當前，以AI為代表的智能化技術正在掀起第四次工業(yè)革命的浪潮，以5G為代表的移動通信技術正在與AI、大數據緊密結合，開啟一個萬物互聯(lián)的全新時代。無論是德國提出的工業(yè)4.0，還是中國制造2025，應對新一輪全球競爭所采取的國家戰(zhàn)略都需要借助網絡連接來實現。如果說電力是工業(yè)化的血液，那么網絡連接就是工業(yè)化的神經。5G網絡不僅能給我們帶來更好的帶寬體驗，而且背負著一個重要的使命——使能垂直行業(yè)(empower vertical industries)，以超高帶寬、超低時延以及超大規(guī)模連接改變垂直行業(yè)核心業(yè)務的運營方式和作業(yè)模式，全面提升傳統(tǒng)垂直行業(yè)的運營效率和決策智能化水平。
作為典型的垂直行業(yè)的代表，能源電力行業(yè)對通信網絡提出了新的挑戰(zhàn)。隨著分布式能源接入、電動汽車服務、用電信息采集、配電自動化、用戶雙向互動等業(yè)務快速發(fā)展，各類電網設備、電力終端、用電客戶的通信需求爆發(fā)式增長，迫切需要實時、穩(wěn)定、可靠、高效的新興通信技術及系統(tǒng)支撐，提升能源行業(yè)信息化、智能化水平，為經濟社會發(fā)展提供可靠的用能保障。
在此背景下，能源電力行業(yè)與5G網絡的深度結合必將推動能源行業(yè)安全、清潔、協(xié)調和智能發(fā)展，真正實現清潔能源替代和電能替代的核心戰(zhàn)略的落地，從而為智能化工業(yè)革命提供堅實的基礎，助力中國制造2025達成既定目標。
一、5G的含義和發(fā)展
(一)5G的含義
5G網絡是英文“5th-generation”的縮寫，意指第五代移動網絡通信技術。與傳統(tǒng)意義上的通信網絡(2G、3G、4G還有Wi-Fi)有所不同，5G網絡是一個全面深入的融合網絡技術，代表著對現有技術的融合以及新技術集成接入后的總稱。5G融合網絡通過移動通信技術的不斷革新發(fā)展和更高標準的制定達到無線網絡系統(tǒng)中各個成員的高級別新目標，滿足人們對于移動通信網絡更高層次的需求，使人與人、人與物、物與物更加安全、快捷、高速地連接在一起。
5G網絡擁有體積小、速度快、功能強大、可靠性高等特點，運用范圍廣泛，覆蓋能力廣闊。和4G網絡相比，5G速率更高(eMBB)，容量更大(mMTC)，時延更低(URLLC)。5G網絡以4G網絡良好的技術架構為依托，使用大規(guī)模天線傳輸高頻信號，在低頻段進行信息傳輸。相對于4G網絡最高每秒150Mb的傳輸速度，5G網絡將達到15Gb每秒。5G網絡的大容量將在廣域物聯(lián)網的發(fā)展中起到關鍵作用，使得物聯(lián)網中各個節(jié)點通信成本變低，使得節(jié)點自身的生存周期得到極大提升。初代技術LTE網絡有效提升了網絡速率，并把網絡時延降低到了100ms以下，為高要求的應用、高精度的工作提供了可能。
5G解決方案的提出并非是簡單地在4G基礎上功能拓展，更大區(qū)別在于萬物互聯(lián)。隨著網絡承載能力的加強，5G的發(fā)展完善不僅使通信網絡朝著更加智能化、廣帶化、泛在化、融合化、綠色節(jié)能化的方向發(fā)展，而且將通信行業(yè)與其他行業(yè)相互連接，提高智能環(huán)境，為工業(yè)制造、媒體、娛樂、醫(yī)療、汽車、交通、能源領域等多行業(yè)的轉型升級提供新型和增強的技術支持。
(二)5G的發(fā)展現狀
1.國際5G發(fā)展現狀
近年來，在國際標準化組織以及各國政府與運營商的努力下，5G標準化進程不斷加速，中美日韓及歐洲等國家和地區(qū)5G頻譜規(guī)劃相繼出臺，全球大多數主流運營商已經開始布局和部署5G網絡。
2017年12月，在國際電信標準組織3GPP RAN第78次全體會議上，5G NR首發(fā)版本正式凍結并發(fā)布。這是全球第一個可商用部署的5G標準，意味著5G結束學術討論期進入市場化商用的新階段。值得一提的是，中國移動作為唯一報告人和協(xié)議主編，領導完成了5G空口場景和需求研究項目，輸出5G空口技術綱領性文件，后續(xù)所有技術研發(fā)和標準化均以此文件為準繩。
全球半導體聯(lián)盟(GSA)發(fā)布的《Evolution of LTE to 5G report》顯示，截至2017年9月，全球49個國家的103個運營商正在計劃或部署5G技術研發(fā)，至少23個國家的32個運營商宣稱已經開始部署5G/Pre5G網絡。下圖中顯示了各國運營商發(fā)布的最早5G網絡部署時間。如圖所示，5G已經成為全球爭奪的新焦點，歐美日韓等發(fā)達國家積極布局5G，搶占5G發(fā)展主導權，爭取在新一輪的國際競爭中占據優(yōu)勢地位。
