未来5G与能源的深度融合研究

 

当前，以AI为代表的智能化技术正在掀起第四次工业革命的浪潮，以5G为代表的移动通信技术正在与AI、大数据紧密结合，开启一个万物互联的全新时代。无论是德国提出的工业4.0，还是中国制造2025，应对新一轮全球竞争所采取的国家战略都需要借助网络连接来实现。如果说电力是工业化的血液，那么网络连接就是工业化的神经。5G网络不仅能给我们带来更好的带宽体验，而且背负着一个重要的使命——使能垂直行业（empower vertical industries），以超高带宽、超低时延以及超大规模连接改变垂直行业核心业务的运营方式和作业模式，全面提升传统垂直行业的运营效率和决策智能化水平。

 

作为典型的垂直行业的代表，能源电力行业对通信网络提出了新的挑战。随着分布式能源接入、电动汽车服务、用电信息采集、配电自动化、用户双向互动等业务快速发展，各类电网设备、电力终端、用电客户的通信需求爆发式增长，迫切需要实时、稳定、可靠、高效的新兴通信技术及系统支撑，提升能源行业信息化、智能化水平，为经济社会发展提供可靠的用能保障。

 

在此背景下，能源电力行业与5G网络的深度结合必将推动能源行业安全、清洁、协调和智能发展，真正实现清洁能源替代和电能替代的核心战略的落地，从而为智能化工业革命提供坚实的基础，助力中国制造2025达成既定目标。

 

 

 

5G网络是英文"5th-generation"的缩写，意指第五代移动网络通信技术。与传统意义上的通信网络（2G、3G、4G还有Wi-Fi）有所不同，5G网络是一个全面深入的融合网络技术，代表着对现有技术的融合以及新技术集成接入后的总称。5G融合网络通过移动通信技术的不断革新发展和更高标准的制定达到无线网络系统中各个成员的高级别新目标，满足人们对于移动通信网络更高层次的需求，使人与人、人与物、物与物更加安全、快捷、高速地连接在一起。

 

5G网络拥有体积小、速度快、功能强大、可靠性高等特点，运用范围广泛，覆盖能力广阔。和4G网络相比，5G速率更高（eMBB），容量更大（mMTC），时延更低（URLLC）。5G网络以4G网络良好的技术架构为依托，使用大规模天线传输高频信号，在低频段进行信息传输。相对于4G网络最高每秒150Mb的传输速度，5G网络将达到15Gb每秒。5G网络的大容量将在广域物联网的发展中起到关键作用，使得物联网中各个节点通信成本变低，使得节点自身的生存周期得到极大提升。初代技术LTE网络有效提升了网络速率，并把网络时延降低到了100ms以下，为高要求的应用、高精度的工作提供了可能。

 

5G解决方案的提出并非是简单地在4G基础上功能拓展，更大区别在于万物互联。随着网络承载能力的加强，5G的发展完善不仅使通信网络朝着更加智能化、广带化、泛在化、融合化、绿色节能化的方向发展，而且将通信行业与其他行业相互连接，提高智能环境，为工业制造、媒体、娱乐、医疗、汽车、交通、能源领域等多行业的转型升级提供新型和增强的技术支持。

 

 

 

近年来，在国际标准化组织以及各国政府与运营商的努力下，5G标准化进程不断加速，中美日韩及欧洲等国家和地区5G频谱规划相继出台，全球大多数主流运营商已经开始布局和部署5G网络。

 

2017年12月，在国际电信标准组织3GPP RAN第78次全体会议上，5G NR首发版本正式冻结并发布。这是全球第一个可商用部署的5G标准，意味着5G结束学术讨论期进入市场化商用的新阶段。值得一提的是，中国移动作为唯一报告人和协议主编，领导完成了5G空口场景和需求研究项目，输出5G空口技术纲领性文件，后续所有技术研发和标准化均以此文件为准绳。

 

