編者按
5G如何為千行百業賦能？拋開晦澀難懂的專業名詞，這次，咱們好好來嘮一嘮。由通訊行業資深專家帶來的“傻笑鹿5G漫遊記”系列文章，將深入淺出的幫助各行業從業者理解5G能帶來怎樣的改變。本期，我們一起來圍觀5G與智慧電網能擦出怎樣的火花。
電力綜述篇
從記憶起，電從來都是我們生活的必需品，感覺就像空氣、水一樣與生俱來就存在我們身邊；我們從來也沒認真瞭解過電是怎麼來的，只是偶爾抬起我們看手機的頭，才會偶然想起，原來電是從一根根電線傳送到千家萬戶的。那我們有沒有想過，電力不只是一根根電線，而是一個複雜的系統，一個跨越我國所有疆土的複雜網路。
電力主要分為五大環節
“發-輸-變-配-用”
，即發電、輸電、變電、配電、用電。發電就是將化石能源或者是光、風等可再生能源轉化成為電能，大家在做高鐵路上會看到巨大風車、冒煙的火力發電廠等都屬於發電這個環節，相關的公司我們通常叫發電企業，中國有五大發電企業，分別是華能、中國電力投資集團、大唐、國電和華電。“輸-變-配-用”主要是將電像“水”一樣從一根根電線傳遞到千家萬戶。為了減少電力傳輸過程中損失的功耗，就需要1000千伏左右特高壓傳輸，但是到使用者端要將電壓降低到220v，因為要逐級變電、降低電壓，所以根據電壓和地理區域不同，將電網分為這四大環節。這四大環節歸誰管呢，在我們國家主要歸電網公司管理，我們國家有國家電網和南方電網兩大公司，我們在地方看到的各地供電局、變電站等都屬於這兩大公司來管理。兩者有啥區別呢，從職能上來說，兩者沒有區別，兩者最大的區別就是管轄的範圍有所不同，南方電網主要為南方的廣東、廣西、雲南、貴州、海南五省提供服務，而國家電網是為除此之外的其它省市提供電力服務。
今天我們本篇遊記主要來看看電網，即看看5G在“輸-變-配-用”都幹了啥，起到啥作用。
首先，我們要看看咱們本期的主角-電網公司未來發展趨勢是什麼？
目前電網公司處在從堅強電網向能源網際網路的轉變時期，努力構建新型電力系統，所以其希望對內全面深度感知源網荷儲裝置執行、狀態和環境資訊，提升智慧化運營水平，並逐步加大清潔能源的使用，重點透過虛擬電廠和多能互補提高分散式新能源的友好併網水平；對外提供希望向能源生態系統服務商轉型，提供能源網際網路生態圈。說的這麼高大上，啥意思呢，就是電網希望對內能用資訊化手段對自己掌控的更加精確，想知道啥資訊就知道啥資訊，想用哪家發電公司的電就用哪家公司的電，想切哪個裝置的電就切哪個裝置的電，簡單方便的維護電力系統的穩定。同時還要多使用配電環節的新能源，使其完成“碳達峰、碳中和”目標，向外不但是“賣電”，還希望開展其它網際網路業務。
為了實現能源網際網路的目標，電網公司在各個環節都在嘗試5G等新型資訊化技術。國家電網和南方電網再次方面做了大量的探索，其中青島電力、深圳鵬城變電站就是這些探索的一個縮影。我們以幾個環節來簡單介紹一下5G應用情況。
電力5G應用篇
輸電環節
5G促進巡檢無人化
首先來說輸電環節，輸電線路就是電力的“高速公路”，它承擔這電力的“西電東送”的作用。我們在野外看到的高高的高壓線路，很多就是高壓輸電線路，有人會問，“高壓”到底有多高呢？1000kV！這就是我們國家最大的特色網路——特高壓輸電骨幹網，為啥要那麼高的電壓呢？因為輸電線上的功率損耗正比於電流的平方，所以在遠距離輸電時就要利用大型電力變壓器升高電壓以減小電流，減少電能在輸電線路上的損失，簡單來說，就是電壓越高，那麼傳輸電損耗越少，將有更多的電輸送給使用者使用，兵家說“千里不送糧”，就是送糧途中消耗糧食太多，送電也一樣，就是儘可能減少電能在傳輸路途上的損耗，提升送電效率。
