5G与能源行业融合发展探讨

牟俊

目前，5G技术逐步成熟，5G网络建设加速，5G的技术特点跟能源行业发展和能源智慧化需求高度契合。本文将针对5G和能源行业的基础设施共享、5G技术在能源行业的应用进行探讨，为5G及能源行业融合发展提供思路。

一、前言

2020年我国5G网络基础建设加快部署，在近期举行的报告会上，工信部副部长刘烈宏表示：“截止2020年底，中国已建成约71.8万个5G基站，为目前全球最大的5G网络”。预计2021年5G基站的增长仍将保持高速态势，全年将新建超60万个5G基站，5G To B、To C、ToG端融合应用市场前景广阔。

二、 5G技术特点及应用场景

5G是最新一代即第五代移动通信技术简称，国际电信联盟（ITU）定义了增强型移动宽带（eMBB）、海量大连接（mMTC）、（uRLLC）三大5G應用场景。增强型移动宽带场景的体验速率和带宽接入能力都大幅提升，用户峰值速率达10Gbit/s，用户体验性能大幅提升。增强型移动宽带场景典型应用包括VR/AR、高清视频等。海量大连接场景连接设备密度达到每方平米数百万个，为大连接物联网场景应用于开发提供了基础平台，典型应用包括智能抄表、智能家居、物流跟踪、市政物联等。低时延高可靠场景聚焦对网络时延极其敏感及可靠性要求很高的业务场景，时延低至毫秒级，典型应用包括智能电网、智慧城市、车联网、工业互联网等。

5G标准在2020年也取得了重大进展，5G R16标准7月份宣布冻结。与R15标准相比，R16在应用能力、网络基础能力和关键性能等方面均明显提升，为垂直行业应用提供了灵活的网络部署模式。

三、智慧能源介绍

智慧能源的含义是充分应用最新的多目标优化、计算机、大数据和人工智能等技术对各类能源的开采、生产、使用、调度、输配、储存、销售与使用等业务数据、性能数据和运维数据进行实时检测、分析和计算，在此基础上进行实时预测、多参数寻优处理和闭环控制，促进能源和信息深度融合，满足能源供给侧、能源需求侧和能源管理者的广泛参与，使能源系统达到最佳状态。

四、5G与能源行业的融合

（一）跨行业资源共享

中国铁塔积极响应十九大报告提出的培育共享经济、绿色低碳的新增长点思路，于2018年4月与两大电网公司签署战略合作协议，开启了铁塔资源共享的新模式，促成了通信、电力资源共享的新突破。中国铁塔利用大量电网公司的输电杆塔建设通信网络，同时，两大电网公司也可以借助中国铁塔丰富的通信站址资源和信息化运营平台，快速实现电力杆塔信息监控、电力无线专网低成本建设，打造互利共赢的良好局面。

（二）多种能源方式解决5G基站能耗

5G基站能耗相比4G成倍增加，5G基站的高能耗将带来基站运行成本的大量增加。因此，在具备条件的站址运用太阳能、风能等多种能源方式对5G基站进行供电，一方面可以降低基站运行成本，另一方面也更加节能环保。

（三）5G在能源行业的应用分析

近年来，随着通信技术的快速发展，能源行业智慧化建设进程加速。5G技术将有力的推动能源领域的基础设施智慧化，提高能源信息采集、状态监测效率，激发新型作业模式和用能服务模式。5G在能源行业的重点应用场景包括智慧煤矿、智能电网、油气管道监控和分布式能源监控等。

1.智慧煤矿

5G技术的低时延、高可靠特性，可以很好地满足井上区域智能配送的需求。山东枣矿集团付村煤业利用5G技术实现了无人搬运车进行固定线路的智能配送。无人搬运车上安装有自动导向系统，可以保障系统在不需要人工引航的情况下能够沿预定的路线自动行驶，将货物或物料自动从起始点运送到目的地。无人搬运车辆通过无线网络系统进行集中控制和调度，在厂区内铺设了磁钉定位系统的通道内全自动化运行。无人搬运车无人驾驶行走控制均由网络调度中心自动化控制，为了防止车辆间的急停、碰撞带来的安全生产事故，对无线控制网络提出了高可靠、低时延的严格要求。

另外，5G技术还可以与井下作业深度融合，满足井下通信、人员定位以及无人井下开采等业务需求。

2.智能电网

近年来，我国智能电网建设速度加快，电网信息化、智能化水平日益提升，5G切片技术在电力系统的应用将有力助推智能电网建设进程。

目前，用户电力信息采集业务主要用于计量，数据需求量较小，传输频次较低。不少发达国家已推行电价实时阶梯报价精细化模式，实时对电价向用户进行通知公示，便于用户按需求进行采购，未来我国也有可能实行类似的精细化电价管理，引导用户均衡、精确错峰用电。这就要求每个用户的用电信息必须准时进行数据采集、且实时上报。5G技术将很好的满足用户用电信息海量接入和实时数据上报的需求，实现用户信息自动采集上报、用电分析管理、计量异常监测、智能用电设备的信息交互和信息发布等多种功能。

5G技术超高可靠性超低时延的切片类型将为智能分布式配电自动化、毫秒级精准负荷控制、主动配电网差动保护等业务需求提供保障。各终端之间通过5G技术通信，可进行智能分析、故障定位、故障隔离以及非故障区域电力自动恢复等操作，实现全自动故障处理，最大限度的减少故障停电时间和范围。

5G增强带宽切片技术在变电站机器人巡检、无人机巡检、输变电线路状态监控、AR远程监护等高清视频回传业务类型也有广泛的应用前景，为山区、环境恶劣地区等巡检工作提供帮助，提升巡检效率，节省人力、物力。

3.油气管道监控

油气管道线路长，途径区域地理环境复杂，涉危情况较多，因此，油气管道的安全防控监管是一个复杂的系统工程。传统的人工巡检劳动强度大、工作效率低、人工成本高，巡检周期长，无法满足7*24小时全天候的监管需求。借助5G技术，建设高清视频监控系统。实现监控画面的实时、清晰回传，实现全天候监控，同时可借助监控平台进行自动预警，以便工作人员及时处理异常情况。

4.分布式能源监控

分布式能源系统是新的能源供给模式，作为集中式供能系统的重要补充，主要是依托可再生能源（比如光伏发电、风电）等发展起来的新的方向，可满足部分需求量较小、需求分散等特殊场景的能源需求，便于能源的梯级利用，也为能源利用率的提高、安全性的改善与环境污染解决等方面做出了突出贡献。分布式能源系统由于其分散的特性，对信息采集、运维诊断、设备监控等提出了更高的要求。5G高速率、低时延高可靠性的特点能很好的解决分布式电站分散、海量、智慧化的问题，为不同类型的业务提供不同的网络切片，保障不同业务的服务质量和差异化需求，为分布式能源的更好发展提供个性化，智慧化服务。

六、结语

综上所述，5G在能源行业应用前景广阔，5G网络的快速部署为智慧能源建设提供了先决条件，同时，智慧能源的建设也将为5G站点的能耗提供新的解决思路，5G与能源行业未来将互相促进，进一步融合发展。