資料來源：TDIA，2017年10月
主要國家5G網絡部署時間計劃圖
早在2016年，美國政府就對5G網絡的無線電頻率進行了分配，計劃在2018年實現全面的商用。當時美國政府也向電信公司提供了資助，在四座城市進行5G的先期試驗。2018年3月，特朗普政府正式簽署5G法案，加快美國5G網絡建設進程。截至目前，美國四大電信運營商均已有明確的5G部署第一階段計劃。其中，Verizon和AT&T計劃于2018年推出有限的移動5G服務，T-Mobile和Sprint則計劃于2019年年初啟動商用5G服務。
2016年7月，歐盟發(fā)布《歐盟5G宣言——促進歐洲及時部署第五代移動通信網絡》，將發(fā)展5G作為構建“單一數字市場”的關鍵舉措，旨在使歐洲在5G網絡的商用部署方面領先全球。2016年11月，歐盟發(fā)布了歐洲5G頻譜戰(zhàn)略。2017年12月，歐盟確立了5G發(fā)展路線圖，該路線圖列出了主要活動及其時間框架。通過路線圖，歐盟就協(xié)調5G頻譜的技術使用和目的以及向電信運營商分配的計劃達成了一致。2020年歐盟各個成員國將至少選擇一個城市提供5G服務。到2025年，各個成員國將在城區(qū)和主要公路、鐵路沿線提供5G服務。
英國將5G研究和發(fā)展作為爭奪未來工業(yè)4.0制高點的戰(zhàn)略舉措，早在2012年就建立了5G創(chuàng)新中心5GIC。2017年3月，英國發(fā)布《下一代移動技術：英國5G戰(zhàn)略》，從應用示范、監(jiān)管轉型、頻譜規(guī)劃、技術標準和安全等七大關鍵發(fā)展主題明確了5G發(fā)展舉措，旨在盡早利用5G技術的潛在優(yōu)勢，塑造服務大眾的世界領先數字經濟。英國政府計劃創(chuàng)建5G創(chuàng)新網絡，以試用和演示5G應用，并計劃于2018年初完成端到端5G試驗，從2018～2019年起推廣測試。
韓國發(fā)布的5G國家戰(zhàn)略提出擬投入1.6萬億韓元(約合14.3億美元)，相比全球其他國家計劃在2020年實現5G商用化的目標，韓國則更早地開展了實踐行動。2018平昌冬季奧運會上，韓國實現了5G首秀，由韓國電信運營商KT聯(lián)手愛立信(基站設備)、三星(終端設備)、思科(數據設備)、英特爾(芯片)、高通(芯片)等產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)公司全程提供的5G網絡服務，成為5G全球首個大范圍的準商用服務。
與韓國冬奧會相似，2020年東京奧運會以及殘奧會也成了日本發(fā)展5G的重要助力。為配合2020年東京奧運會和殘奧會的舉辦，日本三大移動運營商NTT DoCoMo、Softbank、KDDI計劃于2020年在東京都中心城區(qū)等區(qū)域率先提供5G服務，并用此后的3年時間將5G商業(yè)利用范圍逐步推廣至日本全境。
2.國內5G發(fā)展現狀
我國政府、企業(yè)、科研機構等各方高度重視前沿布局，力爭在全球5G標準制定上掌握話語權。目前，我國位于全球5G產業(yè)第一梯隊，并在5G標準研發(fā)上具備了引領全球的實力。
政府層面，頂層前沿布局已逐步展開，明確了5G技術突破方向。一是我國從國家宏觀層面明確了未來5G的發(fā)展目標和方向?！吨袊圃?025》提出全面突破5G技術，突破“未來網絡”核心技術和體系架構;《十三五規(guī)劃綱要》提出要積極推進5G發(fā)展，布局未來網絡架構，到2020年啟動5G商用。2013年，工信部、國家發(fā)改委和科技部組織成立了“IMT-2020(5G)推進組”，推進組負責協(xié)調推進5G技術研發(fā)試驗工作，與歐美日韓等國家建立5G交流與合作機制，推動全球5G的標準化及產業(yè)化。推進組陸續(xù)發(fā)布了《5G愿景與需求白皮書》《5G概念白皮書》等研究成果，明確了5G的技術場景、潛在技術、關鍵性能指標等，部分指標被國際電聯(lián)(ITU)納入到制定的5G需求報告中。為加速和引導我國信息產業(yè)發(fā)展，國家發(fā)改委于2017年12月印發(fā)了《關于組織實施2018年新一代信息基礎設施建設工程的通知》，將5G規(guī)模組網建設及應用示范工程作為國家新一代信息基礎設施建設工程重點發(fā)展領域之一。