全球半导体联盟（GSA）发布的《Evolution of LTE to 5G report》显示，截至2017年9月，全球49个国家的103个运营商正在计划或部署5G技术研发，至少23个国家的32个运营商宣称已经开始部署5G/Pre5G网络。下图中显示了各国运营商发布的最早5G网络部署时间。如图所示，5G已经成为全球争夺的新焦点，欧美日韩等发达国家积极布局5G，抢占5G发展主导权，争取在新一轮的国际竞争中占据优势地位。

 

资料来源：TDIA，2017年10月

 

 

早在2016年，美国政府就对5G网络的无线电频率进行了分配，计划在2018年实现全面的商用。当时美国政府也向电信公司提供了资助，在四座城市进行5G的先期试验。2018年3月，特朗普政府正式签署5G法案，加快美国5G网络建设进程。截至目前，美国四大电信运营商均已有明确的5G部署第一阶段计划。其中，Verizon和AT&T计划于2018年推出有限的移动5G服务，T-Mobile和Sprint则计划于2019年年初启动商用5G服务。

 

2016年7月，欧盟发布《欧盟5G宣言——促进欧洲及时部署第五代移动通信网络》，将发展5G作为构建"单一数字市场"的关键举措，旨在使欧洲在5G网络的商用部署方面领先全球。2016年11月，欧盟发布了欧洲5G频谱战略。2017年12月，欧盟确立了5G发展路线图，该路线图列出了主要活动及其时间框架。通过路线图，欧盟就协调5G频谱的技术使用和目的以及向电信运营商分配的计划达成了一致。2020年欧盟各个成员国将至少选择一个城市提供5G服务。到2025年，各个成员国将在城区和主要公路、铁路沿线提供5G服务。

 

英国将5G研究和发展作为争夺未来工业4.0制高点的战略举措，早在2012年就建立了5G创新中心5GIC。2017年3月，英国发布《下一代移动技术：英国5G战略》，从应用示范、监管转型、频谱规划、技术标准和安全等七大关键发展主题明确了5G发展举措，旨在尽早利用5G技术的潜在优势，塑造服务大众的世界领先数字经济。英国政府计划创建5G创新网络，以试用和演示5G应用，并计划于2018年初完成端到端5G试验，从2018～2019年起推广测试。

 

韩国发布的5G国家战略提出拟投入1.6万亿韩元（约合14.3亿美元），相比全球其他国家计划在2020年实现5G商用化的目标，韩国则更早地开展了实践行动。2018平昌冬季奥运会上，韩国实现了5G首秀，由韩国电信运营商KT联手爱立信（基站设备）、三星（终端设备）、思科（数据设备）、英特尔（芯片）、高通（芯片）等产业链各环节公司全程提供的5G网络服务，成为5G全球首个大范围的准商用服务。

 

与韩国冬奥会相似，2020年东京奥运会以及残奥会也成了日本发展5G的重要助力。为配合2020年东京奥运会和残奥会的举办，日本三大移动运营商NTT DoCoMo、Softbank、KDDI计划于2020年在东京都中心城区等区域率先提供5G服务，并用此后的3年时间将5G商业利用范围逐步推广至日本全境。

 

 

我国政府、企业、科研机构等各方高度重视前沿布局，力争在全球5G标准制定上掌握话语权。目前，我国位于全球5G产业第一梯队，并在5G标准研发上具备了引领全球的实力。

 

