項(xiàng)目簡(jiǎn)介：中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)山東有限公司聯(lián)合國(guó)網(wǎng)山東省電力公司啟動(dòng)5G電力專網(wǎng)建設(shè)，深入開(kāi)展5G與電網(wǎng)技術(shù)融合應(yīng)用。該項(xiàng)目聚焦雙碳背景下能源轉(zhuǎn)型變革需求，以5G技術(shù)賦能新型電力系統(tǒng)，成功打造“一張網(wǎng)、一顆芯、12大場(chǎng)景、30萬(wàn)應(yīng)用”的5G規(guī)模化應(yīng)用標(biāo)桿工程，并與中國(guó)信通院、中國(guó)電科院等開(kāi)展多項(xiàng)5G行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制，解決5G規(guī)�；瘧�(yīng)用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。該項(xiàng)目是5G賦能山東數(shù)字強(qiáng)省建設(shè)、助力新型電力系統(tǒng)發(fā)展的新成果。
近期，記者邀請(qǐng)到了山東移動(dòng)政企客戶中心工業(yè)能源行業(yè)團(tuán)隊(duì)，回顧雙碳背景下智能電網(wǎng)5G規(guī)模化應(yīng)用的部署歷程。該項(xiàng)目填補(bǔ)了省域5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的空缺，有利于山東移動(dòng)在不同行業(yè)的省域5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。下一步將通過(guò)電力行業(yè)應(yīng)用作為突破口，打造5G電力行業(yè)應(yīng)用標(biāo)桿，帶動(dòng)5G產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展升級(jí)。
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能源轉(zhuǎn)型變革成趨勢(shì) 5G賦能新電力
5G技術(shù)賦能是大勢(shì)所趨、電力所需。山東省在電力系統(tǒng)發(fā)展上也面臨著與5G網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的新需求：一是從雙碳戰(zhàn)略要求出發(fā)。十四五規(guī)劃提出建設(shè)現(xiàn)代化能源體系，利用5G、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等手段推進(jìn)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。二是從電網(wǎng)業(yè)務(wù)需求出發(fā)。山東是新能源大省，用電量、裝機(jī)總量、分布式光伏戶數(shù)及國(guó)家整縣屋頂分布式光伏開(kāi)發(fā)試點(diǎn)皆居全國(guó)第一。如果電網(wǎng)無(wú)法對(duì)新能源的發(fā)電情況進(jìn)行監(jiān)控和預(yù)測(cè)，對(duì)電力供應(yīng)安全會(huì)帶來(lái)很大的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)電網(wǎng)的建設(shè)、運(yùn)行、管理等各個(gè)環(huán)節(jié)都在進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型，數(shù)據(jù)爆發(fā)增長(zhǎng)，對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)承載能力提出更高要求。三是從5G發(fā)展出發(fā)。我國(guó)5G的發(fā)展正值創(chuàng)新試點(diǎn)到規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵期，面臨模組應(yīng)用成本高、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不完善等問(wèn)題，需要一個(gè)規(guī)�；瘧�(yīng)用示范項(xiàng)目來(lái)帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。
