能源行业尤其是电力行业的科技创新，事关能源结构的调整以及国家能源安全。如何通过科技创新，聚焦“双碳”目标加快电力企业数字化转型与改革创新，走出一条数字经济和能源经济融合发展之路？近日，记者一行来到浙江，实地走访，探看浙江移动携手国家电网打造5G+智慧电力最佳应用示范。
浙江电网面临
“源、网、荷、储”四方面新挑战
2021年，浙江电力负荷屡创新高，单日最大用电突破1亿千瓦，超过德法等发达国家，急需构建多元融合高弹性电网，将“源随荷动”向“源荷互动”发展新模式转变，急需探索公网无线通信代替电力有线通信的方案，以满足电力调度、电网平衡，对源网荷储海量资源的敏捷响应、精准控制需求。
据介绍，目前浙江电网主要面临“源、网、荷、储”四方面挑战。源，化石能源机组占比持续下降，新能源、外来电占比不断上升，电网调节能力不断被稀释；网，安全红线不断箍紧，刚性指标带来高冗余，调节能力被制约；荷，调控局限在主网一级，配网处于忙调状态，电网海量资源处于沉睡状态；储，电源储能配置少，用户储能难利用，电网储能缺乏强有力政策支持。
为此，国网公司2021年3月发布“双碳”行动方案，指出“推进网源协调发展和调度交易机制优化，着力做好清洁能源并网消纳。”国网浙江电力公司2021年年中会议强调要“以能源互联网省域领先实践为目标，多元融合高弹性电网为路径，源网荷储协调互动为关键举措，形成‘需求侧响应为主，有序用电为辅，可中断负荷保底’的电力供应保障体系。”
国网浙江电力公司全力打造省域多元融合高弹性电网，但面临巨大挑战：一是业务点面广，浙江10余万平方功率内涉及百万量级终端，二是生产控制类业务对网络安全可靠性要求极高。综合来看，5G是打通电力专网最后一公里的最优选择。2021年3月，国网浙江电力正式启动《5G公网电力应用示范工程》。
2021年以来中国移动浙江公司和国网浙江电力公司深入合作，创新5G切片的商务模式，建设覆盖浙江全省的5G电力专网，并落地了一批以5G技术为基础的智慧电力应用，实现配电高度自动化、提升电力业务效率，打造了5G+智慧电力的典型示范，为响应“双碳”目标的达成、推动电力行业高质量发展提供强有力支撑。
“软、硬”切片支撑电网5G业务规模商用
众所周知，电网是一个复杂的系统，在发电端，风能、太阳能等新能源不断接入；在用电端，充电桩、智能家居等应用也在不断增加……要驾驭这么一个复杂的电网，需要提升对电网状态的监测、处理能力，加强对电力系统的保护与控制，做好用电的需求侧响应。从这一要求出发，浙江移动联手国网浙江电力公司基于中国移动BAF体系，创新完成5G硬切片、5G软切片商务模式，全面打造安全、可靠、灵活、高效的通信网络支撑高弹性电网建设工作，加速电网从“源随荷动”向“源荷互动”的模式发展。
“浙江有上百万的终端分布在浙江10.5万平方公里土地上，点多面广，尤其是控制类终端，对通信接入安全要求很高。”国网浙江电力公司工作人员介绍，“以杭州萧山区为例，配网柱上开关共有上万个，若全使用光纤通信需新铺设数万公里管缆，成本极高。而利用4G公网，不能满足国网对控制类业务的安全要求。自建无线专网，产业链又无法支持。而目前5G正好是打造电力专网的最优选择。”
据了解，中国移动浙江公司全面落实贯彻集团公司5G SA网络建设部署，目前5G基站规模全国领先，省内已开通4.8万站以上，实现乡镇以上5G覆盖，并已开展5G SA网络规模应用。浙江移动良好的5G覆盖能力以及在5G切片技术应用方面的创新能力，为5G+智能电力项目的开展奠定了良好的基矗
“这是一个充分展现5G属性的示范性行业应用，对5G网络的覆盖、性能以及技术创新能力具有很高的要求，公司上下专门成立攻坚小组，联合多个部门骨干，实现了多项5G电力应用的技术突破，也打造了清晰合理的5G切片应用的商业模式，在全国范围起到较好的示范效应，预计到2023年底接入终端将突破2万台，其中大部分都为控制类终端。”中国移动浙江公司工作人员说。
5G解开光缆束缚，实现配电自动化
5G电力专网具有端到端、安全隔离、按需定制等优点，依托5G网络广连接、大带宽、低时延的技术特点，成为助力5G智慧电力发展的“黑土地”。