政府层面，顶层前沿布局已逐步展开，明确了5G技术突破方向。一是我国从国家宏观层面明确了未来5G的发展目标和方向。《中国制造2025》提出全面突破5G技术，突破"未来网络"核心技术和体系架构；《十三五规划纲要》提出要积极推进5G发展，布局未来网络架构，到2020年启动5G商用。2013年，工信部、国家发改委和科技部组织成立了"IMT-2020（5G）推进组"，推进组负责协调推进5G技术研发试验工作，与欧美日韩等国家建立5G交流与合作机制，推动全球5G的标准化及产业化。推进组陆续发布了《5G愿景与需求白皮书》《5G概念白皮书》等研究成果，明确了5G的技术场景、潜在技术、关键性能指标等，部分指标被国际电联（ITU）纳入到制定的5G需求报告中。为加速和引导我国信息产业发展，国家发改委于2017年12月印发了《关于组织实施2018年新一代信息基础设施建设工程的通知》，将5G规模组网建设及应用示范工程作为国家新一代信息基础设施建设工程重点发展领域之一。二是依托国家重大专项等方式，积极组织推动5G核心技术的突破。国家"973"计划早在2011年就开始布局下一代移动通信系统。2014年国家"863"计划启动了"实施5G移动通信系统先期研究"重大项目，围绕5G核心关键性技术，先后部署设立了11个子课题。2016年"新一代宽带无线移动通信"国家科技重大专项，全面启动了我国5G技术研发试验，目前已完成第一阶段测试，各关键技术均通过验证。2017年国家科技重大专项中有三项与5G相关的研发项目。根据计划时间，2017～2018年我国将全面推进第二阶段、第三阶段的5G技术研发试验。综上，我国5G网络发展以政府为主导，以国家重大科技专项为依托，由IMT-2020推进组负责具体研究推进。

 

企业层面，国内5G技术研发试验进展良好，国内领军企业已赢得先发优势。截至目前，我国在北京怀柔已经规划了30个站规模的5G外厂建设，华为、中兴、大唐、爱立信、诺基亚贝尔5家系统厂商共同完成了15个站的建设工作，有力支撑了5G研发技术的试验，也加速了产业链的合作与技术的成熟。2018～2020年，中国计划推出5G产品研发试验，并于2019年展开5G试商用，2020年实现5G规模商用。同时，华为、中兴、大唐等国内领军通信设备企业高度重视对5G技术的研发布局，在标准制定和产业应用等方面已获得业界认可。中国移动、中国联通、中国电信等电信运营商作为IMT-2020推进组创始成员和核心成员，积极推动中国5G发展。2017年以来，中国移动在北京、上海、广州、苏州、宁波5个城市启动5G试验，推动平台架构成熟，中国移动5G试验网已经全面启动，稳步向5G商用迈进。2018年，中国联通将在5～6个城市进行5G系统组网验证，2019年扩大5G试验的城市数量和基站规模，预计在2020年进行更大规模的面向商用的5G网络部署。目前，中国电信5G创新示范网试验启动城市包括兰州、成都、深圳、雄安、苏州、上海6个城市，每个城市6～8站，目前主要测试3.5GHz频段的无线组网能力和方案验证。同时，中国电信联合垂直行业合作伙伴，合作研发5G创新示范应用，建立5G联合开放实验室，与合作伙伴共同打造5G生态链。

 

 

近年来，能源行业积极实施"互联网+"战略，全面提升行业信息化、智能化水平，充分利用现代信息通信技术、控制技术，实现智能设备状态监测和信息收集，激发新型作业方式和用能服务模式。随着各类能源业务的快速增长，电网设备、电力终端、用电客户迫切需要通过最新的通信技术及系统支撑，满足爆发式增长的通信需求。5G技术将支持能源领域基础设施的智能化，并支持双向能源分配和新的商业模式，以提高生产、交付、使用和协调有限的能源资源的效率。可再生能源、电动汽车、电网通信、智能电网等领域将成为5G在能源行业的重点应用场景。

 

 

在过去传统的供电模式下，一般通过大型的热电站及水电站来满足人们的用电需求。而如今为应对全球变暖和实现可持续发展，可再生能源发电得到了长足的发展和普及，太阳能、风能等各种可再生能源发电站越来越多，这使得供电和用电模式变得更加多元。同时，可再生能源发电的大量并网将给电网运行、管理带来新的挑战：一方面，可再生能源发电的间歇性、随机性特点，给电网功率平衡、运行控制带来困难；另一方面，分布式能源的深度渗透使配电网由功率单向流动的无源网络变为功率双向流动的有源网络。

 