二是依托國家重大專項等方式，積極組織推動5G核心技術的突破。國家“973”計劃早在2011年就開始布局下一代移動通信系統(tǒng)。2014年國家“863”計劃啟動了“實施5G移動通信系統(tǒng)先期研究”重大項目，圍繞5G核心關鍵性技術，先后部署設立了11個子課題。2016年“新一代寬帶無線移動通信”國家科技重大專項，全面啟動了我國5G技術研發(fā)試驗，目前已完成第一階段測試，各關鍵技術均通過驗證。2017年國家科技重大專項中有三項與5G相關的研發(fā)項目。根據計劃時間，2017～2018年我國將全面推進第二階段、第三階段的5G技術研發(fā)試驗。綜上，我國5G網絡發(fā)展以政府為主導，以國家重大科技專項為依托，由IMT-2020推進組負責具體研究推進。
企業(yè)層面，國內5G技術研發(fā)試驗進展良好，國內領軍企業(yè)已贏得先發(fā)優(yōu)勢。截至目前，我國在北京懷柔已經規(guī)劃了30個站規(guī)模的5G外廠建設，華為、中興、大唐、愛立信、諾基亞貝爾5家系統(tǒng)廠商共同完成了15個站的建設工作，有力支撐了5G研發(fā)技術的試驗，也加速了產業(yè)鏈的合作與技術的成熟。2018～2020年，中國計劃推出5G產品研發(fā)試驗，并于2019年展開5G試商用，2020年實現5G規(guī)模商用。同時，華為、中興、大唐等國內領軍通信設備企業(yè)高度重視對5G技術的研發(fā)布局，在標準制定和產業(yè)應用等方面已獲得業(yè)界認可。中國移動、中國聯(lián)通、中國電信等電信運營商作為IMT-2020推進組創(chuàng)始成員和核心成員，積極推動中國5G發(fā)展。2017年以來，中國移動在北京、上海、廣州、蘇州、寧波5個城市啟動5G試驗，推動平臺架構成熟，中國移動5G試驗網已經全面啟動，穩(wěn)步向5G商用邁進。2018年，中國聯(lián)通將在5～6個城市進行5G系統(tǒng)組網驗證，2019年擴大5G試驗的城市數量和基站規(guī)模，預計在2020年進行更大規(guī)模的面向商用的5G網絡部署。目前，中國電信5G創(chuàng)新示范網試驗啟動城市包括蘭州、成都、深圳、雄安、蘇州、上海6個城市，每個城市6～8站，目前主要測試3.5GHz頻段的無線組網能力和方案驗證。同時，中國電信聯(lián)合垂直行業(yè)合作伙伴，合作研發(fā)5G創(chuàng)新示范應用，建立5G聯(lián)合開放實驗室，與合作伙伴共同打造5G生態(tài)鏈。
二、5G在能源行業(yè)的應用
近年來，能源行業(yè)積極實施“互聯(lián)網+”戰(zhàn)略，全面提升行業(yè)信息化、智能化水平，充分利用現代信息通信技術、控制技術，實現智能設備狀態(tài)監(jiān)測和信息收集，激發(fā)新型作業(yè)方式和用能服務模式。隨著各類能源業(yè)務的快速增長，電網設備、電力終端、用電客戶迫切需要通過最新的通信技術及系統(tǒng)支撐，滿足爆發(fā)式增長的通信需求。5G技術將支持能源領域基礎設施的智能化，并支持雙向能源分配和新的商業(yè)模式，以提高生產、交付、使用和協(xié)調有限的能源資源的效率?？稍偕茉?、電動汽車、電網通信、智能電網等領域將成為5G在能源行業(yè)的重點應用場景。
(一)可再生能源
在過去傳統(tǒng)的供電模式下，一般通過大型的熱電站及水電站來滿足人們的用電需求。而如今為應對全球變暖和實現可持續(xù)發(fā)展，可再生能源發(fā)電得到了長足的發(fā)展和普及，太陽能、風能等各種可再生能源發(fā)電站越來越多，這使得供電和用電模式變得更加多元。同時，可再生能源發(fā)電的大量并網將給電網運行、管理帶來新的挑戰(zhàn)：一方面，可再生能源發(fā)電的間歇性、隨機性特點，給電網功率平衡、運行控制帶來困難;另一方面，分布式能源的深度滲透使配電網由功率單向流動的無源網絡變?yōu)楣β孰p向流動的有源網絡。
