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瞬間閃現(xiàn)出“電工爬電桿”的場景。
在“爬電桿”時代，巡檢人員每天只能完成3~5基桿塔任務，整個線路巡視可能需要1個月，而運用5G技術的“無人機”時代，巡檢一條60公里的線路只需3小時，不僅能夠即時建立線路三維模型，還能根據(jù)預設的程序實現(xiàn)智能化處理、自動識別，設備狀態(tài)校核，故障預警等過程。
5G無人機巡檢只是電力行業(yè)實現(xiàn)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的一個縮影，其中1秒時間可以運行20萬組數(shù)據(jù)的5G技術就是建設泛在電力物聯(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)的建設成為可能。
為什么要建設泛在電力物聯(lián)網(wǎng)？
“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”是國家電網(wǎng)公司于2019年正式提出的戰(zhàn)略目標，在電力改革的大趨勢下，承載著電網(wǎng)轉型任務，目的是適應傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)加速融合的趨勢，充分發(fā)揮電網(wǎng)企業(yè)的資源優(yōu)勢，培育新的增長動能，積極發(fā)展平臺增值業(yè)務和客戶側新興業(yè)務，開拓數(shù)字經(jīng)濟這一巨大藍海市場。
在“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”提出之前，在我國整個電力系統(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)、同步相量測量裝置(PMU)等在內的各種系統(tǒng)與設備運行狀態(tài)量測系統(tǒng)，并配有光纖通信，實現(xiàn)了可靠的電力互聯(lián)互通和信息互聯(lián)互通。
但對于電壓等級較低的配電網(wǎng)，考慮到成本等因素，并沒有同步實現(xiàn)光纖覆蓋。此外，較輸電網(wǎng)絡而言，配電網(wǎng)絡連接的設備更多，深入到每一個用戶、甚至到每個家庭的每一個用電設備，海量設備僅通過不同電壓等級的電力線路連接。然而目前配用電側海量設備還沒有完全實現(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)。
對于電網(wǎng)企業(yè)來說，通過泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將綜合應用先進物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)存儲與分析等新興技術，與堅強智能電網(wǎng)深度融合，實現(xiàn)從能源生產(chǎn)、輸送、調配、消費各環(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)化運行水平，促進電力系統(tǒng)由原先單一電能供應商向智慧綜合能源服務提供商的角色轉變。
為什么選擇5G？
簡單來說，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)絡進行互聯(lián)，例如通過光纖等有線網(wǎng)絡連接萬物，但是這對于泛在電力物聯(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)絡進行連接，而最新發(fā)展的 5G 通信又具有獨特的優(yōu)勢。
關于5G下的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)在精準控制的應用前景，清華大學電力系統(tǒng)及發(fā)電設備控制和仿真國家重點實驗室和帝國理工學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通信在未來一個重要的應用領域就是無人汽車：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；另一方面通信時延低，對于高速行駛的汽車，做出及時的剎車、轉彎等決策關乎人身安全。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，需要及時響應電力系統(tǒng)的中各種變化，實現(xiàn)精準控制。
在需求響應方面，傳統(tǒng)需求響應主要是為了減小需求側峰谷差，但隨著高比例可再生能源并網(wǎng)，面向調頻等更短時間尺度的動態(tài)需求響應顯得尤為重要。海量用電設備之間的協(xié)調控制對通信低時延提出了要求，而 10ms 的通信時延能夠很好滿足秒級的調頻需求。
在儲能控制方面，不管在網(wǎng)端還是用戶側的儲能安裝量不斷增加，儲能等并網(wǎng)需要考慮不同儲能系統(tǒng)之間的協(xié)調控制。此外，在像“云儲能”“共享儲能”這樣全新的商業(yè)模式下，儲能的運營還需要考慮海量用戶的差異化需求與互動，海量的控制信號交換需要在較短時間內完成。
在配電自動化方面，配電網(wǎng)可能會出現(xiàn)短路、斷路等各種故障，這種情況下需要實現(xiàn)快速故障切除；此外，繼電保護裝置需要對信號進行綜合分析，判斷故障類型以做出正確動作。以差動保護為例，需要實時計算比較線路兩端保護裝置的量測值，如果兩端量測存在較大時差，就有可能“差之毫厘謬以千里”。
在電力電子設備控制方面，未來配電網(wǎng)將接入越來越多的電力電子裝置，以實現(xiàn)可再生能源接入、儲能接入、無功補償、電能質量改善等。電力電子裝置對控制精度要求較高，特別是有時候需要2 個甚至多個電力電子裝置的分布式協(xié)調控制。』
除了精準控制，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)中的實際應用。5G通信速率高，能夠實現(xiàn)海量用電數(shù)據(jù)的及時采集，甚至包括某些更細粒度的家庭設備用電數(shù)據(jù)。
在寬帶通信方面，今年5月，我國首次5G無人智能設備輸電線路巡檢已經(jīng)在天津率先實現(xiàn)，首個泛在電力物聯(lián)網(wǎng)5G通信技術應用實驗室也已經(jīng)在上海成立，越來越多的實例表明，5G通信將重塑泛在電力物聯(lián)網(wǎng)“物理–信息–社會”深度耦合的電力與能源系統(tǒng)。
5G帶來全新的商業(yè)模式
無論是對于電網(wǎng)還是社會企業(yè)來說，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)關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。今年3月26日，國家電網(wǎng)公司與中國建設銀行簽署合作協(xié)議，宣布國網(wǎng)電商公司（國網(wǎng)金融科技集團）與中國建設銀行共同推出“雙百億”普惠金融工程，計劃依托“電e貸（云電貸）”產(chǎn)品在2019年向中小微企業(yè)授信200億元。
這個看起來非常不起眼的消息，可能將掀起金融領域的征信革命。長期以來，傳統(tǒng)征信體系無法有效覆蓋中小微企業(yè)，金融機構面對龐大的、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)開始進入金融機構的視野，而這些企業(yè)的用電信息則是新型的征信信息。
要知道，2018年我國商業(yè)銀行累計凈利潤高達1.83萬億元，盈利能力令實業(yè)企業(yè)垂涎欲滴，電網(wǎng)通過泛在電力物聯(lián)網(wǎng)切入金融服務領域，將極具想象力。
再比如虛擬電廠應用。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和互動商業(yè)模式。該技術模式，能夠在傳統(tǒng)電網(wǎng)物理架構上，依托互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代信息通訊技術，把分布式電源、儲能、負荷等分散在電網(wǎng)的各類資源相聚合，進行協(xié)同優(yōu)化運行控制和市場交易，實現(xiàn)電源側的多能互補、負荷側的靈活互動，對電網(wǎng)提供調峰、調頻、備用等輔助服務。
通信在這個全新技術和商業(yè)模式中至關重要，5G通信非常有助于海量對象的協(xié)調，并讓通信成本極大降低，保障虛擬電廠的可行性。
可以說，5G時代下泛在電力物聯(lián)網(wǎng)早已不是概念和口號，前景是非常廣闊的，并且各方已經(jīng)展開了行動和部署。