第二届全球未来网络发展峰会
创新·引领·未来
谢谢主持人,也感谢各位专家的精彩分享。
今天我更偏重于从垂直行业,尤其是能源电力这个行业对5G应用的角度,跟大家进行分享。我是来自于国家电网中国电力科学研究院的杨德龙。我今天分享主要分为四个部分,首先我将对国家电网公司和我们中国电科院进行一个简要的介绍,第二部分就是能源互联网的发展趋势及未来变革。因为它的发展趋势和变革导致了我们对于先进的信息通信技术,包括5G技术的一个应用需求。第三部分是5G创新应用推动能源互联网的发展,我简单介绍一下我们业务,为什么我们会选择5G。最后是我们一些工作进展的介绍。国家电网公司是全球最大的电力供应事业单位,在2016年和2017年蝉联福布斯财富世界五百强的第二位,中国五百强的首位。我们的经营范围占中国国土面积的88%,我们具有187万,接近200万的员工,服务于我们全中国约11亿的人口,去年我们年售电量是3.9万亿千瓦时,总资产有6000多亿美元,同时也有一些海外资产,比如说在菲律宾、葡萄牙还有希腊、意大利都有投资。国家电网公司范围包括以下几大方面,一个是特高压电网的建设,我们在特高压电网上面交流,最高的等级是1000千伏,直流已经达到了正负800千伏。然后是传统及可再生能源的并网,包括传统的火电以及新能源、太阳能、风电的接入并网。第三方面是智能变电站的运维,我们在传统变电站的基础上利用一些先进的信息通信技术。比如说利用我们的巡检机器人等等,去对变电站的运维检修进行了一个升级。
第四个方面是农村与城市配电网的运营,将我们的电压送发电厂输送出来之后逐步降低电压等级,最后输送到广大城乡千家万户,之前我不知道大家有没有关注,国家电网公司跟中国铁塔签署了一个战略合作协议,共享我们的电力杆塔,在电力杆塔上面可以做一些事情,把他们一些通信基站放在上面。因为我们国家电网的运营范围,人民的生活离不开电,已经延伸到了每家每户,现在可以说在我们中国范围内,除了无人区之外,有人的地方都是通了电。下面是电力调度与自动化交易,主要是实现一个电力供需的实时平衡,用我们调度系统去保障它。电力营销和计量,各家各户用的电表,充电桩,还有电商公司的线上的电力的推广,还有我们一些第三方的APP,比如说用支付宝或者是微信,也可以缴纳电费等等。
下面是对于中国电科院的简介,我们成立于1951年,是国家电网公司直属科研机构和技术中心,也是中国最大的电力多学科机构,涵盖了电网稳定分析与控制,特高压电网建设、信息通信领域研究,我们院也有多个专业方面的国家重点实验室和国家工程实验室,在依托这些实验室基础上,我们开展相关的研究。
第二部分是能源互联网发展趋势及能源变革。能源领域的变革方面,传统的能源供应体系,由能源生产端到能源的传输端,再到能源的消费端。能源流是从发、输、配、用这几方面是单项不可逆的,而能源生产和消费变革目前趋势使得能源革命就从功能形态上向能源互联网演进。能源互联网包含互联互通、供需平衡、优化互动,而能源形态也呈现了一个电能、热能、新能源等多种形态的介入,用能和新兴负荷蓬勃而生,储能也大量介入,基于交易和需求响应去驱动。电网连接能源生产与消费成为能源输送和转换利用的网络枢纽,在能源互联网中处于中心的环节。这张图是能源户王简要的一个阐述,下面向大家介绍能源互联网主要内涵。
能源互联网主要是源、网、荷、人等各能源参与方互联的基础平台,能源参与者可同时具备能源生产与消费的双重身份。通过能源流、业务流和信息流三流合一,实现互联网的双向交互、对等共享及服务增值。常规能源包括热点厂、煤、石油、天然气,以及水利、风能、太阳能这些可再生能源,还有我们所谓的垃圾发电,这些绿色能源的介入,与负荷与人之间的交互是双方交互,实现一个服务增值。