可再生能源發(fā)電等新型分布式電源是一種建在用戶端的能源供應方式，可獨立運行，也可并網運行。分布式電源接入是電網發(fā)展中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。分布式電源集成到電網中可帶來巨大的效益，除了節(jié)省對輸電網的投資外，還可提高全系統(tǒng)的可靠性和效率，提供對電網的緊急功率和峰荷電力支持，此外還為系統(tǒng)運行提供了巨大的靈活性。而過去傳統(tǒng)配電網的設計并未考慮分布式電源的接入。在并入分布式電源后，網絡的結構發(fā)生了根本變化，從原來的單電源輻射狀網絡變?yōu)殡p電源甚至多電源網絡，配網側的潮流方式更加復雜。用戶既是用電方，又是發(fā)電方，電流呈現出雙向流動、實時動態(tài)變化。因此，配電網急需發(fā)展新的監(jiān)控和通信系統(tǒng)，實現分布式電源運行監(jiān)視和控制，增加配電網的可靠性、靈活性及效率。
以分布式光伏為例。隨著分布式光伏的迅猛發(fā)展，光伏電站海量信息采集、現場設備監(jiān)控、遠程診斷運維等業(yè)務對通信網絡傳輸能力提出了更高要求。5G通信具有高速率、高安全、全覆蓋、智能化等特點，可有效地解決分布式光伏電站分散、點多、量大等問題。5G技術對光伏云網帶來的最大變化是數據傳輸速率與質量的大幅提升，這能夠有效解決光伏云網所面臨的用戶數量激增、海量分布式數據難以采集、廣域覆蓋難以保障等難題。通過5G技術，可為光伏云網數據采集、運行監(jiān)控、電費結算等不同屬性業(yè)務提供隔離獨享的網絡切片，保障不同業(yè)務的差異化需求與服務質量，確保光伏云網更加高效安全可靠地實現個性化、智能化等綜合服務。
案例
2018年3月12日，河北省淶水縣南郭下村的分布式光伏扶貧電站，正式實現了5G通信鏈路的全面打通，該電站發(fā)電量、功率、轉化率等信息成功以100G每秒的速度遠程傳輸到國家電網分布式光伏云網主站，這意味著5G技術在光伏云網首次成功試運行。此次5G技術在光伏云網的率先成功應用，將有助于整合光伏全產業(yè)鏈資源，提升光伏產業(yè)全社會參與度，打造開放、共享的分布式光伏行業(yè)新業(yè)態(tài)，助推國家電網綜合能源服務戰(zhàn)略落地及國家清潔能源健康快速發(fā)展。
(二)電動汽車
在電動車領域，5G技術同樣具有廣闊的應用前景。汽車和越來越多的行走機械的動力由燃油轉向電力已無懸念。電動車是未來能源系統(tǒng)中一個重要的基本單元，充電樁是一個重要的基礎端口，也是連接新能源與電動車兩個萬億級市場的結合點。
隨著電動車的快速發(fā)展，電動車充電容量需求巨大。據報道，2030年電動車保有量將達到1億輛，車載動力電池的功率將超過10億千瓦，相當于50個三峽電站;2040年電動車保有量將達到2億輛，車載動力電池的功率將超過20億千瓦，相當于100個三峽電站。若再考慮退役動力電池，2030年動力電池功率還將增加2億千瓦。為更好地對需求側進行管理(例如削峰填谷)，用電管理可以采用新的模式。比如，電動車充電可以由傳統(tǒng)的在設備接通時用電，變?yōu)槌潆姇r間可選的互動式用電。
5G網絡擁有超高速率，下行速率可超過20Gbps，上行速率超過10Gbps。同時支持每平方公里內至少100萬臺設備連接，實現千億量級容量的連接。5G是電動車發(fā)展的最后一個制約因素，將推動電動車完成從“諾基亞”到“蘋果”的華麗跨越。
案例
電動汽車主要的問題是充電樁等基礎設施不發(fā)達，開具賬單和支付費用都較為困難。德國萊茵能源公司結合移動通信技術、區(qū)塊鏈技術在電動汽車充電和支付系統(tǒng)流程簡化方面進行了積極的探索。2016年，萊茵能源公司旗下的Innogy公司推出Share&Charge區(qū)塊鏈平臺，以方便司機處理與電動汽車相關的操作，如尋找充電站、(利用智能合同)支付費用等。除了在德國推廣外，在Innogy和美國公司eMotorWerks的共同倡議下，美國也啟動了Share&Charge平臺。在Innogy的參與下，德國建立起由100個自動充電站組成的電動汽車充電網。此外，Share&Charge還擁有其他發(fā)展空間，比方說，允許用戶自建充電站。
(三)電網通信
當前，電力用戶用電信息采集業(yè)務主要用于計量，數據傳輸業(yè)務規(guī)模小、頻次低，呈現出上行流量大、下行流量小的特點?，F有的通信方式主要包括無線網和光纖傳輸方式，各類用戶終端采用集中器方式，目前主站為省級公司集中部署。
業(yè)務增長將帶來用電信息數據準時、實時上報的新需求。同時，終端數量級進一步提升。未來的用電信息采集將進一步延伸到家庭，能夠獲取所有用電終端的負荷信息，以更精細化地實現供需平衡，引導合理錯峰用電。例如當前歐美等國已經在實行的電價階梯報價機制，需要實時公示通知電價，以便用戶能夠按需預約采購。