因此，山東省聚焦雙碳背景下能源轉(zhuǎn)型變革需求，以5G技術(shù)賦能新型電力系統(tǒng)，成功打造“一張網(wǎng)、一顆芯、12大場(chǎng)景、30萬(wàn)應(yīng)用”�！耙粡埦W(wǎng)”是山東移動(dòng)聯(lián)合山東電力共同打造全國(guó)首套省域5G電力示范網(wǎng)，支撐山東60萬(wàn)分布式光伏的有效調(diào)度，助力碳達(dá)峰、碳中和在能源領(lǐng)域率先落地。“一顆芯”是聯(lián)合北京智芯研制一顆國(guó)產(chǎn)輕量化5G芯片，大幅降低5G芯片成本，打破5G行業(yè)發(fā)展瓶頸�！�12大場(chǎng)景”更是覆蓋電網(wǎng)發(fā)、輸、變、配、用全環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)真5G應(yīng)用。“30萬(wàn)應(yīng)用”是在山東規(guī)�；瘧�(yīng)用30萬(wàn)臺(tái)電力5G終端(內(nèi)置5G模組)，促進(jìn)5G在B端的商業(yè)正循環(huán)，拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展，并形成多項(xiàng)電力5G行業(yè)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
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打破傳統(tǒng)通信模式，5G電力切片扛大旗
5G電力系統(tǒng)從整體架構(gòu)來(lái)說(shuō)被劃分為四個(gè)層次（感知層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)中臺(tái)、應(yīng)用層）來(lái)匹配電力“發(fā)電、輸電、變電、配電、用電”全業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求。在感知層，通過(guò)應(yīng)用5G技術(shù)，實(shí)現(xiàn)海量電力終端數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接入，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)及安全接入?yún)^(qū)，接入電力管理信息大區(qū)及生產(chǎn)控制大區(qū)業(yè)務(wù)平臺(tái)，通過(guò)數(shù)據(jù)中臺(tái)、人工智能平臺(tái)實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的分析運(yùn)算，提高電力場(chǎng)景智能化水平，支撐應(yīng)用層地方電廠接入、配電自動(dòng)化、客戶用能管理以及智能配電臺(tái)區(qū)等電力業(yè)務(wù)場(chǎng)景應(yīng)用。
隨著新型電力系統(tǒng)構(gòu)建不斷深入，分布式電源、分布式負(fù)荷、分布式儲(chǔ)能等大量增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)逐步呈現(xiàn)終端設(shè)備海量接入、信息采集爆炸式增長(zhǎng)、運(yùn)行控制高度靈活等特點(diǎn)，傳統(tǒng)通信模式面臨全新挑戰(zhàn)。在省域電力5G示范網(wǎng)建設(shè)中，為突破這些傳統(tǒng)通信問(wèn)題，5G電力專網(wǎng)引入了一系列新技術(shù)：（1）5G行業(yè)虛擬專網(wǎng)（2）邊緣計(jì)算（3）網(wǎng)絡(luò)切片（4）定位/授時(shí)（5）上行增強(qiáng)（6）大數(shù)據(jù)（7）云計(jì)算（8）人工智能（9）5G LAN（10）數(shù)字孿生（11）差動(dòng)保護(hù)等。
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其中網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)是5G有別于4G的技術(shù)特征之一，是5G賦能行業(yè)的關(guān)鍵要素�；跇I(yè)務(wù)需求和網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)理念，山東移動(dòng)聯(lián)合山東電力構(gòu)建了一張覆蓋全省的端到端的5G電力切片網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)切片構(gòu)建上，根據(jù)各應(yīng)用場(chǎng)景不同的網(wǎng)絡(luò)性能和安全隔離需求，構(gòu)建生產(chǎn)控制大區(qū)、管理信息大區(qū)、互聯(lián)網(wǎng)大區(qū)3類電力5G切片，部署電力專用UPF設(shè)備。
生產(chǎn)控制大區(qū)，生產(chǎn)控制大區(qū)5G切片做端到端硬隔離。承載網(wǎng)劃分VPN做邏輯隔離。核心網(wǎng)部分，UPF獨(dú)立部署，由電力專用獨(dú)享。空口部分，生產(chǎn)控制大區(qū)業(yè)務(wù)做基于5QI的優(yōu)先級(jí)調(diào)度，并在山東開(kāi)展空口PRB頻率資源塊預(yù)留試點(diǎn)。
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管理信息大區(qū)，省電力公司中心機(jī)房部署電力專用UPF，并部署2套承載網(wǎng)設(shè)備，與山東移動(dòng)承載網(wǎng)對(duì)接，形成雙歸結(jié)構(gòu)，承載網(wǎng)劃分VPN與其他公網(wǎng)業(yè)務(wù)做邏輯隔離�？湛诓糠肿龌�5QI的優(yōu)先級(jí)調(diào)度。核心網(wǎng)部分，部署獨(dú)立的轉(zhuǎn)發(fā)面UPF供電力獨(dú)享，核心網(wǎng)控制面網(wǎng)元均與山東移動(dòng)共享。
