5G通信網絡環境下可調節負荷應用分析

◆楊濤

無線通信與移動互聯網安全

5G通信網絡環境下可調節負荷應用分析

◆楊濤

（中國通信建設第四工程局有限公司 河南 450052）

可調節負荷在實際應用期間會受到帶寬、網絡覆蓋、時延等各項因素影響，而5G在連接時速、數量、延遲等各個方面都發揮著重要優勢，因此，5G技術對可調節負荷會造成直接影響。下面，在對5G網絡特點進行介紹基礎上，對5G通信網絡環境下可調節負荷應用進行全面分析，希望文中內容對整個行業的發展可以有所幫助。

5G；網絡環境；可調節負荷；需求響應

電力行業的快速發展使我國電力系統中的電網側、電源側、負荷側都發生了顯著變化，各種變化對電力系統的運行會帶來了一定挑戰。同時，在電力系統中出現了新能源，新能源具有波動性、隨機性對電力系統在運行過程中的功率平衡性造成巨大影響，而通過對可調節負荷進行應用，能夠使電網調峰手段變得更加豐富。

1 5G網絡特點

（1）具有超大網絡容量，能夠提供千億連接能力，從而使物聯網通信能夠得到滿足。

（2）具有連續廣域覆蓋，而且有高移動下，可以使用戶在對5G網絡應用時的體驗速度達到100Mb/s。

（3）連接密度和流量密度大幅度提高。

（4）能夠滿足虛擬現實、高清視頻等各項數據的傳輸，在信息傳輸過程中，能夠達到高效、全面、準確[1]。

（5）空中接口時延水平能夠保持在1ms左右，因此，可以滿足現代醫療、自動駕駛等各個方面的應用需求。

2 可調節負荷在5G網絡環境中應用場景

可調節負荷可以在不同的應用場景中應用，而需求響應是其中最典型的應用場景，為了使可調節負荷作用能夠得到最大程度發揮，需求響應業務對帶寬、網絡時延、連接數量等各個方面都有一定要求[2]。非執行需求響應期間內，用戶用電負荷采集周期要控制在15min以內，執行需求響應期間，約定需求響應采集周期應當控制在1min以內，實時需求響應采集周期則要控制在0.5min以內。

開展業務期間，要詳細分析實時響應能力，監測實時響應過程，這就要需求響應終端——云平臺——需求響應終端信息交互能夠達到一定的實時性。另外，連接速度，低時延和高數據傳輸速率對響應業務的開展能夠起到一定幫助。在將來參與到互動的設備的總量會超過上百億臺，這也就對通信網絡的具體連接密度提出了更高的要求，而對5G技術的應用，則為上述場景提供了相應的解決方案[3]。

3 分析可調節負荷潛力

選取工業、居民、商業綜合體的典型可調節負荷情況完成相應的分析作業，在5G通信網絡環境下，深度挖掘可調節負荷潛力，進而進一步優化調節。

3.1 工業行業

在工業行業中選取具有代表性的鋼鐵行業，以該行業為例，完成相應的分析工作，鋼鐵行業中可調節負荷如表1所示。

表1 鋼鐵行業典型可調節負荷

在需求響應期間，如果要對生產中的單個設備的運行情況進行調整，要全面監控工藝流程。例如，在調控軋鋼生產線前，要全面監控軋鋼生產線的具體生產進度，以及存量鋼坯數等各項信息，并且要分析作業，對上下游的生產作業的具體節奏進行適當調整，調控作業應當在全部清除庫存鋼坯下進行，避免因為清除不徹底，導致生產的部分鋼坯質量減低，無法滿足應用需求，因此，必須保證通信網絡能夠全面覆蓋不同的生產線系統[4]。而在實際生產作業過程中，為了確保生產工作的順利開展，以及生產的產品質量能夠達到相應要求標準，要對爐內溫度進行控制，確保爐內溫度穩定。同時，在具體調控期間，若可以將功率調節時延能夠下降到毫米級，這會快速降低溫度影響，而5G通信網絡在具體應用期間具有覆蓋范圍廣，而且延時低等特性，因此，在工業中的鋼鐵行業中對5G網絡進行應用，能夠滿足可調節負荷在實際調節期間的具體要求，保證生產作業的順利進行[5]。

3.2 居民用戶

我國土地遼闊，不同地區的氣候不同，居民的生活習慣也不同，但是，從整體情況來看，各地常見的可調節負荷都集中在電冰箱、照明設備、空調等。居民用戶時典型可調節負荷情況如表2所示。

表2 居民用戶典型可調節負荷

對于居民用戶中采用的各種電氣設備，如果采取直控方式，則個體調節潛力能夠達到50%，而在具體調控過程中，準備時長從毫秒級到分鐘級，因此，在一定密度情況下，進行接入，可以對先進的5G通行網絡進行應用，通過對網絡具有低時延和可靠低等各項特點，進而實現對居民用戶采用的各項設備的精準調控[6]。