5G通信網絡可以為電力用戶用電信息采集提供海量接入和準時實時數據上報的強大技術支持，協(xié)助系統(tǒng)完成電力用戶用電信息的采集、處理和實時監(jiān)控，實現用電信息的自動采集、計量異常監(jiān)測、電能質量監(jiān)測、用電分析和管理、相關信息發(fā)布、分布式能源監(jiān)控、智能用電設備的信息交互等功能。
案例
韓國電信不僅通過電信服務來迎接5G時代，還積極推動諸如能源、汽車制造、農業(yè)、醫(yī)療等其他行業(yè)的融合。例如，韓國電信正在提供“KT-MEG”(微電網)服務，即通過通信網絡自動地遠程管理成千上萬客戶的電力使用?；诖髷祿治龅挠昧款A測能夠幫助提高電廠的生產效率。
(四)智能電網
智能電網建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術的應用，實現電網的智能化。未來電網業(yè)務將朝著多樣性、高可靠性和超低時延性的方向發(fā)展，這就需要網絡相互隔離、功能靈活可編排，并且具備極致能力。泛在、實時、安全、高效的通信網絡是電網智能化的重要保障。5G技術創(chuàng)新電網新型作業(yè)方式和服務模式，實現電網更加精確的負荷和供電調整，為電網提供更加實時、可靠、高效的通信網絡支撐，從而使得電網運營更智能、電網企業(yè)更智慧、電力用戶更便捷。
1.智能自動化配電
配電自動化是集計算機技術、數據傳輸、控制技術、現代化設備及管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)，其目的是提高供電可靠性，改進電能質量，向用戶提供優(yōu)質服務，降低運行費用，減輕運行人員的勞動強度。目前仍大量應用的配電系統(tǒng)或采用自動化開關設備，或應用通信網絡、饋線終端單元和計算機網絡，即使增加了自動控制功能，自動化程度依舊較低。當前主流的集中式配電自動化方案，其通信系統(tǒng)主要傳輸數據業(yè)務。隨著電力可靠供電要求的逐步提升，要求高可靠性供電區(qū)域能夠實現電力不間斷持續(xù)供電，將事故隔離時間縮短至毫秒級，實現區(qū)域不停電服務，則對集中式配電自動化中的主站集中處理能力和時延等提出了更加嚴峻的挑戰(zhàn)。
應用5G技術后，通過各終端間的對等通信，可進行智能判斷、分析、故障定位、故障隔離以及非故障區(qū)域供電恢復等操作，從而實現故障處理過程的全自動進行，最大可能地減少故障停電時間和范圍，使配網故障處理時間從分鐘級提高到毫秒級。因此，建立在5G網絡基礎上的智能分布式配電自動化將成為未來配網自動化發(fā)展的方向和趨勢之一。
2.精準負荷控制
電力負荷控制是落實用電負荷管理的技術手段，其原理就是跟蹤檢測用電負荷的大小，當負荷超過所設定的負荷定值時，先報警提示，后跳閘切斷負荷。傳統(tǒng)配網由于缺少通信網絡支持，切除負荷手段相對簡單粗暴，通常只能切除整條配電線路。從業(yè)務影響、用戶體驗等角度出發(fā)，希望盡可能做到減少對重要用戶的影響，通過精準控制，優(yōu)先切除可中斷非重要負荷，例如電動汽車充電樁、工廠內部非連續(xù)生產的電源等。
通過5G網絡支持，采用基于穩(wěn)控技術的精準負荷控制系統(tǒng)，控制對象可精準到生產企業(yè)內部的可中斷負荷，充分滿足電網緊急情況下的應急處置需求，同時僅涉及經濟生活中的企業(yè)用戶，且為用戶的可中斷負荷，將經濟損失、社會影響降至最低。
案例
2018年1月，中國電信、國家電網和華為聯(lián)合發(fā)布《5G網絡切片使能智能電網》產業(yè)報告。該報告是運營商與垂直行業(yè)在5G應用領域實質性合作的標志性成果，首次從“5G切片+智能電網”視角出發(fā)，闡釋了智能電網在發(fā)展過程中遇到的挑戰(zhàn)、5G網絡切片在智能電網的潛在應用場景以及方案分析，并逐一探討和分析不同業(yè)務場景下的業(yè)務特征和技術指標要求，用5G網絡切片技術為電網智能化運營新模式提供技術保障。根據電網不同業(yè)務場景需求，5G核心網提供差異化能力的網絡切片以滿足電網新興業(yè)務通信需求。同時，5G網絡切片可以實現全過程網絡資源可見、可控、可管，對電網公司來說5G網絡切片應用成本大幅降低，能夠更好地促進智能電網的應用創(chuàng)新。本次報告的發(fā)布標志著運營商與電力行業(yè)在5G領域的合作進入新的階段。下階段，三方將繼續(xù)深度合作，針對典型業(yè)務場景進行解決方案設計，在電網實際業(yè)務環(huán)境中進一步驗證5G網絡切片能力，并提升切片能力的易用性。
三、5G對能源行業(yè)的影響