配电网作为电网的“最后一公里”，是主网与用户之间连接的桥梁。在“双碳”政策下，配电网还承担着新能源的并网的职责，由于新能源具有随机性大、波动大等特征，要想保证电网主网电压稳定，就必须实时适配这种波动，实现所谓的“源网荷储”的协同互动。而5G与配电网的融合，真正实现了5G+配电自动化、5G+差动保护、5G+自动巡检、5G+源网荷储等应用。
值得一提的是，在浙江移动的技术助力下，杭州萧山供电公司钱江供电所正式实现了基于5G专网的架空线一二次融合智能开关远程遥控。
据了解，融合智能开关的遥控操作，一直是电力维护工作的重点和难点。原来只能通过运行人员现场操作，从钱江供电所赶到现场要开车30分钟以上，再加上工作人员还需要穿戴安全器具和登杆，整个过程需要一个小时。而通过5G进行开关远程遥控，大大提高了工作效率，也降低了现场人员高空作业的危险性。
据悉，浙江移动通过技术攻关，将配置5G模组的配电自动化终端接入5G专网，并通过专门的边缘计算平台实现指令的处理调度，确保客户平台数据不出园区，与公网安全隔离。在计划作业时，调度员可以远程控制开关，无需再赴现场；在处理故障时，调度员可以通过遥控精准隔离故障，真正实现故障区域准确隔离和非故障区域恢复，实现提速增效。
此外，为保障2022年杭州亚运期间超高供电可靠性及全绿电供应，今年1月，国网杭州供电公司提出打造泛亚运5G能源互联示范区。中国移动浙江公司围绕杭州泛亚运示范区约280平方公里，通过核心网UPF下沉及端到端硬切片部署形式，组建高安全高可靠的5G电力专网，并实现10余项5G电力应用场景落地。
目前，通过5G电力专网，国网浙江电力公司实现了首个百万千瓦秒级可中断负荷终端安全接入工程，调节的负荷规模已达到200万千瓦，在全省的发电、输电、配电环节实现各地配网自动化三遥、配网差动保护。
无人机线路巡查，智慧电力迈向无人化
电力巡检是输电环节最大的痛点，传统的巡线模式需要工人爬到输电线路上“走钢丝”，翻山越岭的来检查设备或线路的状态。一般一人一天只能完成2~3个铁塔的巡视工作，不但工作量大，效率低，而且工作危险。随着5G智慧电力的到来，工作人员爬高塔、跑电站的日子也将渐行渐远。
随着机巢门打开，无人机慢慢升起，螺旋桨呼呼作响，无人机迅速爬升，按照既定航线飞向巡检点，杆塔上绝缘子、导地线等细节一一被高清摄像头精细化抓拍，并通过5G网络实时回传至智慧运检管控应用群。一旦识别安全隐患，无人机自动触发处理机制，第一时间消除隐患，简直是“慧眼如炬”。
这就是浙江移动宁波分公司与国网宁波供电公司共同开发的5G+无人机自主巡检应用。据悉，早在2019年，宁波移动便与国网宁波供电公司合作开展全国首个电力5G+无人机自主巡检应用试点，并在杭州湾新区建成全国首个“5G网联无人机”自主巡检示范基地。
在杭州湾新区，同一通道内线路密集，施工危险点多，需要投入大量的人力进行巡视驻守的特点。宁波移动与宁波国网选取杭州湾新区5座变电站布置机巢，制定了13条自主巡视航线，实现该区域473.6公里线路和760基杆塔的无人机自主巡视作业。
“基于三维建模技术的基础数据管理系统，可以为各巡检对象建立数字化档案，针对性制订关键部位精细化巡检策略，整体效率有效提升9倍。”宁波移动工作人员向记者介绍。目前，通道、树障、杆塔精细化机巡效率较人巡效率分别提升约5倍、3.5倍和4倍。
“传统无人机与控制台之间主要采用2.4G公共频段的WIFI或厂家私有协议通信，有效控制半径小于2公里。而利用5G高速移动切换的特性，无人机能在相邻基站切换时保障业务连续性，从而实现自主对具体杆塔、线路等关键部位进行精细化巡检，拍摄的4K高清视频将实时回传至人机协同管理平台，智能分析系统快速找出故障隐患点，自动触发干预机制，同步将问题点信息和相关指令传送至飞管平台，进一步推进工作闭环、生产力解放。”宁波电力工作人员说。
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作者：孟月
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