互聯(lián)網(wǎng)大區(qū)，采用虛擬專網(wǎng)方式構(gòu)建1個(gè)電力互聯(lián)網(wǎng)大區(qū)5G切片。共享運(yùn)營(yíng)商UPF，開(kāi)通專線至省電力公司機(jī)房，不同業(yè)務(wù)通過(guò)DNN方式做邏輯隔離。
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與此同時(shí)，電力5G切片的應(yīng)用為電力系統(tǒng)帶來(lái)一系列性能提升：
電力5G切片滿足了安全隔離需求與海量數(shù)據(jù)連接需求，構(gòu)建了安全可信、接入靈活、雙向?qū)崟r(shí)互動(dòng)的“泛在化、全覆蓋”電力通信網(wǎng)絡(luò)。
電力5G切片實(shí)現(xiàn)了智能臺(tái)區(qū)融合終端5G接入應(yīng)用，大幅降低通信時(shí)延，完全滿足業(yè)務(wù)通信需求，提升供電可靠性。
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電力5G切片完成了統(tǒng)一通信管理平臺(tái)，助力電力通信的可觀、可測(cè)、可控，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的全面感知和對(duì)系統(tǒng)資源的優(yōu)化控制，提高能源綜合利用效率及服務(wù)質(zhì)量。
5G專網(wǎng)賦能全環(huán)節(jié)，智慧電網(wǎng)展現(xiàn)新效能
當(dāng)前，山東正深入推進(jìn)數(shù)字強(qiáng)省建設(shè)，加快布局5G等數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施。目前，全省接入電力5G終端7000余套，應(yīng)用基站超過(guò)7萬(wàn)座，實(shí)現(xiàn)山東16地市全覆蓋。面向電網(wǎng)全業(yè)務(wù)場(chǎng)景，5G專網(wǎng)賦能發(fā)、輸、變、配、用電全環(huán)節(jié)：
發(fā)電方面，完成了對(duì)全省17地市地方電廠及分布式能源的安全接入、全面監(jiān)控和平滑調(diào)度，解決了電網(wǎng)存在調(diào)度盲區(qū)的問(wèn)題，進(jìn)一步提升電網(wǎng)調(diào)度的能力，提升了新能源消納水平，較光纖接入，具有較為顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
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輸電方面，依托電力管理大區(qū)5G專網(wǎng)，已完成5G+北斗無(wú)人機(jī)智能巡檢試點(diǎn)應(yīng)用。按每年8000基桿塔巡檢量計(jì)，每年可節(jié)約2800小時(shí)*人，節(jié)約巡檢費(fèi)用50萬(wàn)/年以上。大尺寸缺陷識(shí)別準(zhǔn)確率可達(dá)到90%，小尺寸缺陷識(shí)別準(zhǔn)確率可達(dá)到70%，巡檢工作效率提高八倍以上。
變電方面，依托5G專網(wǎng)，完成對(duì)5G智能機(jī)器人的數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，提高巡檢效率，實(shí)現(xiàn)了變電站人工例行巡視的智能替代，使現(xiàn)場(chǎng)核查維護(hù)工作量減少60%。
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配電方面，依托5G專網(wǎng)，在各地市供電公司，選取不同場(chǎng)景的智能用電臺(tái)區(qū)，通過(guò)5G切片及DNN實(shí)現(xiàn)了，智能臺(tái)區(qū)融合終端5G接入應(yīng)用，智能終端通信平均時(shí)延13ms，完全滿足業(yè)務(wù)通信需求，可將線路停電時(shí)間縮短至秒級(jí)，提升配電網(wǎng)供電可靠性至99.996%。
用電方面，依托5G專網(wǎng)，分別在17地市供電公司完成客戶用能管理5G應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)用電信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控、采集、處理、分析，提升服務(wù)質(zhì)效和管理水平，提高能源綜合利用效率。
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山東移動(dòng)還聯(lián)合山東電力搭建了電力5G專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，面向電網(wǎng)“發(fā)電、輸電、變電、配電、用電”全業(yè)務(wù)場(chǎng)景，為電網(wǎng)調(diào)度管理提供“端-管-云-用”一體化解決方案，充分滿足電網(wǎng)業(yè)務(wù)的安全性、可靠性、靈活性需求。