5G網絡可支持多種能源用例，創(chuàng)造新業(yè)態(tài)新模式。5G技術對能源行業(yè)具有廣泛而深遠的影響力——從行業(yè)的設施規(guī)劃、資源整合、投資變化和數字化水平，到行業(yè)升級轉型，甚至引發(fā)能源領域的深層次變革?；?G技術的支撐，能源與通信行業(yè)的融合發(fā)展進一步加強，電力與通信基礎設施的資源整合共享成為一種趨勢，能源行業(yè)信息通信技術資本加速深化，并且向數字化轉型升級的趨勢愈發(fā)明顯。
(一)推動電力和通信行業(yè)資源共享
5G網絡要及時、大規(guī)模部署，建設成本和維護成本是運營商面臨的巨大挑戰(zhàn)。未來5G基站數量將是4G的數倍，電網公司擁有千萬級規(guī)模的桿塔資源，相當一部分可滿足通信設備掛載要求。憑借基礎設施資源優(yōu)勢，能源電力行業(yè)已率先涉足通信基礎設施共建共享。電力行業(yè)積極向通信行業(yè)開放輸電桿塔，支持通信基站建設，成為跨行業(yè)基礎設施資源共享的新模式。同時，通信行業(yè)利用豐富的通信站址資源及基于物聯(lián)網+互聯(lián)網的信息化運營平臺，為電力桿塔信息監(jiān)控、電力無線專網建設等提供有效支撐服務。
“電力塔”和“通信塔”跨行業(yè)資源共享，對于通信行業(yè)而言，能夠提高通信基站建設效率，降低建設成本，縮短施工周期，降低投資風險，快速滿足5G網絡部署要求;對于電力行業(yè)而言，可以促進電網企業(yè)盤活資源和提高資源利用率，實現電力塔的功能延伸，有利于國有資產保值增值和放大功能;對社會公共資源而言，“一塔(桿)多用”能夠有效減少新增通信鐵塔基站占用土地資源及其對環(huán)境的影響，避免重復建設、重復投資，成為踐行國家綠色發(fā)展、協(xié)調發(fā)展理念的典范。
這種盤活存量資源、充分共享社會基礎設施的模式屬于真正意義上的共享經濟，將對能源行業(yè)基礎設施共建共享產生深遠影響，并為國內跨行業(yè)間的資源整合共享提供范例，是最值得大力倡導的模式。后續(xù)，電力行業(yè)和通信行業(yè)將進一步探索更廣泛的合作方式，實現優(yōu)勢互補、合作共贏。
案例
2016年9月，美國電信巨頭AT&T宣布了一項名為AirGig的網絡覆蓋計劃，該項目將毫米波與電力線結合起來，沿著電力線傳送毫米波信號，也就是利用現成的電力基礎設施共享來部署5G固定無線網絡。
2017年7月，日本東京電力公司(TEPCO)宣布支持5G建設，向運營商開放電力鐵塔以安裝5G基站和天線設備等。從合作伙伴關系看，TEPCO的愿景顯然不只是為運營商提供基站站址和通信鐵塔，而是以未來5G網絡基礎設施共建共享為長遠目標。
2018年4月，國家電網有限公司、中國南方電網有限責任公司分別與中國鐵塔股份有限公司簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，開啟“共享鐵塔”的全新合作模式。根據協(xié)議，兩大電網公司輸電鐵塔將向中國鐵塔公司開放，實現資源共享，同時將在通信業(yè)務服務、智能電網建設等方面開展更廣泛的合作，這標志著我國電力、通信兩大行業(yè)間資源共享取得突破性進展。
此前，南方電網公司所屬云南電網公司與中國鐵塔股份有限公司云南省分公司簽訂《共享鐵塔合作協(xié)議》，在全國率先推廣“共享鐵塔”。國家電網公司、南方電網公司還在福建、海南、湖北等地，與中國鐵塔公司共同開展了電力與通信基礎設施資源共享可行性研究與應用。目前，已利用電網公司110kV、220kV和380kV高壓電力塔建成宏基站49座、小微站356座。試點基站自投入運行以來，電力鐵塔和通信基站均運行良好，共享技術可行，安全有保障，電力線路電磁場不會對通信設備造成影響，上塔通信設備對電力塔無安全隱患。
據中國鐵塔公司統(tǒng)計，新建一座地面通信塔塔體及基礎平均造價14.2萬元，占地30平米。利用已有的電網鐵塔桿體進行基站建設，平均每個站可縮短建設周期約60天。初步測算，2018年云南電網公司可匹配共享上千座鐵塔、桿體資源用于加建通信基站，可節(jié)約土地資源，減少鋼材、混凝土消耗，降低重復建設成本，具有較高的經濟效益和社會效益。
(二)助力能源行業(yè)實現智能化升級