与传统电网相比,不仅仅是能源输送,还包括了业务流和信息流,这个信息流更主要的是为了服务于能源交互过程中的一个,达到一个实时的平衡,资源的优化配置,而与传统的互联网相比,能源互联网不仅实现了人与人,人与物的互联,实现的是人、物、能源、终端之间的一个广泛互联,引发并满足更多互动需求,创造了一个全新的价值。
下面我介绍一下能源互联网三大主要特征:第一个是新能源、新业务的大规模介入,新能源包括太阳能、风能、分布式储能等等,我们有电动汽车的充电桩、智慧园区和智慧家居等应用。新需求就包括状态监测、泛在感知和闭合控制等等。第二个特征是控制由局部向全程拓展,输变电控制向分布式电源和用户侧末端扩展,控制节点由原来的10万级扩展到百万级,时延从准实时逐渐向实时方面提升了要求,控制的频次逐渐提升。第三方面是信息采集爆发式的增长,首先是我们国家电网拥有4.5万亿的电表,这个电表与电网的互动就有一个海量的数据,还有其他的非计量方面信息的采集。
基于以上能源互联网的特征,滋生了对ICT技术新的需求,能源互联网的业务变革,需求大幅度,要求大幅度提升信息通信对电网的支撑能力,需要高速多样实时实现全面感知和全程在线。未来的能源互联网中的一些应用场景,包括能源开发方式的变革,比如说可再生和分布式能源大规模的介入,能源配置方式的变革,比如说大范围优化配置和统筹平衡,以及能源消费方式的变革,比如说供应商和消费者,他们是具有一个双重的身份的,进行能源交易,我们每个人可能既是能源的消费者,也可以是能源的提供者去发电,还有生产生活方式的变革,低碳化、智慧化,各类公共服务和增值服务,这些所有的变革就要求对信息通信的泛在性、开放性、可靠性和智能性提出了新的要求。
这些新的通信需求,需要什么去实现呢?我们在能源互联网的资产管理方面,在发电环节有更多的能源介入,输电领域,输电线路逐渐实现了一个全线路的实时监控,需要广域的网络连接,配电领域,配网逐渐控制,由10千伏向0.4千伏扩展,连接节点也是千万级别的。用电领域,我们有4.5亿电表的高精度的抄表,需要新一代的介入技术。
综合以上的要求,无线网络是我们最佳的选择。尤其是具有高安全、低时延、广覆盖、低功耗、全连接的无线网络技术,随着电网的全连接化发展,将发挥经济灵活、泛在优势,在能源互联网建设中长期存在,并发挥越来越重要的一个作用。
第三部分是5G创新应用推动能源互联网的发展。在能源互联网的无线应用场景中,我能从发、输、变、配、用和调度这六大方面,分别有以下的场景。发电领域有新能源、预测与状态的感知,输电领域有输电线路的状态监测,和无人机的巡检,变电领域,我们有变电站的智能巡检和运维,配电领域有配电环境综合监测与故障定位,精准负荷控制等等。在用电环节呢,我们有用电信息采集,主要是电能计量表,还有智能家居,也就是之前专家提到了,对于我们家里的家用电器的一些用电数据的采集,我们称之为随器计量,直接能够判断某一家用电器,在某一时段它的用电信息,进而去分析我们用电器的用电行为,为我们用户做一个,和我们这个电网公司做一个决策考量。
还有分布式能源与储能,充电桩。下面我列举了几个主要的电力业务,列举出了他们对于无线网络的通信需求,可以看到在表格中,配电自动化、用电采集、精准负荷等等这几个不同的业务,他们对于通信的指标,速率、时延、连接数、可靠性等这些方面是各不相同的。但是呢,总体指标要求呈现了一个带宽增大、时延降低、可靠性提高,并且在以上这些要求的情况下,我们公司也是想去降低成本。电力无线网络不仅需要满足当前不同业务的通信需求指标,还需要持续演进,支持未来业务的发展。我们认为5G网络是我们未来发展的方向。
