自5G商用之初，中國就將其視為推動產業升級和經濟社會發展的重要引擎。經過五年的行業融合與發展，中國不僅在5G建設上取得了舉世矚目的成就，更在技術創新和套用推廣上展現了強大的實力。交通、能源、制造、醫療等等多個行業因為5G而徹底改變了原有的生產模式，極大提升了智能化生產水平。
近日，記者走訪了國網山東電科院、章丘明水供電營業廳對於5G技術在電力系統的生產套用有了更深刻、更直觀的體會。
輕量化5G提升電網營運效率
山東電網規模巨大，山東電網是特高壓交直流混聯大電網，電網負荷突破1億千瓦，迫切需要運用新興資訊通訊技術來提高電力網絡的執行質素、效率和安全性。
據了解，建設5G電力專網後，雖然解決了電力系統末端接入和執行調控等問題。但在規模化套用中仍存在一些挑戰。一是各類電網器材、電力終端、新能源用電的需求爆發式增長，迫切需要構建安全可信、接入高效靈活、雙向即時互動的「泛在化、全覆蓋」配電無線通訊接入網，實作智能電網業務接入、承載、安全及端到端的自主管控。二是由於完整版的5G終端芯片和模組設計復雜，研發成本高，終端價格一直居高不下，導致規模建網成本巨大。三是每次點位部署都需要人工勘測，每人每天僅可勘測4個點位，成本高、效率低，嚴重影響業務的上線進度。另外，電網的配電、並網等關鍵套用分布廣，對網絡的可靠性要求高，隨著5G手機的普及，網絡在忙時會出現時延大、抖動多的情況。如何降低建網成本同時又保障網絡質素，成為5G電力專網規模套用的主要課題。
在國網山東電科院記者看到了各式各樣的新型5G工業閘道器、智能電表和不知道能發揮什麽功能的電力場景器件，但是無一例外這些器件的名字上都冠上了智能二字。
據介紹，電力5G終端檢測實驗室，作為國網山東省電力公司數碼化規劃下的重要組成部份，是國內電力行業首個專註於5G終端模組檢測的省級實驗室。該實驗室肩負著三項核心使命：電力5G終端模組的深入檢測、5G網絡安全的全面測試，以及5G安全技術的深入研究與標準化推進。
現場的工作人員給記者講解說，為了高效執行這些任務，實驗室精心構建了模擬三大營運商的5G專網環境，透過先進的5G室分器材，實作了電力業務終端與電力5G虛擬專網的穩定接入。在此基礎上，實驗室開展了一系列嚴謹的測試工作，包括驗證5G通訊單元的功能效能是否達標，測試不同終端與模組之間的適配性，以及在實際業務場景中評估5G終端的業務穩定性。同時，針對智能終端的安全問題，實驗室從固件、主機、套用等多個層面進行了深入的安全檢測，確保終端的安全可靠。
為了進一步提升檢測效率與安全性，實驗室自主研發了電力物聯網終端安全檢測平台，該平台整合了漏洞掃描、模糊測試、協定檢測等核心功能，能夠實作對物聯網安全風險的一站式評估。此外，實驗室還開發了電力5G專網安全測試工具，透過視覺化界面簡化測試流程，加速安全問題的發現與解決。
在5G網絡安全測試方面，實驗室聯合多方力量，在多個地市開展了廣泛的測試工作，覆蓋了5G業務終端、接入網、承載網、核心網等關鍵環節。透過測試，實驗室不僅發現了當前網絡存在的安全風險，還驗證了5G在隔離性、安全性等方面的顯著優勢，為電力行業的網絡建設提供了有力支持。
在5G安全技術研究領域，實驗室深入分析了電力5G虛擬專網的安全特性，設計了針對性的安全防護方案，並基於「全程全網、分層分域」的研究思想，構建了完善的5G安全研究框架。這些研究成果不僅為電力行業的5G套用提供了安全保障，還為後續的標準制定工作奠定了堅實基礎。
