當能源互聯網遇上5G技術

張蓓

上海新能源科技成果轉化與產業促進中心

0 前言

當前，放眼四海，無論是德國的工業4．0，還是中國制造2025，應對新一輪全球競爭所采取的國家戰略都需要借助網絡來實現。當前，以AI為代表的智能化技術正在掀起第四次工業革命浪潮。以5G為代表的移動通信技術正與AI、大數據緊密結合，開啟一個萬物互聯的全新時代。如果說能源是工業化的血液，則能源網絡就是工業化的神經。5G網絡不僅給我們帶來更好的帶寬體驗，而且還背負著一個更重要的使命——能使垂直行業以超高帶寬、超低時延以及超大規模連接改變垂直行業核心業務的運營方式和作業模式，全面提升傳統垂直行業的運營效率和決策智能化水平。

作為典型垂直行業的代表，能源電力對通信網絡提出了新的挑戰。能源互聯網將構建一個以電力系統為核心和紐帶、多類型能源綜合利用、能量—信息—經濟三元驅動的能源供用生態系統。其改革和發展，對信息通信的泛在性、開放性、可靠性、智能性、可信性提出了新要求。新的互聯網要求高速、多樣、實時實現全面感知和全程在線，要求大幅提升信息通信對電網業務的支撐能力,以實現能源系統的智能自治、平等開放、綠色低碳、安全高效和可持續發展。

相比智能電網，能源互聯網更關注新能源的占比和影響。在能源層面，能源互聯網試圖把各種能源組合成一個包含智能通信、智能電網、智能交通等眾多智能與綠色概念的超級網絡。。

在此背景下，能源互聯網與5G網絡的深度結合必將推動能源行業安全、清潔、協調和智能發展，提升能源行業信息化、智能化水平，真正為經濟發展提供可靠的用能保障，為智能化工業革命提供堅實的基礎。

1 目前網絡不能匹配能源互聯網的發展

能源互聯網的多樣性需要功能靈活且可編排的網絡：毫秒級超低時延（一般小于20ms）需要極致載荷能力；高可靠性要求需要隔離功能；大幅提升的用電終端需要超大規模連接。目前，4G網絡輕載情況下40ms的理想時延無法滿足電網控制類業務毫秒級時延的要求；4G所有業務都運行在同一個網絡中，業務之間相互影響，無法滿足電網關鍵業務隔離的要求；4G網絡對所有業務提供相同的功能無法適應電網多樣化業務需求。

2 能源互聯網與5G技術的正向耦合

能源互聯網是能源和信息雙向流動的對等網絡。開放、對等、互聯和分享是能源互聯網的基本特征。能源互聯網信息采集和數據傳輸需要5G網絡高速的數據傳輸速率和低時延，以保證電網信息流的雙向傳輸;多元化的數據融合與信息展示平臺是數據匯聚點和能源互聯網信息加工后的展示，需要大數據技術對數據進行挖掘和分析，對數據處理結果有針對性地輸出和應用;能源互聯網的高級應用是對網上的各個單元提供服務和應用平臺，需要5G網絡提供相應的用戶體驗質量保障和安全保障。

能源互聯網要適應全球信息通信的大幅擴張，要求信息通信的安全性、實時性以及可靠性必須有更大的創新和突破。

3 5G技術賦能能源互聯網

能源互聯網中，通信技術充當中樞神經系統，對能源進行合理調配，促進未來新應用和服務的產生。分布式能源接入、電動汽車服務、用電信息采集、配電自動化、用戶雙向互動等業務快速發展；各類電網設備、電力終端、用電客戶通信爆發式增長；服務于無處不在的采集、傳輸傳感器組成的無線網絡使能源互聯網需要實時、穩定、可靠、高效的新興通信技術及系統支撐，新的電力服務和交易平臺更需要優質網絡。相比4G網絡，5G能力更加突出，有助于能源互聯網瓶頸的突破。

1）5G是全新一代的無線通信技術，設計之初就考慮了物—物（機器通信）、人—物通信的需求場景。超低時延（1ms）、海量接入（1M連接/km2）的特性可保證電網信息流的雙向高速傳輸，保證大規模用戶、大量業務的安全高效運行。

2）5G網絡的切片技術可達到與“專網”同等級的安全性和可隔離性，能對各個用戶單元提供個性化服務，相比企業自建光纖專網，成本大幅降低；

3）5G邊緣計算技術通過網關分布式下沉部署實現本地流量處理和邏輯運算，實現帶寬節省和時延縮短，進一步滿足電網工控類業務的超低時延需求。

4 5G+能源互聯網增加新的商業模式

能源互聯網在5G技術的助力下，依托智能電網、分布式能源、自動售配電等諸多新商業模式大有可為。能源互聯網輻射到自動駕駛、遠程醫療、智慧城市等領域，開創通信運營商與垂直行業合作多贏，共創智能數字化的局面。一方面，5G網絡技術將助力垂直行業突破其發展瓶頸，另一方面，垂直行業也為通信運營商提供5G網絡應用場景和市場空間，實現各方互利共贏。運營企業和網絡設備商應深入了解垂直行業，針對其技術指標要求，進一步量化和完善5G網絡的技術指標和架構設計，并提前探討商業合作模式，預測分析未來生態環境等，為垂直行業提供多場景差異化的完整解決方案，并對解決方案進行技術驗證和示范。

5 能源互聯網下5G技術面臨的挑戰

1)網絡復雜化

多網共存業務連接復雜度按指數級提高，5G不是一個單獨的網絡，需要和已有的2G、3G、4G網絡共存，業務本身很復雜。此外，資源調度、資源管理包括網絡管理等，使5G階段網絡的復雜度也將呈指數級增加。

2)業務結合滯后化

實際上，目前還沒有能源互聯網與5G技術結合的真正應用。移動網絡部署的經驗一定是網絡先行，業務隨機開展。5G網絡的推進依賴于業務的驅動，而業務的開展又受到多方面因素的影響，致使5G與業務結合存在滯后化。

3)能源互聯網安全問題

能源互聯網安全問題也是5G面臨的一個重要挑戰。能源互聯網的目標是實現能源和環境的可持續發展，能源效率和電力風險是面臨的關鍵問題。

5G技術的引入，使無處不在的網絡為能源行業帶來各種新變革。由于智能設備可能實現遠程監控、跟蹤、自動修復以及新的交互模式等新服務功能，5G網絡將大大提升能源互聯網的價值。同時，5G為數據和內容的傳送、管理、響應提供了大量機會。可再生能源、分布式電源、儲能、電動車、電網以及各種能源流動管路等能源硬件，能量管理系統、監控系統、交通運維系統等能源軟件，都將提高網絡連接性能，大幅增強運營支持能力，加速實現5G和能源互聯網的真正融合。

5G技術與能源行業的融合將促進能源業務應用創新、能源終端產品創新，并帶動能源互聯網相關消費，有效促進可再生能源、電動汽車、電網通信、智能電網等垂直領域應用的發展。作為能源行業智能化升級的關鍵基礎設施，5G技術將滲透到能源行業生產、消費、銷售、服務等各個環節，推動研發、設計、營銷、服務等進一步數字化、智能化、協同化，實現能源領域全生命周期、線上線下、消費、生產全價值鏈的智能化管理。