可再生能源发电等新型分布式电源是一种建在用户端的能源供应方式，可独立运行，也可并网运行。分布式电源接入是电网发展中不可缺少的重要环节。分布式电源集成到电网中可带来巨大的效益，除了节省对输电网的投资外，还可提高全系统的可靠性和效率，提供对电网的紧急功率和峰荷电力支持，此外还为系统运行提供了巨大的灵活性。而过去传统配电网的设计并未考虑分布式电源的接入。在并入分布式电源后，网络的结构发生了根本变化，从原来的单电源辐射状网络变为双电源甚至多电源网络，配网侧的潮流方式更加复杂。用户既是用电方，又是发电方，电流呈现出双向流动、实时动态变化。因此，配电网急需发展新的监控和通信系统，实现分布式电源运行监视和控制，增加配电网的可靠性、灵活性及效率。

 

以分布式光伏为例。随着分布式光伏的迅猛发展，光伏电站海量信息采集、现场设备监控、远程诊断运维等业务对通信网络传输能力提出了更高要求。5G通信具有高速率、高安全、全覆盖、智能化等特点，可有效地解决分布式光伏电站分散、点多、量大等问题。5G技术对光伏云网带来的最大变化是数据传输速率与质量的大幅提升，这能够有效解决光伏云网所面临的用户数量激增、海量分布式数据难以采集、广域覆盖难以保障等难题。通过5G技术，可为光伏云网数据采集、运行监控、电费结算等不同属性业务提供隔离独享的网络切片，保障不同业务的差异化需求与服务质量，确保光伏云网更加高效安全可靠地实现个性化、智能化等综合服务。

 

 

2018年3月12日，河北省涞水县南郭下村的分布式光伏扶贫电站，正式实现了5G通信链路的全面打通，该电站发电量、功率、转化率等信息成功以100G每秒的速度远程传输到国家电网分布式光伏云网主站，这意味着5G技术在光伏云网首次成功试运行。此次5G技术在光伏云网的率先成功应用，将有助于整合光伏全产业链资源，提升光伏产业全社会参与度，打造开放、共享的分布式光伏行业新业态，助推国家电网综合能源服务战略落地及国家清洁能源健康快速发展。

 

 

在电动车领域，5G技术同样具有广阔的应用前景。汽车和越来越多的行走机械的动力由燃油转向电力已无悬念。电动车是未来能源系统中一个重要的基本单元，充电桩是一个重要的基础端口，也是连接新能源与电动车两个万亿级市场的结合点。

 

随着电动车的快速发展，电动车充电容量需求巨大。据报道，2030年电动车保有量将达到1亿辆，车载动力电池的功率将超过10亿千瓦，相当于50个三峡电站；2040年电动车保有量将达到2亿辆，车载动力电池的功率将超过20亿千瓦，相当于100个三峡电站。若再考虑退役动力电池，2030年动力电池功率还将增加2亿千瓦。为更好地对需求侧进行管理（例如削峰填谷），用电管理可以采用新的模式。比如，电动车充电可以由传统的在设备接通时用电，变为充电时间可选的互动式用电。

 

5G网络拥有超高速率，下行速率可超过20Gbps，上行速率超过10Gbps。同时支持每平方公里内至少100万台设备连接，实现千亿量级容量的连接。5G是电动车发展的最后一个制约因素，将推动电动车完成从"诺基亚"到"苹果"的华丽跨越。

 

 

电动汽车主要的问题是充电桩等基础设施不发达，开具账单和支付费用都较为困难。德国莱茵能源公司结合移动通信技术、区块链技术在电动汽车充电和支付系统流程简化方面进行了积极的探索。2016年，莱茵能源公司旗下的Innogy公司推出Share&Charge区块链平台，以方便司机处理与电动汽车相关的操作，如寻找充电站、（利用智能合同）支付费用等。除了在德国推广外，在Innogy和美国公司eMotorWerks的共同倡议下，美国也启动了Share&Charge平台。在Innogy的参与下，德国建立起由100个自动充电站组成的电动汽车充电网。此外，Share&Charge还拥有其他发展空间，比方说，允许用户自建充电站。