3.3 商業綜合體

經濟的快速發展使我國城市中出現大量的大型商業綜合體建筑，這些綜合體建筑中存在大量的能源消耗和可調節設備，其中最典型的系統為照明系統和空調系統，由于用電量較大，在實際運行期間可能會面臨供電不足情況。商業綜合建筑中的空調系統主要有分散式空調、中央空調，以及變制冷劑流量多聯式空調，典型的商業綜合體中，中央空調系統在實際運行過程中的負荷占比為49.6-50.4%，而照明系統在運行過程中的能耗占比為21.5%-22.8%，兩者累計可調控量達到了27%，具體情況如表3所示。

表3 典型商業綜合體可調節符合情況

對現代城市中的綜合商場的具體情況進行分析，可以發現商業綜合體樓宇密集程度較高，針對該區域的供電，為了確保供電的安全性，減少由于供電原因而引起的各項問題，要采取A+等級進行供電。每平方千米的樓宇面積約為4989000m2，加設該區域一共有辦公樓24棟，建站9個，每棟樓存在398個房間，在整體棟建筑中一共安裝了的29956個空調末端，空調末端主要包括空調主機、風機、泵三相內容，綜合體中一共具有105800個燈具，整棟建筑中可以接入的調節負荷一共有135756個，數量巨大，調控起來難度較大。因此，如果不對5G技術進行應用，那么無論是負荷調整的接入終端，還是接入后受的負荷調整都面臨著較大的難度，難以達到期望要求。而在5G通信網絡環境下，每平方米可以接入1000000個終端，這一接入終端密度，能夠滿足綜合體負荷調節的需求，避免因為電力不足而出現各種問題。

4 面向5G需求相應系統的互動流程

針對電網的具體運行情況，在5G網絡通信背景下，制定可調控負荷參與電網需求響應活動流程，從實際情況來看，整個響應流程應當是一個閉環過程，電網在運行期間發出了消納或削減指令，負荷在運行期間收到了響應指令后，要選擇具有針對性的項目，選取和聚合響應資源，完成聚合后，將該響應時間及時、準確的返送給相應用戶；用戶可以參與或不參與，答復后，負荷利用自身云平臺，完成對相應容量情況的精準計算，對可以實時的響應計劃進行確定；完成上述操作后，將制定的計劃上報給省級需求響應平臺，由其對制定的計劃進行審批，通過審批后，下發計劃制定通知；用戶接收到了響應的指令后，嚴格依據指令執行響應的計劃，在實際執行期間，要對用戶采用的設備，以及系統的具體情況進行動態監控，執行需求響應項目前，以及具體執行期間，要動態監測具體用電數據；如果在同一時間達到目標，以及沒有出現響應指令，完成響應執行后[7]。在執行前，通過監測能夠獲取到基線數據，而且在實際執行期間，或獲取到負荷變化數據，核證電力用戶在對電力進行應用時的需求響應效果，同時，對產生的具體費用進行結算。在整個執行期間，采集頻率必須保持在秒級，進而保證最終核證內容的精準性與合理性。在上述整個流程中的關鍵點如下：

（1）制定激勵機制。

（2）打破通信壁壘。

（3）實時進行數據監測和調控。

要想實現上述內容，采用的通信網絡必須安全、穩定，實現精準控制，以及海量接入，而這也是5G網絡通信的優勢所在。需要相關研究人員特別注意的是，如果數據的傳輸量較大，可能會出現延時情況，此時，5G通信網絡為需求響應的順利進行提供了支持，確保了負荷調節的順利開展。

5 結語：

通過對5G網絡通信技術的合理應用，可調節負荷參與到需求響應中，能夠很好打破不同系統、設備、平臺在信息交流過程中的通信壁壘，而且能夠滿足需求響應在連接密度，以及可靠性等各個方面的需求。

[1]佘璐.5G背景下突發事件網絡輿情失控現象及其規避策略[J].新媒體研究，2020，6（08）：58-60.

[2]杜書華，齊翼，孫浩.5G網絡環境下的移動4K直播傳輸的應用和發展[J].現代電視技術，2020（03）：93-96.

[3]姚穎穎，梁晉春，王曉艷，宮銘豪.5G網絡環境下廣播電視業務應用與安全需求[J].廣播電視網絡，2020（01）：33-36.

[4]黎宇，班瑞.5G網絡環境下汽車自動駕駛算法和應用安全AI研究[J].自動化與儀器儀表，2019（12）：118-121.

[5]孫霞，周朋光.5G超密集網絡環境下功率控制方案研究[J].無線電工程，2019，49（08）：666-669.

[6]高瑞，郭紅霞，楊蘋，郭敏鏵，任智君.基于用戶側可調節資源的售電公司實時市場偏差電量管控策略[J].電力建設，2019，40（06）：114-122.

[7]王召健，陳來軍，劉鋒，汪雨辰，梅生偉.考慮可控負荷調節能力的多微電網分布式頻率控制[J].電力系統自動化，2016，40（15）：47-52+66.