5G是經濟社會數字化轉型的關鍵使能器。未來，5G與云計算、大數據、人工智能、虛擬增強現實等技術的深度融合，將連接人和萬物，成為能源行業(yè)數字化轉型、智能化升級的關鍵基礎設施。一方面，5G將為用戶提供各種更加身臨其境的業(yè)務體驗，促進人類交互方式再次升級。另一方面，5G將支持海量的機器通信，以智能電網、智慧城市等為代表的典型應用場景與移動通信深度融合，預期千億量級的設備將接入5G網絡。更重要的是，5G還將以其超高可靠性、超低時延的卓越性能，引爆能源行業(yè)諸多垂直領域的應用。
隨著5G技術的引入和網絡部署的臨近，無處不在的網絡正在為能源行業(yè)帶來各種應用的新變革。預計5G網絡將大大提升聯(lián)網產品的價值，因為智能設備有可能實現遠程監(jiān)控、使用跟蹤、自動修復以及新的交互模式等新服務，同時為數據和內容的傳送、管理和響應提供大量機會。無論是可再生能源發(fā)電、分布式電源、儲能、電動車、電網以及各種能源的流動管路等能源硬件設施，還是能量管理系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、交通運維系統(tǒng)等能源軟件設施，都將提高網絡連接性能，并大幅增強運營支持能力，從而加速實現5G和能源互聯(lián)網的真正融合。
5G技術與能源行業(yè)的融合將促進能源業(yè)務應用創(chuàng)新、能源終端產品創(chuàng)新，并帶動能源互聯(lián)網相關消費，有效促進可再生能源、電動汽車、電網通信、智能電網等垂直領域應用的發(fā)展。作為能源行業(yè)智能化升級的關鍵基礎設施，5G技術將滲透到能源行業(yè)生產、消費、銷售、服務等各個環(huán)節(jié)，推動研發(fā)、設計、營銷、服務等環(huán)節(jié)進一步向數字化、智能化、協(xié)同化方向發(fā)展，實現能源領域全生命周期、從線上到線下、從消費到生產的全價值鏈的智能化管理。
(三)激發(fā)能源行業(yè)加大數字化投資
能源互聯(lián)網是一種互聯(lián)網與能源生產、傳輸、存儲、消費以及市場深度融合的能源產業(yè)發(fā)展新形態(tài)，具有設備智能、多能協(xié)同、信息對稱、供需分散、系統(tǒng)扁平、交易開放等主要特征。5G技術具備高速、實時和海量接入等特點，將進一步促進能源互聯(lián)網扁平化、協(xié)同化、高效化和綠色化。工信部電信研究院2017年6月發(fā)布的《5G經濟社會影響白皮書》顯示，到2030年，我國能源互聯(lián)網行業(yè)中5G相關投入(通信設備和通信服務)預計將超100億元。
5G對能源行業(yè)的投資拉動作用主要體現在兩個方面。一是5G技術在能源行業(yè)的大規(guī)模產業(yè)化、市場化應用，必須以網絡設備的先期投入作為先決條件，對5G網絡及相關配套設施的投資，將直接增加能源行業(yè)的資本規(guī)模，推動能源行業(yè)發(fā)展。二是5G的低時延、高速率、低成本等特性將吸引能源行業(yè)擴大與5G相關的技術、產品、人力等形式資本的投入，加大信息通信技術資本的比重，提升能源行業(yè)數字化水平，提高投入產出效率，進而促進技術進步和生產效率提升，實現能源行業(yè)結構優(yōu)化。
四、5G下能源行業(yè)的發(fā)展建議
為充分釋放5G發(fā)展?jié)撃埽⒁劳?G先導優(yōu)勢加速能源行業(yè)實現數字化轉型升級，進而提升能源企業(yè)綜合競爭力，建議能源企業(yè)緊緊把握5G發(fā)展窗口，大力加強能源行業(yè)與5G的融合創(chuàng)新研究，積極拓展5G業(yè)務的能源應用領域，及時對能源與5G做出跨產業(yè)融合的多元化戰(zhàn)略反應，同時高度重視自身信息安全體系的構建，加大對網絡安全相關技術和應用的資金投入。
(一)采取跨產業(yè)融合的多元化戰(zhàn)略
在如今正值崛起的數字經濟中，主要的經濟部門正由彼此融合的計算機、通信和內容產業(yè)所構成。在當前這個融合的時代，基于5G技術的支撐，計算機、通信和內容產業(yè)將會發(fā)生許多結構性變化，引發(fā)產業(yè)領域的深層次變革，跨行業(yè)的融合發(fā)展進一步加強，新型信息化和工業(yè)化深度融合。能源行業(yè)與5G的跨產業(yè)融合將在設施規(guī)劃、技術創(chuàng)新、結構升級的共同作用下得以實現，能源、通信領域具有重要影響力的領軍企業(yè)也將以此為契機，加強跨產業(yè)合作，進入和退出某些特定的行業(yè)和業(yè)務領域。