 

 

当前，电力用户用电信息采集业务主要用于计量，数据传输业务规模小、频次低，呈现出上行流量大、下行流量小的特点。现有的通信方式主要包括无线网和光纤传输方式，各类用户终端采用集中器方式，目前主站为省级公司集中部署。

 

业务增长将带来用电信息数据准时、实时上报的新需求。同时，终端数量级进一步提升。未来的用电信息采集将进一步延伸到家庭，能够获取所有用电终端的负荷信息，以更精细化地实现供需平衡，引导合理错峰用电。例如当前欧美等国已经在实行的电价阶梯报价机制，需要实时公示通知电价，以便用户能够按需预约采购。

 

5G通信网络可以为电力用户用电信息采集提供海量接入和准时实时数据上报的强大技术支持，协助系统完成电力用户用电信息的采集、处理和实时监控，实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。

 

 

韩国电信不仅通过电信服务来迎接5G时代，还积极推动诸如能源、汽车制造、农业、医疗等其他行业的融合。例如，韩国电信正在提供"KT-MEG"（微电网）服务，即通过通信网络自动地远程管理成千上万客户的电力使用。基于大数据分析的用量预测能够帮助提高电厂的生产效率。

 

 

智能电网建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的智能化。未来电网业务将朝着多样性、高可靠性和超低时延性的方向发展，这就需要网络相互隔离、功能灵活可编排，并且具备极致能力。泛在、实时、安全、高效的通信网络是电网智能化的重要保障。5G技术创新电网新型作业方式和服务模式，实现电网更加精确的负荷和供电调整，为电网提供更加实时、可靠、高效的通信网络支撑，从而使得电网运营更智能、电网企业更智慧、电力用户更便捷。

 

 

配电自动化是集计算机技术、数据传输、控制技术、现代化设备及管理于一体的综合信息管理系统，其目的是提高供电可靠性，改进电能质量，向用户提供优质服务，降低运行费用，减轻运行人员的劳动强度。目前仍大量应用的配电系统或采用自动化开关设备，或应用通信网络、馈线终端单元和计算机网络，即使增加了自动控制功能，自动化程度依旧较低。当前主流的集中式配电自动化方案，其通信系统主要传输数据业务。随着电力可靠供电要求的逐步提升，要求高可靠性供电区域能够实现电力不间断持续供电，将事故隔离时间缩短至毫秒级，实现区域不停电服务，则对集中式配电自动化中的主站集中处理能力和时延等提出了更加严峻的挑战。

 

应用5G技术后，通过各终端间的对等通信，可进行智能判断、分析、故障定位、故障隔离以及非故障区域供电恢复等操作，从而实现故障处理过程的全自动进行，最大可能地减少故障停电时间和范围，使配网故障处理时间从分钟级提高到毫秒级。因此，建立在5G网络基础上的智能分布式配电自动化将成为未来配网自动化发展的方向和趋势之一。

 

 

电力负荷控制是落实用电负荷管理的技术手段，其原理就是跟踪检测用电负荷的大小，当负荷超过所设定的负荷定值时，先报警提示，后跳闸切断负荷。传统配网由于缺少通信网络支持，切除负荷手段相对简单粗暴，通常只能切除整条配电线路。从业务影响、用户体验等角度出发，希望尽可能做到减少对重要用户的影响，通过精准控制，优先切除可中断非重要负荷，例如电动汽车充电桩、工厂内部非连续生产的电源等。

 

通过5G网络支持，采用基于稳控技术的精准负荷控制系统，控制对象可精准到生产企业内部的可中断负荷，充分满足电网紧急情况下的应急处置需求，同时仅涉及经济生活中的企业用户，且为用户的可中断负荷，将经济损失、社会影响降至最低。

 

 

