5G赋能智能电网:通信企业面临怎样的机会?

Monday 25 May 2020 |

今年以来,国家大力推动新基建部署,5G作为新基建七大领域之首,定位网络信息基础设施,肩负推动经济社会数字化转型重任,受到全社会的注目。三大运营商纷纷响应,提出了2020年完成55万个5G基站建设的目标,其中中国移动计划目标是30万个,中国联通和中国电信计划联合建设25万个5G基站。5月20日,中国移动(00941.HK)发布公告称,公司近期接获母公司中国移动通信集团有限公司通知,其已经与中国广播电视网络有限公司(简称:中国广电)订立有关5G共建共享之合作框架协议。双方联合确定网络建设计划,按1:1比例共同投资建设700MHz 5G无线网络,共同所有并有权使用700MHz 5G无线网络资产。

5G凭借超高带宽、超低时延以及超大规模连接等技术特性,瞄准了千行百业的B端应用市场。工业和信息化部部长苗圩去年在国新办发布会上曾指出,5G未来80%的应用场景是工业互联网,也就是各类垂直行业场景。智能电网将是具有广泛应用的垂直行业之一,此前已大量采用通信技术用于计量类业务,对于5G技术已经表现出浓厚兴趣并付诸实践。

中国智能电网源远流长,规模宏大,5G技术赋能,有机会挖掘出巨大的应用潜力。目前电信运营商已经联合产业链企业进行了试点,展望未来,通信企业将从云、管、端角度,开发一个重要的5G行业细分市场。

”技术综合体“智能电网

智能电网概念早在2001年即被提出,得到世界范围内的认同。2015年,发改委明确定义智能电网“是在传统电力系统的基础上,通过集成新能源、新材料、新设备和先进传感技术、信息技术、控制技术、储能技术等新技术,形成的新一代电力系统,具有高度信息化、自动化、互动化等特征,可以更好地实现电网安全、可靠、经济、高效运行。”

从这个定义来看,智能电网堪称一座“技术综合体”。其中,电力通信网包括光纤骨干网和泛在多业务接入配电通信网,是支撑智能电网发展的重要基础设施,保证了各类电力业务的安全性、实时性、准确性和可靠性要求。尤其是配电侧,随着各类电网设备、电力终端、用电客户的通信需求爆发式增长,迫切需要构建泛在化、全覆盖的配电通信网,并采用新兴通信技术及系统予以支撑。

目前,已有不少新兴通信技术,例如Cat.1、Cat.4等,在智能电网的采集、控制等领域发挥作用。基于新兴物联网技术的智能电表,凭借低功耗、低成本等特点,正在逐渐取代传统电表成为主流。而价值更大、潜力更大的新兴通信技术,毫无疑问是5G。

5G赋能智能电网四大应用

电网“发输变配用”全业务类型丰富,5G凭借三大技术特征,以及独特的网络切片技术,可以实现应用场景的全覆盖。目前,业界已经研究并落地了5G在智能电网的四大应用场景。

一是差动保护,利用5G小于1ms的超低时延特性,用5G替代光纤,可大幅减少光纤部署,降低部署难度,实现降本增效。二是无人巡检,利用5G高达Gbps大带宽特性,在变电站机器人巡检等场景中,采用5G无人机可以降低降低人工成本和安全风险的同时大幅提升巡检效率,并能够实时回传高清视频。三是高级计量,利用5G大连接特性,连接海量智能电表,最终为用户提供智能用电等个性化需求。

四是网络切片,这是5G独有的新型技术,能够为电力行业打造定制化的行业专网,更好地满足电网业务对安全性、可靠性和灵活性需求,实现差异化服务保障,从而提升电网企业对自身业务的自主可控能力。5G切片技术可以优先保障电力高优先级业务,并在必要情况下通过灵活切片资源调配,满足紧急保障类业务需求。

从电网企业角度看,国网信通副总经理孙德栋之前在中国无线电大会上指出,针对控制业务,国家电网的所有控制业务,原来都是建在专网上,5G从精度上能够很好地满足。针对连接业务,5G网络将可以提供百万级的大连接,并且打破孤岛运行的局面,实现大电源并网,区域信息采集得到很大的改善。2019年,国家电网联合产业链生态合作伙伴在青岛建成了全国最大规模5G智能电网实验网。2020年,国网信通产业集团面向能源互联网信息通信需求,开展产品开发和应用,率先推出了面向电力行业的系列化5G通信终端。标准型5G通信终端搭载国产双核处理器,主频1GHz,配有256MB内存,双频Wi-Fi无线传输速率可达900Mbps,搭载广和通高性能工业级5G通信模组FG150/FM150,兼容2G/3G/4G/5G通信,支持NSA和SA组网模式,提供以太网、BT、USB3.0等丰富的本地通信接口,能够灵活应用于换流站、变电站、配电房、充电站、综合管廊、虚拟电厂等电力业务场景,现网实测业务速率500Mbps以上。

国网信通产业集团推出5G标准型通信终端-搭载广和通5G模组FG150/FM150

南方电网则联合产业链合作伙伴打造的 5G+智能电网,在国际上首次完成了5G空口高精度授时关键技术、5G承载低时延电网控制类业务、基于SA的端到端5G公网切片安全隔离性的研究和试验,并完成了5G承载配网分布式差动保护、配网自动化三遥、电表集抄、应急通信、输变电设备在线监控等业务的现场验证,相关成果获第二届“绽放杯”5G应用大赛一等奖,入选GSMA《中国5G垂直行业应用案例2020》。

5G模组重要性凸显

面向智能电网四大应用,通信企业有大量的机会入局。在云端,可以提供配电自动化、计量自动化等电力云系统,以及业务支撑云平台等。在管端,网络切片技术可以说是核心,包括核心网、传输承载、接入网均可以通过切片成专网,且根据不同的电力业务切片,保障一部分业务对安全隔离的高等级要求。

在终端,电力终端主要有配电自动化终端、智能电表、无人机、巡检机器人、高清摄像头等品类,从形态上则分为CPE和嵌入式通信模块。无论基于哪种品类、哪种形态,5G模组作为提供通信连接的核心产品,都是非常重要的组成部分,也是电力5G专网得以运营的关键。

以广和通为代表的中国通信模组企业走在前面。2019年在5G牌照发放后,广和通即推出了5G系列模组——FG150/FM150,这两款5G模组今年率先实现SA模式实验室环境下调通,上行峰值速率达914Mbps,下行峰值速率在ENDC模式下达到2.5Gbps。4月,在中国移动SA实网环境下,顺利完成驻网和将端到端数据业务打通,是国内首款在运营商SA实网环境下调通的5G模组。目前,这两款5G模组已经应用在电力终端,承载了配电自动化、用电信息采集等业务,大幅提升了电力数据的交互能力,验证了5G在智能电网领域的价值。

从云、管、端来看,5G电力终端依然处在商用初期,与其它垂直行业面临的境况类似。到目前为止,芯片厂商中,高通、华为海思、紫光展锐已经陆续提供行业用5G基带芯片,模组厂商整体来看还需要进一步加大行业市场拓展步伐。相比4G时代,5G行业应用紧随消费者市场,几乎齐头并进,值得整个产业链去挖掘。而智能电网等重点行业市场,将会是模组厂商们拓展的重点方向。