阶段，典型行 业应用经验不足。
**问题2：**国家虽然支持5G发展，但是电信运营商建设不同、设备商较多，针对电力融合较大，需解决问题多。
针对上述，作者倾向于切片、专用MEC/UPF、专用SMF网元等混合组网方式。此类组网更贴切实际发展，未来5G成熟，设备便宜，可考虑独立组网方式。
未来的科技一定是高速发展的，跟紧时代的步伐、抓住5G的机遇，推动社会的进步。