2018年1月，中国电信、国家电网和华为联合发布《5G网络切片使能智能电网》产业报告。该报告是运营商与垂直行业在5G应用领域实质性合作的标志性成果，首次从"5G切片+智能电网"视角出发，阐释了智能电网在发展过程中遇到的挑战、5G网络切片在智能电网的潜在应用场景以及方案分析，并逐一探讨和分析不同业务场景下的业务特征和技术指标要求，用5G网络切片技术为电网智能化运营新模式提供技术保障。根据电网不同业务场景需求，5G核心网提供差异化能力的网络切片以满足电网新兴业务通信需求。同时，5G网络切片可以实现全过程网络资源可见、可控、可管，对电网公司来说5G网络切片应用成本大幅降低，能够更好地促进智能电网的应用创新。本次报告的发布标志着运营商与电力行业在5G领域的合作进入新的阶段。下阶段，三方将继续深度合作，针对典型业务场景进行解决方案设计，在电网实际业务环境中进一步验证5G网络切片能力，并提升切片能力的易用性。

 

 

5G网络可支持多种能源用例，创造新业态新模式。5G技术对能源行业具有广泛而深远的影响力——从行业的设施规划、资源整合、投资变化和数字化水平，到行业升级转型，甚至引发能源领域的深层次变革。基于5G技术的支撑，能源与通信行业的融合发展进一步加强，电力与通信基础设施的资源整合共享成为一种趋势，能源行业信息通信技术资本加速深化，并且向数字化转型升级的趋势愈发明显。

 

 

5G网络要及时、大规模部署，建设成本和维护成本是运营商面临的巨大挑战。未来5G基站数量将是4G的数倍，电网公司拥有千万级规模的杆塔资源，相当一部分可满足通信设备挂载要求。凭借基础设施资源优势，能源电力行业已率先涉足通信基础设施共建共享。电力行业积极向通信行业开放输电杆塔，支持通信基站建设，成为跨行业基础设施资源共享的新模式。同时，通信行业利用丰富的通信站址资源及基于物联网+互联网的信息化运营平台，为电力杆塔信息监控、电力无线专网建设等提供有效支撑服务。

 

"电力塔"和"通信塔"跨行业资源共享，对于通信行业而言，能够提高通信基站建设效率，降低建设成本，缩短施工周期，降低投资风险，快速满足5G网络部署要求；对于电力行业而言，可以促进电网企业盘活资源和提高资源利用率，实现电力塔的功能延伸，有利于国有资产保值增值和放大功能；对社会公共资源而言，"一塔（杆）多用"能够有效减少新增通信铁塔基站占用土地资源及其对环境的影响，避免重复建设、重复投资，成为践行国家绿色发展、协调发展理念的典范。

 

这种盘活存量资源、充分共享社会基础设施的模式属于真正意义上的共享经济，将对能源行业基础设施共建共享产生深远影响，并为国内跨行业间的资源整合共享提供范例，是最值得大力倡导的模式。后续，电力行业和通信行业将进一步探索更广泛的合作方式，实现优势互补、合作共赢。

 

 

2016年9月，美国电信巨头AT＆T宣布了一项名为AirGig的网络覆盖计划，该项目将毫米波与电力线结合起来，沿着电力线传送毫米波信号，也就是利用现成的电力基础设施共享来部署5G固定无线网络。

 

2017年7月，日本东京电力公司（TEPCO）宣布支持5G建设，向运营商开放电力铁塔以安装5G基站和天线设备等。从合作伙伴关系看，TEPCO的愿景显然不只是为运营商提供基站站址和通信铁塔，而是以未来5G网络基础设施共建共享为长远目标。

 

2018年4月，国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司分别与中国铁塔股份有限公司签署战略合作协议，开启"共享铁塔"的全新合作模式。根据协议，两大电网公司输电铁塔将向中国铁塔公司开放，实现资源共享，同时将在通信业务服务、智能电网建设等方面开展更广泛的合作，这标志着我国电力、通信两大行业间资源共享取得突破性进展。

 