为什么要选择5G呢,要从电力业务的需求,以及5G网络的特征上去分析一下。电力业务,主要是分了四类,有采集类业务,特点是广泛分布、海量终端,就是实时控制类业务,低时延,实时控制类业务特点就要求超低时延和高可靠性,这也与我们5G其中的UR、LC高可靠、低时延是天然契合的。还有物联网类的业务,比如说电力的资产标签,这个特点就是海量终端广覆盖,可能需要的带宽并不大,但是海量终端,就是一种应用于互联网的场景,与我们5G的场景也是契合的。我们可以看到网上这些业务上面的雷达图,他们对于不同的通信需求,不同的通信指标需求是各不相同的。而总体他们对于无线网络的需求呈现了一个超高安全隔离,超低毫秒级的时延,以及超高可靠性和大规模互联网应用的特征,这与我们5G的关键技术、网络切片技术是天然契合。我们不同电力业务的QS电力保障,以及我们电网当中要求业务其业务之间的一个相隔离的这么一个特点,就催生了我们对于5G网络切片的引入。5G网络切片技术在电力行业的应用,刚才也有专家进行了简要介绍,我就不说具体的应用的原理了。我举了两类业务,一个是用电业务,和配电业务,可以看到他们在连接数、可靠性要求、时延等等是各不相同的,而他们的业务特点不同,QRS服务质量保障要求也不一样,这也与IG网络切片技术,具有的这些可以根据业务的应用特点来按需定制,这样能更加优化,合理分配网络资源,区分通信指标的一个差异化,而且5G另外一个关键技术,MEC关键技术,对于我们时延还有处理能力上的要求得到了一个提升。
下面我介绍一下中国电科院在5G相关工作进展。今年的2018年年初,我们电科院副院长参加了在世界移动通信大赛,并在GTI国际产业峰会上做了主旨报告,在发展上,我们也配合中国移动与世界移动通信大会相关会展做了5G智能电网行业应用的沙盘展示。我们也加入了IMT—20205G推进组,在推进组和中国信通院联合举办的绽放杯5G应用征集大赛上,我们和中国移动联合申报了项目。验证5G端到端切片技术的可行性,这个是依托于我们和中国移动有一个联合实验室,我们在这个实验室当中是搭建了测试的环境,并把我们一些电力的终端,去进行匹配,去支配验证。后续可能会出具一些测试的数据结果,最终计划输出5G网络,在电力场景的应用示范报告。
我们也联合电信运营商,通信设备商共同开展了5G技术在能源互联网中的创新研究及实践验证,这个已经开展了有近两年,我们主要做的工作。联合华为公司,在智能配电终端、用能终端、高密度服务器、电力无线专网以及5G演进路线等领域开展了深度合作。国家电网公司建设自己的4GLTE无线专网,但是现在没有完全建成,我们在后续的5G的演进方面,也已经开展了相关的研究工作。与中国移动、华为公司共同承担了我们国家科技重大专项,面向质量可保证的5G端到端资源调度以及研制验证,这是2018年到2019年刚刚申请的。和中国移动、德电、华为、通用电器、大众联合发起了5G网络切片联盟,并发布了垂直行业应用的白皮书,在白皮书当中电力应用相关,是我们采用撰写的。后续我们也会参加5G网络切片联盟的会议,在本月下旬,我们去意大利还会参加一个会,在这个会上我们要具体研讨的是怎么去发挥5G网络切片联盟的作用。我们国家电网作为垂直行业,如何输出我们行业应用的配置,与我们联盟紧密合作,把我们应用做推广的同时,也寻求一个和运营商之间合作商业模式上的探究。
全球正在发生一场前所未有的能源革命和数字革命,绿色化、智能化和互联网化成为了变革的共同主旋律,在这场变革中人人都是参与者,全人类都将从中受益。中国现在正全面地推进能源生产和消费革命,国家电网公司积极拥抱并把握能源革命和数字革命深度融合的一个趋势。以建设具有卓越竞争力的世界一流能源互联网企业为新时代战略目标。构建融合多能转换技术、智能控制技术和现代信息技术的广泛泛在开放共享的能源互联网。这其中5G技术是我们重要应用的,我们希望探索5G+电力创新应用,利用5G包括在内的新一代信息通信技术,支撑能源互联网建设,真诚欢迎业界的各位朋友与我们广泛合作,共同推进5G产业链的蓬勃发展,以上就是我的演讲。