在輸電環節，其主要職責要保障輸電的安全性和可靠性，目前這個環節最大的痛點什麼呢？是整個輸電電力的巡檢。如果大家注意觀察，會發現輸電網的兩個電力塔杆之間距離較遠，而且好多線都需要跨越群山、河流等，所以傳統的巡線模式需要工人爬到輸電線路上“走鋼絲”，翻山越嶺的來檢查裝置或線路的狀態。一般一人一天只能完成2~3個鐵塔的巡視工作，不但工作量大，效率低，而且工作危險，最麻煩的是招工也難，大家想想，那麼危險的工作，誰願意去呢？尤其現在的90後、00後，這似乎陷入到了一個困境，工作很重要，但工作招人難，這就倒逼電網公司要透過新的技術來解決這個難題。5G+無人機、5G+攝像頭等應用有效的解決了這些問題，利用5G低時延、大頻寬的特性，可以使工作人員在地面透過5G控制無人機的飛行，並利用無人機上帶的5G攝像頭，將巡視點裝置的影片、圖片等實時回傳到控制檯，控制檯利用人工智慧影象處理演算法，自動發現問題、識別隱患。透過在固定鐵塔上安裝高畫質攝像頭，採集電力鐵塔和輸電線路的影象，透過人工智慧處理演算法來檢查其狀態資訊，及時排查隱患，與無人機巡檢構建“動-靜”兩種組合巡檢模式，大大降低了作業風險，提升工作效率，將原有需要10天巡檢的工作降低為2個小時完成。
變電環節
5G促進變電管理智慧化
上個環節提到，輸電線路要以1000Kv的電壓進行傳輸，但是咱們都知道，咱們家裡用的電一般都是220v和380v左右，在發電端的電壓也比較低，那麼這就需要在發電端和使用者端進行變壓，即在發電端將電壓抬升到1000kv，在使用者端又要將電壓降壓到220v和380v左右，這個過程就是變壓，用專業的解釋就是變電是將低等級轉變為高等級（升壓）或由高等級轉變為低等級（降壓）的過程，一般升壓是在發電廠進行，便於將電流輸送到高壓輸電線路上，降壓過程採用逐級降壓的方式實現給企業和個人使用者供電的目的。輸電電壓等級有765kV、500kV、220-110kV、35-60kV等：配電電壓等級有35-60kV、3-10kV等；用電為3-15kV的高壓用電和110V、220V、380V等低壓用電。
在變電環節，重要的是保障變電裝置和線路的安全穩定，這就需要對變電裝置和線路進行例行的巡檢，但變電環節中存在大量的高壓裝置，這些高壓裝置不但危險，而且有較強的電磁輻射，對人體有一定的傷害。傳統運維模式透過人工對這些裝置進行巡檢，作業風險高，重複性強、而且存在人員疏忽等形成“巡檢黑洞”，從而造成生產事故。現在變電環節就利用5G+巡檢機器人和5G+影片兩種業務相互配合，實現對變電站和變電線路的自動化巡檢，可以有效的解決剛才提到的難題。例如南方電網鵬程變電站採用UPF下沉模式的5G行業虛擬專網，利用5G將機器人和攝像頭攝像頭採集變電站裝置的狀態資訊、作業溫度、環境等資訊傳回到中控室，中控室利用人工智慧平臺對影象進行處理識別，完成自動化巡檢，如果對某些區域需要二次確認，還可以透過5G遠端操控機器人到周圍地區進行二次檢查，有效提升了工作效率，降低了工作風險。變電站之前1330個專案，人工巡檢需要3天，利用5G後，自動巡檢只需要1小時。
配電環節
5G促進配電實時化、柔性化
配電網是指從輸電網或地區發電廠接受電能，透過配電設施就地分配或按電壓逐級分配給各類使用者的電力網。簡單來說，配電網是就像電力四通八達的“毛細血管”，從主幹網上將電能接收下來，同時將電送到城市的街角巷尾百姓家中，咱們在路邊看到的電櫃等都屬於配電環節的裝置。