該平臺(tái)被劃分為四個(gè)層次（協(xié)議層、平臺(tái)組件層、核心服務(wù)層、展示層）來(lái)匹配電力“發(fā)電、輸電、變電、配電、用電”全業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求。電力5G專網(wǎng)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了多項(xiàng)功能，制定了與山東移動(dòng)的物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)管、CSMF等系統(tǒng)的多項(xiàng)數(shù)據(jù)接口，獲取數(shù)十項(xiàng)監(jiān)測(cè)類數(shù)據(jù)。平臺(tái)不僅能監(jiān)控號(hào)卡、流量、費(fèi)用等終端業(yè)務(wù)信息，還實(shí)現(xiàn)了切片網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)監(jiān)控和業(yè)務(wù)管理，從而使得核心服務(wù)層能更好的分析處理獲取的數(shù)據(jù)，并結(jié)合展示層的權(quán)域模塊進(jìn)行可視化展示。
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省域?qū)＞W(wǎng)突破園區(qū)限制，打造5G廣域典型模式
據(jù)了解，本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)5G專網(wǎng)的省、市、縣全域覆蓋，首次突破行業(yè)應(yīng)用園區(qū)場(chǎng)景的限制，打造5G廣域應(yīng)用典型模式。相較于園區(qū)網(wǎng)，省域5G專網(wǎng)具有明顯的區(qū)別：
1.省域5G專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了省、市、縣全域覆蓋，覆蓋面廣、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)難度高，而園區(qū)5G只是針對(duì)某一園區(qū)，其覆蓋面窄，網(wǎng)絡(luò)類型簡(jiǎn)單。所以省域5G專網(wǎng)相比園區(qū)5G，組網(wǎng)更加多且復(fù)雜。
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2.省域電力5G專網(wǎng)對(duì)接著山東省數(shù)十萬(wàn)臺(tái)電力終端，終端接入數(shù)量多且類型復(fù)雜，分布廣、專業(yè)性強(qiáng)、總體建設(shè)規(guī)模龐大；園區(qū)5G終端接入數(shù)量少且集中。因此，省域電力5G專網(wǎng)需要面臨海量數(shù)據(jù)源，要求其切片網(wǎng)絡(luò)數(shù)量更多，安全及時(shí)延級(jí)別更高。
3.園區(qū)5G作為目前運(yùn)營(yíng)商5G行業(yè)應(yīng)用主要合作用戶，樣板多，可借鑒性強(qiáng)。省域電力5G專網(wǎng)是山東省首次的起點(diǎn)，領(lǐng)先于全國(guó)，借鑒性低，需要研發(fā)創(chuàng)新。
該項(xiàng)目作為專網(wǎng)覆蓋最廣、終端規(guī)模最大的5G垂直行業(yè)規(guī)�；瘧�(yīng)用，不僅首次打破了前期5G行業(yè)應(yīng)用試點(diǎn)僅局限于園區(qū)的現(xiàn)狀，還創(chuàng)新融合電力系統(tǒng)，給團(tuán)隊(duì)增加了不少難題。過(guò)程中也遇到了許多挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，但是團(tuán)隊(duì)不懼困難，面對(duì)挑戰(zhàn)也提出了有效的解決方案。
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（1）電網(wǎng)設(shè)備遍布全省、17地市、多級(jí)區(qū)（縣），覆蓋范圍廣，設(shè)備數(shù)量多，各應(yīng)用場(chǎng)景不同的網(wǎng)絡(luò)性能和安全隔離需求，電力通信需要在邏輯及物理上進(jìn)行安全隔離。針對(duì)該問(wèn)題的解決方案：構(gòu)建生產(chǎn)控制大區(qū)、管理信息大區(qū)、互聯(lián)網(wǎng)大區(qū)3類電力5G切片，在核心網(wǎng)資源池中劃分專用SMF及AMF，共用控制面網(wǎng)元，按需采用端到端物理隔離、不同業(yè)務(wù)間做邏輯隔離，部署電力專用UPF設(shè)備。
