近日，5G智能電網研究項目在3GPP R18中成功立項，將第一次正式定義5G+智能電網端到端標準體系架構。盡管R16標準已經在URLLC（低時延高可靠）和eMTC（廣域物聯網連接）方面取得了突破，但在指標更加嚴格、通信需求更加個性化的電力、交通等垂直領域，仍需要更加確定的5G網絡，5G將成為電力行業提質增效關鍵支撐。

R18智能電網成功立項，中國力量凸顯

在3GPP此次立項中，中國力量再次凸顯，進一步擴大中國公司在5G標準制定過程中的國際影響力。該項目由中國電信牽頭并聯合中國南方電網、國家電網、華為、中國移動、中國聯通等5G確定性網絡產業聯盟成員單位，以及中興通訊、復旦大學、大唐、沃達豐、西班牙電信、法國電信等海內外運營商、設備商等28家成員單位共同提交。R18智能電網成功立項標志著從宏觀層面上立項內容已達成共識，后續會加強SA1與IEC、IEEE、5G-AIA、CIGRE等國際標準組的合作，中國電信的5G智能電網項目在3GPP的討論都將向好方向發展。

面向未來多樣化的通信服務需求，5G網絡將在電力行業創造新的應用和發展機遇，3GPP確立的eMBB、mMTC、URLLC三大應用場景成為實現電力行業應用的基礎場景。傳統的“固定網絡拓撲”資源分配方案，已經無法滿足各種電力通信業務在帶寬、可靠性、時延等通信服務、計算服務以及存儲服務的個性化需求；為了能夠讓5G在電力行業得到更多的應用，從而提升智能電網的可靠性以及安全性，需要對不同電力通信業務提供多種類型差異化的服務，5G技術成為其實現的關鍵技術。

能有效解決5G部署條件下電網調度與控制的通信與計算問題，有效提高智能電網的穩定性和安全性，實現智能電網調控業務的智能化、準確性。通過研究5G技術在高可靠性方面的技術原理和實現機制，論證5G在誤碼率、時延、帶寬方面對電力調控業務不同場景的支持，以及應用系統的兼容性要求，為5G對電力調控業務的支撐提供依據。此次5G智能電網項目研究范圍主要包括傳統能源系統服務、遠程控制、遠程保護、計量以及高級計量基礎設施、分布式發電、分布式自動化、需求響應、能源管理系統和配電管理系統等智能電網服務。通過5G技術賦能電網典型應用場景，可以促進信息技術和電力行業的深度融合，利用電網與電信新技術互相促進的優勢，不但能從根本上滿足發展中電力行業多場景差異化的需求，而且能夠充分滿足電網公司未來電網生產和企業運營需求，實現能源生產、傳輸、消費全環節、各類型用戶及終端的泛在互聯和深度感知，實現電網高質量發展和持續創新發展。

5G賦能智能電網四大應用場景

從電流走向的視角來看，電網分為5個環節：發電、輸電、變電、配電以及用電。從5個環節對5G部署的潛在需求以及未來5G網絡切片能夠賦能的應用業務，將其歸結為4個智能電網應用場景，即智能分布式配電自動化、毫秒級精準負荷控制、低壓用電信息采集、分布式電源。綜合其4個典型場景，均與電力調度控制業務有關。針對不同電力調控業務場景下，根據不同的用戶服務質量（QoS），給出適合不同電力調控業務場景的端到端網絡切片控制以及資源分配策略，分析不同業務場景對應的網絡切片服務級別協議（SLA）和QoS的限制，并分析網絡切片的業務隔離性。

相較其他系統而言，電力系統作為一張典型的“網”，需要實時把握各類測量監控數據，實時協調各類資源。

首先，電力系統中一次系統、二次系統、信息系統、計量系統等各類在線監測數據，以及各站點、辦公場所等視頻監控數據的應用是智能電網存在的物質基礎，而5G的高速率為它們提供強有力支撐。

其次，智能電力設備、穿戴設備等海量設備將大規模應用在數字化電網，5G能夠連接海量設備，每平方公里可以支撐100萬個移動終端，為真正實現電力系統中的萬物信息互聯提供了巨大的想象空間。