當然在電力行業套用5G技術過程中，少不了通訊營運商的身影。中國聯通大數據首席科學家範濟安表示，「聯通在電力領域的5G RedCap技術發展中，透過一系列策略和措施有效降低了終端聯網成本，並推動了其廣泛套用。首先，聯通緊跟5G技術的演進步和標準化行程，特別是RedCap技術的輕量化特性，透過削減不必要的功能來降低芯片模組和終端的成本。其次，聯通將山東國網電力合作專案作為5G RedCap的重點試驗網絡，透過前期在5G專網建設、功能效能驗證等方面的合作基礎，進一步驗證RedCap的商用化可行性，並準備全面推廣。」
「此外，聯通不僅在山東推動5G RedCap技術的套用，還與國家國網集團在全國範圍內探討合作，特別是在新能源發電量占比大的省份，推動5G專網向更加獨立、安全的網絡發展，專門服務於新能源電力。同時，聯通與國網電力合作，在終端側和原來網絡排程的終端上打造融合產品，這種產品的打造起源於山東，套用於山東，並計劃向全國復制推廣。聯通在電力領域的5G RedCap技術發展中，有效地降低了終端聯網成本，並推動了其廣泛套用。」範濟安說。
國網山東實作光伏柔性控制
山東是新能源大省，擁有大量光伏發電站，光伏發電分布廣、波動性強，給電網的安全執行帶來新的挑戰。國網希望提升電站並網率和調控靈活性。
範濟安介紹稱，國家電網公司作為全球最大的電力企業，正面臨新能源快速發展帶來的挑戰。隨著光伏和風電等新能源裝機容量的增加，電網在消納這些新電量方面承受著巨大壓力。為應對這一挑戰，國家電網需要推動電力市場的改革開放，讓發電和用電企業參與市場經營，實作行業的轉型升級。
在山東章丘明水供電營業廳記者看到在很多場景中都有套用的無人機巡檢路線也用上了基於5G RedCap技術的通訊模組。而營業廳內展示的應對光伏電力消納的柔性方案更是讓記者耳目一新。
據了解，山東省是新能源裝機大省，截至2023年，山東新能源裝機容量達到9122萬千瓦，占了全省裝機總容量的43%。其中光伏裝機容量是5693萬千瓦，規模占全國第一。但是，大規模、高比例的光伏並網因其具有間歇性、隨機性和波動性的特點，給電網執行帶來新的挑戰。
山東省電力公司率先探索在采集主站智能終端，規約轉換器，逆變器搭建的智慧量物聯體系架構下，透過器材升級、模式創新，套用22版的Ⅰ型集中器和5G通訊，實作了主站對光伏上網功率的控制。2021年山東省電力公司在國網系統內率先實作了光伏功率的剛性控制全覆蓋，但是剛性控制也有一定的局限性，也就是只能實作上網功率從0-100%，或者從100%壓降到0，容易給光伏使用者帶來不良的用電感知。為了解決這一問題，國網透過研發了光伏規約轉換器，它能夠將電網的通訊規約轉變為逆變器能夠辨識的規約，從而能夠控制使用者逆變器的上網的電流，從而控制它的功率，實作從0到100%的平滑的控制。
在這一過程中，國家電網與聯通合作，利用5G技術構建智慧電網。5G技術的引入，特別是網絡切片技術，為電網提供了高穩定性和低時延的網絡服務，滿足了電網業務的高標準要求。「與傳統的光纖網絡相比，5G網絡在覆蓋面積、建設成本和周期上具有明顯優勢，特別適合分布式能源的接入。」範濟安解釋稱。
在範濟安看來，國家電網與聯通的合作成果顯著，不僅提高了服務質素，降低了成本，還為社會經濟帶來了價值，如投資節約、GDP貢獻和降碳量。在國際舞台上，這一合作模式獲得了GLOMO獎的認可，展示了中國在5G套用和共建共享模式上的全球領先地位。透過這種合作，國家電網能夠更有效地管理和整合新能源，推動電力行業的數碼化轉型。
來源：環球網