配電網作為電網的“最後一公里”，是主網與使用者之間連線的橋樑，直接面向用戶，成為保障和改善居民用電體驗的重要基礎設施，也是使用者對電網服務感受和體驗的最直觀物件。在“雙碳”政策下，配電網還承擔著新能源的併網的職責，簡單來說，就是將光伏發電、太陽能等新能源接入到電網，而不是隻靠從高壓線路“東送”過來的電能，由於新能源具有隨機性大、波動大等特徵，也就是新能源發電不穩定，發出來的電量時高時低，所以要想保證電網主網電壓穩定，就必須實時適配這種波動，實現所謂的“源網荷儲”的協同互動。
從配電網的職責來看，配電環節存在的難點主要有三個，第一是網路覆蓋範圍廣，巡線困難，配電網像“毛細血管”一樣存在城市的各個角落，這造成巡檢極其困難，既耗人力，又耗時間。第二是對故障的發現及隔離的響應速度要快，以便縮短使用者停電時間，同時還要能夠根據主網情況調節各個企業或使用者的用電情況，實現更細粒度的精準切負荷，就是如果電不夠用了，就將企業中大型或不重要的用電裝置給停了，從而保障整個網路電壓的穩定，所以有時候我們能看到電網公司給企業發的“停電通知單”。第三是新能源的接入，要保障新能源穩定、可預測的接入，保障新能源併網後主網電壓的穩定。5G就是為了解決這三個難點，實現了與配電網的融合，實現了5G+配電自動化、5G+差動保護、5G+自動巡檢、5G+源網荷儲等應用。
差動保護是電網安全的“保護者”，當故障發生時，差動保護就像電網“大腦”，可對故障第一時間作出判斷，實現故障隔離，保障電網安全。5G+差動保護使得電網解決了城市部署光纖難、鋪設成本高等問題，憑藉15毫秒以內的超低延時，精確運用差動保護技術快速隔離故障點，將故障隔離時間從秒級升級到毫秒級，使使用者側停電恢復零感知，將傳統人工1。2小時覆電縮減到1分鐘，使用者停電時間降低98%。
傳統配電網巡檢是當裝置出現故障，需要派人到現場檢查，耗時數小時甚至一天，透過5G在電力線路上安裝高畫質攝像頭，實現高畫質影片實時回傳，實時監控輸電線路下方各種隱患，相比標清監拍，可節省80%現場核查人力。
精準負荷控制是指在電網發生故障或電量不足時，精確切除電網內部分非重要負荷，保障電網的安全執行，是防止引發電網大面積停電的重要手段。利用5G通訊城域範圍內低於20ms的時延，對分佈在城市內的電力負荷進行精準調控，有效解決傳統光纖通訊方式下介面多，光纜敷設難度大、成本高等問題。
5G+分散式電源是利用5G低時延、大連線特性解決分散式電源排程通訊接入“最後一公里”的難題，可以實時採集分散式電源狀態資訊，同時可以反向控制分散式電源接入主網，這樣有效地解決分散式電源光纖部署不方便，解決可再生能源分散式電站分散、點多、量大等問題，形成電網對分散式電源的群調群控能力。
用電環節
5G促進用電互動實時化
用電環節呢，其實就是咱們大家使用電器具消耗電能的環節，是電力環節的最後節點，我們在日常生活中到處可見的都屬於用電環節，比如家裡用的日光燈、計算機、空調、洗衣機、冰箱等。
用電環節主要是電網企業與使用者互動的直接介面，因此整個用電環節未來發展趨勢是實現使用者用電的互動實時化，實現使用者智慧家居，完成使用者用電“用的清楚，使得明白”。
在用電環節，利用5G大連線特性，可以將實時採集使用者用電資訊，將使用者用電資訊收集粒度由每天降低到15分鐘，甚至更低粒度，這樣就能夠知道使用者什麼時間用電多，什麼時候用電少，未來還能知道家裡電器用電資訊等，這樣就能根據不同時間實現動態實時電價，同時透過5G還能與使用者的實時互動，提供更多的用電擴充套件服務。
用一句話來形容5G與電網的融合，那就是“5G好像催化劑，在加速電網各種業務的轉變，積小成大，未來的電網將更會變得更加智慧，更加綠色”。
END
作者：少語
責編/版式：範範
稽核：申晴
監製：劉啟誠
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