提起電路巡檢，無論行業(yè)從業(yè)者還是老百姓腦中大都會(huì)瞬間閃現(xiàn)出“電工爬電桿”的場(chǎng)景。
在“爬電桿”時(shí)代，巡檢人員每天只能完成3~5基桿塔任務(wù)，整個(gè)線路巡視可能需要1個(gè)月，而運(yùn)用5G技術(shù)的“無人機(jī)”時(shí)代，巡檢一條60公里的線路只需3小時(shí)，不僅能夠即時(shí)建立線路三維模型，還能根據(jù)預(yù)設(shè)的程序?qū)崿F(xiàn)智能化處理、自動(dòng)識(shí)別，設(shè)備狀態(tài)校核，故障預(yù)警等過程。
5G無人機(jī)巡檢只是電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)縮影，其中1秒時(shí)間可以運(yùn)行20萬組數(shù)據(jù)的5G技術(shù)就是建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的重要通訊載體。
可以說沒有5G就沒有泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，5G使得泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)成為可能。
為什么要建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)？
“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”是國(guó)家電網(wǎng)公司于2019年正式提出的戰(zhàn)略目標(biāo)，在電力改革的大趨勢(shì)下，承載著電網(wǎng)轉(zhuǎn)型任務(wù)，目的是適應(yīng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)加速融合的趨勢(shì)，充分發(fā)揮電網(wǎng)企業(yè)的資源優(yōu)勢(shì)，培育新的增長(zhǎng)動(dòng)能，積極發(fā)展平臺(tái)增值業(yè)務(wù)和客戶側(cè)新興業(yè)務(wù)，開拓?cái)?shù)字經(jīng)濟(jì)這一巨大藍(lán)海市場(chǎng)。
在“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”提出之前，在我國(guó)整個(gè)電力系統(tǒng)中，為了保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，在高壓輸電線路等設(shè)備上已經(jīng)安裝了包括數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視控制系統(tǒng)(SCADA)、同步相量測(cè)量裝置(PMU)等在內(nèi)的各種系統(tǒng)與設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)量測(cè)系統(tǒng)，并配有光纖通信，實(shí)現(xiàn)了可靠的電力互聯(lián)互通和信息互聯(lián)互通。
但對(duì)于電壓等級(jí)較低的配電網(wǎng)，考慮到成本等因素，并沒有同步實(shí)現(xiàn)光纖覆蓋。此外，較輸電網(wǎng)絡(luò)而言，配電網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備更多，深入到每一個(gè)用戶、甚至到每個(gè)家庭的每一個(gè)用電設(shè)備，海量設(shè)備僅通過不同電壓等級(jí)的電力線路連接。然而目前配用電側(cè)海量設(shè)備還沒有完全實(shí)現(xiàn)信息的互聯(lián)互通，電力系統(tǒng)的“最后1公里”是成為電力萬物互聯(lián)的絆腳石，并且亟待解決。
而5G下的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)上述電力系統(tǒng)的“最后一公里”互聯(lián)互通和信息互聯(lián)。
對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)來說，通過泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將綜合應(yīng)用先進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析等新興技術(shù)，與堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)深度融合，實(shí)現(xiàn)從能源生產(chǎn)、輸送、調(diào)配、消費(fèi)各環(huán)節(jié)中人與人乃至人與物、物與物的信息互聯(lián)共享，全面提升電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行水平，促進(jìn)電力系統(tǒng)由原先單一電能供應(yīng)商向智慧綜合能源服務(wù)提供商的角色轉(zhuǎn)變。
為什么選擇5G？
簡(jiǎn)單來說，物聯(lián)網(wǎng)最終想要做到“萬物互聯(lián)”，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)想做到電力系統(tǒng)內(nèi)的“無處不聯(lián)接”。
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)可以通過不同類型的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)，例如通過光纖等有線網(wǎng)絡(luò)連接萬物，但是這對(duì)于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)而言成本較高、適用性較差，所以泛在電力物聯(lián)網(wǎng)必須通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，而最新發(fā)展的 5G 通信又具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
關(guān)于5G下的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在精準(zhǔn)控制的應(yīng)用前景，清華大學(xué)電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和帝國(guó)理工學(xué)院電力電子工程系專家們，在聯(lián)合發(fā)表的論文中這樣描述：