面對產業(yè)融合挑戰(zhàn)，能源企業(yè)已無法視野狹隘，只關注自己原有的市場和資源，而是需要以開放的態(tài)度擁抱融合，對規(guī)制和技術變化做出及時的戰(zhàn)略調整，通過多元化的投資進入相近產業(yè)，依靠自身資源基礎更高程度地融合多元化活動，為實現規(guī)模經濟和范圍經濟做出跨產業(yè)融合的多元化戰(zhàn)略反應。
(二)重視企業(yè)信息安全體系的構建
每當國家機構、金融體系的網絡安全受到挑戰(zhàn)，包括能源行業(yè)燃料動力綜合體在內的工業(yè)各個領域網絡安全也會籠罩在陰影當中。下圖顯示了美國2016財年(2015年10月～2016年9月)國內各企業(yè)工控系統(tǒng)網絡安全事件的數量和結構，在所有290起網絡安全事件中有66起發(fā)生在能源行業(yè)的燃料動力綜合體企業(yè)中。
資料來源：ICS-CERT
美國2016財年經濟各領域工控系統(tǒng)的網絡安全事件統(tǒng)計
5G的云化、虛擬化技術能夠滿足移動網絡海量數據的需求，為用戶帶來豐富業(yè)務的同時，對數據隱私和安全保護的要求也顯著提高。5G的傳送速率高、業(yè)務多樣，更容易被黑客找到移動終端的漏洞并發(fā)動攻擊。一旦漏洞被攻破，后果將不堪設想。來自信息安全軟件提供商的數據顯示，在所有受攻擊的計算機網絡中，工業(yè)計算機網絡所占比例逐年遞增，工業(yè)計算機新發(fā)現的網絡漏洞數量要超過正在消滅的網絡漏洞數量。
在能源領域，燃料動力綜合體同樣面臨這一趨勢。隨著5G、物聯(lián)網、區(qū)塊鏈等技術的發(fā)展和智能電網、分布式能源等概念的普及，能源軟硬件設施復雜性增長，智能設備數量增加，“無人操作”設施推廣，可編程控制器數量增加、功效增強，更多的能源生產設備、傳感器、工控系統(tǒng)需要與外部環(huán)境相連，能源行業(yè)和通信行業(yè)諸多環(huán)節(jié)和元素正在實現快速融合。這種情況下，5G應用對燃料動力綜合體設施安全和運行穩(wěn)定提出了更高的要求，能源企業(yè)網絡安全和信息安全問題亦提升到了一個新的高度。5G時代，為協(xié)調網絡安全行動、制定網絡安全優(yōu)先解決方案，能源企業(yè)更要加強網絡安全和信息安全體系的建設。同時，必須意識到，與網絡安全相關的新型技術的發(fā)展與應用值得大量的資金投入。
(三)加強行業(yè)與5G的融合創(chuàng)新研究
目前，5G正處于技術標準形成和產業(yè)化培育的關鍵時期，各國在國家數字化戰(zhàn)略中均把5G作為優(yōu)先發(fā)展領域，強化產業(yè)布局，塑造競爭新優(yōu)勢。我國更是緊抓這一歷史性新機遇，加大統(tǒng)籌推進力度，加快5G產業(yè)化進程，超前部署網絡基礎設施，營造產業(yè)生態(tài)環(huán)境，深化各領域融合應用，全面開創(chuàng)5G發(fā)展新局面。具體到各個行業(yè)，可以預見，隨著5G技術與應用逐步推廣，技術與行業(yè)融合將隨之加速，新業(yè)態(tài)、新模式將不斷涌現。近期來看，可再生能源、電動汽車、電網通信、智能電網等將成為5G在能源行業(yè)的重點應用場景。
能源企業(yè)應注重5G與能源行業(yè)的融合創(chuàng)新研究，積極拓展5G業(yè)務的能源應用領域，促進融合發(fā)展。要做好能源行業(yè)對5G技術需求的跟蹤研究，加強與企業(yè)和個人用戶的對接，及時發(fā)現新的增長點。重點開展關鍵技術研發(fā)與應用示范，發(fā)揮5G對能源行業(yè)發(fā)展的信息化支撐作用。加強與國內外領軍通信設備企業(yè)和電信運營商的交流，在通信業(yè)務服務、智能電網建設等方面開展深入合作，謀求5G網絡能面向自己的專用應用場景提供等級更高的業(yè)務保障與保證。
參考文選
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[6]Вмире:Рост киберугроз в ТЭК[EB/OL].http://ac.gov.ru/files/publication/a/13864.pdf.
[7]EU.5G empowering vertical industries.https://5g-ppp.eu/wp-content/uploads/2016/02/BROCHURE_5PPP_BAT2_PL.pdf,2016-02-23.
原文首發(fā)于《能源情報研究》2018年6月
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