然后，5G技術丟包率極低，具有很高的可靠性，可有效提升電力系統本身的可靠性。

最后，在實際應用中，電力系統需要各系統協同控制、快速反應的場景，5G空口時延為lms，端到端時延小于10ms，可以快速靈活響應系統中的各種變化。

基于5G技術的配電物聯網具有高密度連接特性，可支持大量智能測量原件的部署，開展全網的多元數據采集，譬如，可大規模在配電網每個節點部署電壓、功率和相角信息的測量，通過這些數據辨識配電網拓撲，識別分布式能源接入點，生成電網潮流模型，使系統狀態完全可觀，并可對用戶使用的各類型能源負荷進行精準預測。基于5G技術的配電物聯網因其擁有的高單位面積容量可支持PMU數據的無損傳輸，系統可通過分析PMU時序數據，進而全面掌握配電電力系統的安全穩定信息。通過5G技術對細粒度數據的采集，電力系統可以對用電大數據、電力用戶行為進行建模分析，為用戶提供能有效直觀的服務。

5G技術可以進一步運用到智慧輸電典型場景。輸電環節的典型場景主要包括輸電線路的智能巡檢和狀態監測。輸電線路智能巡檢是指定期到現場查勘輸變電設備、線路情況，及時了解故障現象，消除隱患，確保電力系統安全穩定運行。要求實現一鍵下達、多機種聯合、自動續航的立體巡檢模式，應用物聯網、5G eMBB、人工智能、大數據、云計算、AR等技術，自動采集數據、高清圖像、視頻等信息并實時傳回控制中心，通過遠程會商協助現場解決作業難題，實現無人機大規模、自動化巡檢，大幅提升輸電線路的巡檢效率，提高輸電線路的巡檢精確度，實現智能化運維管理。輸電線路狀態監測要求實現輸電環節各類設備及線路狀態實時感知、監視預警、分析診斷和評估預測，從而提升電力設備安全運行水平。由于輸電線路遍布全國，應用5G網絡廣域覆蓋能力可對人口稀少地區線路進行監測。

多方攜手，驅動5G智能電網落地

隨著5G網絡逐漸規模化建設，同屬新型基礎設施建設（簡稱“新基建”）范疇的智能電網的概念和特征、內涵與外延不斷得到豐富發展。當前，我國處于能源轉型和變革時代，要加大戰略性、基礎性、前瞻性技術創新和探索，進一步保障能源供應的安全性、經濟性，適應和引領能源生產和消費革命。而5G也正處于技術標準形成和產業化培育的關鍵時期，全球各國在國家數字化戰略中均把5G作為優先發展領域。抓住5G和新能源共同發展的新機遇，加快培育新技術新產業，驅動傳統領域的數字化、網絡化和智能化升級，成為拓展經濟發展新空間，打造產業生態圈新優勢的關鍵之舉和戰略選擇。

此外，學術界、電信運營商、國網公司、設備商等多方始終在堅持推動技術公開化。國家電網公司與國家自然科學基金委設立智能電網聯合基金，進一步加強面向國家能源戰略需求的基礎前沿技術研究，不斷提升我國電力工業的自主創新能力和核心競爭力。“國家自然科學基金委員會—國家電網公司智能電網聯合基金”是國家自然科學基金的重要組成部分，是電力行業設立的第一支聯合基金，將實現行業進步與學科發展的相互促進和相互帶動，進一步完善國家科研創新鏈條。從2017年到2021年，聯合基金將圍繞國家電網公司發展戰略及重大需求，結合全球能源電力領域技術發展趨勢，開展智能電網、特高壓、新能源、電工新材料、儲能等領域的基礎研究。截止目前，已有CIGRE中國委員會D2專委會《智能電網5G應用白皮書》、國家電網、中國電信、華為聯合發布的《5G網絡切片使能智能電網白皮書》以及中國南方電網、中國移動、華為聯合發布的《5G助力智能電網應用白皮書》。

3GPP SA1已經啟動R18。在技術標準化下一步工作是聚焦具有典型代表性（例如電力能源、軌道交通、智能泛在物聯網），這類行業具有產業輻射廣帶動作用大，產品運用規模大和產業鏈輻射力強等特點。打造R17的對低時延高可靠應用場景的標準升級版，5G R18能更好地滿足垂直行業業務的安全性、可靠性和靈活性需求。

隨著3GPP R16標準的凍結以及5G商用大幕的開啟，會有更多新興業務需要被催熟，從而建立更成功的5G生態與商業模式，為了實現這一目標，還有大量的標準工作要做，這有賴于3GPP尤其SA1精準地把握運營商的需求，通過標準聯動市場，用標準驅動5G的商業成功。
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