（2）如何實(shí)現(xiàn)對(duì)電力終端、物聯(lián)網(wǎng)卡、網(wǎng)絡(luò)切片的可觀、可管、可控。針對(duì)該問(wèn)題的解決方案：為解決以上問(wèn)題，雙方聯(lián)合打造了自主研發(fā)的電力5G運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，該平臺(tái)具備終端管理中心、網(wǎng)絡(luò)管理中心、專網(wǎng)監(jiān)控中心、工單中心、訂購(gòu)中心等五大功能，助力電力實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)可視可管可控。
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（3）新型電力系統(tǒng)的靈活調(diào)控、新能源消納、源網(wǎng)荷儲(chǔ)互動(dòng)等關(guān)鍵問(wèn)題。針對(duì)該問(wèn)題的解決方案：通過(guò)建設(shè)省域5G專網(wǎng)，研發(fā)自主可控的輕量化5G芯片，選取發(fā)輸變配用全環(huán)節(jié)的十幾個(gè)場(chǎng)景部署5G終端開(kāi)展應(yīng)用建設(shè)，利用5G大帶寬低時(shí)延特性助力電力實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源的實(shí)時(shí)調(diào)控互動(dòng)。
攜手能源行業(yè)深度合作，帶動(dòng)5G產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展
本次全國(guó)首套省域5G電力示范網(wǎng)的落地應(yīng)用，標(biāo)志著山東在5G與電力融合創(chuàng)新應(yīng)用方面走在了全國(guó)前列，該項(xiàng)目的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和建設(shè)成果對(duì)于整體的能源行業(yè)發(fā)展具有非常重要的意義：
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在能源行業(yè)5G建設(shè)方面，通過(guò)與國(guó)網(wǎng)山東省電力公司的深度合作，深入了解了能源行業(yè)需求及痛點(diǎn)，定制可行的行業(yè)解決方案，積累了豐富的能源行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，有利于山東移動(dòng)在能源領(lǐng)域的快速?gòu)?fù)制拓展。
在5G芯片模組研發(fā)方面，全球“缺芯”的大環(huán)境下，通過(guò)山東智芯研制輕量化5G芯片，推動(dòng)定制化電力5G終端應(yīng)用量產(chǎn)，降低了模組成本50%以上，同時(shí)為我們及上下游產(chǎn)業(yè)鏈研制5G模組、5G終端沉淀了的寶貴經(jīng)驗(yàn)。
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在省域5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面，目前5G的合作用戶主要是園區(qū)，省域5G網(wǎng)絡(luò)極少。該項(xiàng)目填補(bǔ)了省域5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的空缺，有利于山東移動(dòng)在不同行業(yè)的省域5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。
針對(duì)這些經(jīng)驗(yàn)成果在其他能源領(lǐng)域的復(fù)制推廣，山東移動(dòng)下一步的計(jì)劃與思路：首先，通過(guò)打造電力5G行業(yè)應(yīng)用標(biāo)桿，積累行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，形成可落地的行業(yè)解決方案，快速實(shí)現(xiàn)對(duì)能源領(lǐng)域的復(fù)制推廣，通過(guò)開(kāi)展論壇、交流會(huì)等方式，帶動(dòng)5G產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，推動(dòng)煤礦、油氣田、電廠等領(lǐng)域化的信息發(fā)展，推動(dòng)5G用能信息采集、AI能效分析等智能化應(yīng)用落地。其次，通過(guò)與能源行業(yè)的深度合作，對(duì)5G終端進(jìn)行自主研發(fā)推廣，進(jìn)而帶動(dòng)5G芯片、模組終端價(jià)格的下降，助力5G產(chǎn)業(yè)鏈成熟。最后，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)建設(shè)的深入推進(jìn)，協(xié)助政府部門及社會(huì)各界，構(gòu)建智慧能源網(wǎng)絡(luò)助力智慧城市建設(shè)，積極參與課題申報(bào)、創(chuàng)新應(yīng)用大賽等，擴(kuò)大5G影響力。
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