『5G通信在未來一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域就是無人汽車：一方面通信速率高，為智能車載系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)支撐；另一方面通信時(shí)延低，對(duì)于高速行駛的汽車，做出及時(shí)的剎車、轉(zhuǎn)彎等決策關(guān)乎人身安全。與高速行駛的無人汽車相比，電力系統(tǒng)中的電力以光速傳播，需要及時(shí)響應(yīng)電力系統(tǒng)的中各種變化，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。
在需求響應(yīng)方面，傳統(tǒng)需求響應(yīng)主要是為了減小需求側(cè)峰谷差，但隨著高比例可再生能源并網(wǎng)，面向調(diào)頻等更短時(shí)間尺度的動(dòng)態(tài)需求響應(yīng)顯得尤為重要。海量用電設(shè)備之間的協(xié)調(diào)控制對(duì)通信低時(shí)延提出了要求，而 10ms 的通信時(shí)延能夠很好滿足秒級(jí)的調(diào)頻需求。
在儲(chǔ)能控制方面，不管在網(wǎng)端還是用戶側(cè)的儲(chǔ)能安裝量不斷增加，儲(chǔ)能等并網(wǎng)需要考慮不同儲(chǔ)能系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)控制。此外，在像“云儲(chǔ)能”“共享儲(chǔ)能”這樣全新的商業(yè)模式下，儲(chǔ)能的運(yùn)營(yíng)還需要考慮海量用戶的差異化需求與互動(dòng)，海量的控制信號(hào)交換需要在較短時(shí)間內(nèi)完成。
在配電自動(dòng)化方面，配電網(wǎng)可能會(huì)出現(xiàn)短路、斷路等各種故障，這種情況下需要實(shí)現(xiàn)快速故障切除；此外，繼電保護(hù)裝置需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行綜合分析，判斷故障類型以做出正確動(dòng)作。以差動(dòng)保護(hù)為例，需要實(shí)時(shí)計(jì)算比較線路兩端保護(hù)裝置的量測(cè)值，如果兩端量測(cè)存在較大時(shí)差，就有可能“差之毫厘謬以千里”。
在電力電子設(shè)備控制方面，未來配電網(wǎng)將接入越來越多的電力電子裝置，以實(shí)現(xiàn)可再生能源接入、儲(chǔ)能接入、無功補(bǔ)償、電能質(zhì)量改善等。電力電子裝置對(duì)控制精度要求較高，特別是有時(shí)候需要2 個(gè)甚至多個(gè)電力電子裝置的分布式協(xié)調(diào)控制。』
除了精準(zhǔn)控制，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)還讓海量用電數(shù)據(jù)采集和分析、寬帶通信、高效計(jì)算成為可能。
例如在數(shù)據(jù)采集和分析方面，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，我國(guó)雖然具有較高的智能電表普及率，并且安裝大量的傳感器，但限于通信壓力，很多智能電表并不上傳半小時(shí)的用電數(shù)據(jù)，僅保留每天的用電量，為用戶用電行為分析帶來了挑戰(zhàn)，細(xì)粒度信息的缺失，極大制約了大數(shù)據(jù)分析在電力系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用。5G通信速率高，能夠?qū)崿F(xiàn)海量用電數(shù)據(jù)的及時(shí)采集，甚至包括某些更細(xì)粒度的家庭設(shè)備用電數(shù)據(jù)。
在寬帶通信方面，今年5月，我國(guó)首次5G無人智能設(shè)備輸電線路巡檢已經(jīng)在天津率先實(shí)現(xiàn)，首個(gè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)5G通信技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室也已經(jīng)在上海成立，越來越多的實(shí)例表明，5G通信將重塑泛在電力物聯(lián)網(wǎng)“物理–信息–社會(huì)”深度耦合的電力與能源系統(tǒng)。
5G帶來全新的商業(yè)模式
無論是對(duì)于電網(wǎng)還是社會(huì)企業(yè)來說，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵是帶來了全新的商業(yè)模式。
比如基于泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的金融服務(wù)。今年3月26日，國(guó)家電網(wǎng)公司與中國(guó)建設(shè)銀行簽署合作協(xié)議，宣布國(guó)網(wǎng)電商公司（國(guó)網(wǎng)金融科技集團(tuán)）與中國(guó)建設(shè)銀行共同推出“雙百億”普惠金融工程，計(jì)劃依托“電e貸（云電貸）”產(chǎn)品在2019年向中小微企業(yè)授信200億元。
這個(gè)看起來非常不起眼的消息，可能將掀起金融領(lǐng)域的征信革命。長(zhǎng)期以來，傳統(tǒng)征信體系無法有效覆蓋中小微企業(yè)，金融機(jī)構(gòu)面對(duì)龐大的、信用缺失的中小微客戶群體，只能望“客”興嘆。隨著數(shù)據(jù)貸模式的興起，中小微企業(yè)開始進(jìn)入金融機(jī)構(gòu)的視野，而這些企業(yè)的用電信息則是新型的征信信息。
要知道，2018年我國(guó)商業(yè)銀行累計(jì)凈利潤(rùn)高達(dá)1.83萬億元，盈利能力令實(shí)業(yè)企業(yè)垂涎欲滴，電網(wǎng)通過泛在電力物聯(lián)網(wǎng)切入金融服務(wù)領(lǐng)域，將極具想象力。
再比如虛擬電廠應(yīng)用。所謂虛擬電廠是聚合優(yōu)化“網(wǎng)源荷”清潔發(fā)展的新一代智能控制技術(shù)和互動(dòng)商業(yè)模式。該技術(shù)模式，能夠在傳統(tǒng)電網(wǎng)物理架構(gòu)上，依托互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代信息通訊技術(shù)，把分布式電源、儲(chǔ)能、負(fù)荷等分散在電網(wǎng)的各類資源相聚合，進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化運(yùn)行控制和市場(chǎng)交易，實(shí)現(xiàn)電源側(cè)的多能互補(bǔ)、負(fù)荷側(cè)的靈活互動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)提供調(diào)峰、調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)。
通信在這個(gè)全新技術(shù)和商業(yè)模式中至關(guān)重要，5G通信非常有助于海量對(duì)象的協(xié)調(diào)，并讓通信成本極大降低，保障虛擬電廠的可行性。
可以說，5G時(shí)代下泛在電力物聯(lián)網(wǎng)早已不是概念和口號(hào)，前景是非常廣闊的，并且各方已經(jīng)展開了行動(dòng)和部署。