此前，南方电网公司所属云南电网公司与中国铁塔股份有限公司云南省分公司签订《共享铁塔合作协议》，在全国率先推广"共享铁塔"。国家电网公司、南方电网公司还在福建、海南、湖北等地，与中国铁塔公司共同开展了电力与通信基础设施资源共享可行性研究与应用。目前，已利用电网公司110kV、220kV和380kV高压电力塔建成宏基站49座、小微站356座。试点基站自投入运行以来，电力铁塔和通信基站均运行良好，共享技术可行，安全有保障，电力线路电磁场不会对通信设备造成影响，上塔通信设备对电力塔无安全隐患。

 

据中国铁塔公司统计，新建一座地面通信塔塔体及基础平均造价14.2万元，占地30平米。利用已有的电网铁塔杆体进行基站建设，平均每个站可缩短建设周期约60天。初步测算，2018年云南电网公司可匹配共享上千座铁塔、杆体资源用于加建通信基站，可节约土地资源，减少钢材、混凝土消耗，降低重复建设成本，具有较高的经济效益和社会效益。

 

 

5G是经济社会数字化转型的关键使能器。未来，5G与云计算、大数据、人工智能、虚拟增强现实等技术的深度融合，将连接人和万物，成为能源行业数字化转型、智能化升级的关键基础设施。一方面，5G将为用户提供各种更加身临其境的业务体验，促进人类交互方式再次升级。另一方面，5G将支持海量的机器通信，以智能电网、智慧城市等为代表的典型应用场景与移动通信深度融合，预期千亿量级的设备将接入5G网络。更重要的是，5G还将以其超高可靠性、超低时延的卓越性能，引爆能源行业诸多垂直领域的应用。

 

随着5G技术的引入和网络部署的临近，无处不在的网络正在为能源行业带来各种应用的新变革。预计5G网络将大大提升联网产品的价值，因为智能设备有可能实现远程监控、使用跟踪、自动修复以及新的交互模式等新服务，同时为数据和内容的传送、管理和响应提供大量机会。无论是可再生能源发电、分布式电源、储能、电动车、电网以及各种能源的流动管路等能源硬件设施，还是能量管理系统、监控系统、交通运维系统等能源软件设施，都将提高网络连接性能，并大幅增强运营支持能力，从而加速实现5G和能源互联网的真正融合。

 

5G技术与能源行业的融合将促进能源业务应用创新、能源终端产品创新，并带动能源互联网相关消费，有效促进可再生能源、电动汽车、电网通信、智能电网等垂直领域应用的发展。作为能源行业智能化升级的关键基础设施，5G技术将渗透到能源行业生产、消费、销售、服务等各个环节，推动研发、设计、营销、服务等环节进一步向数字化、智能化、协同化方向发展，实现能源领域全生命周期、从线上到线下、从消费到生产的全价值链的智能化管理。

 

 

能源互联网是一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及市场深度融合的能源产业发展新形态，具有设备智能、多能协同、信息对称、供需分散、系统扁平、交易开放等主要特征。5G技术具备高速、实时和海量接入等特点，将进一步促进能源互联网扁平化、协同化、高效化和绿色化。工信部电信研究院2017年6月发布的《5G经济社会影响白皮书》显示，到2030年，我国能源互联网行业中5G相关投入（通信设备和通信服务）预计将超100亿元。

 

5G对能源行业的投资拉动作用主要体现在两个方面。一是5G技术在能源行业的大规模产业化、市场化应用，必须以网络设备的先期投入作为先决条件，对5G网络及相关配套设施的投资，将直接增加能源行业的资本规模，推动能源行业发展。二是5G的低时延、高速率、低成本等特性将吸引能源行业扩大与5G相关的技术、产品、人力等形式资本的投入，加大信息通信技术资本的比重，提升能源行业数字化水平，提高投入产出效率，进而促进技术进步和生产效率提升，实现能源行业结构优化。

 

 

为充分释放5G发展潜能，并依托5G先导优势加速能源行业实现数字化转型升级，进而提升能源企业综合竞争力，建议能源企业紧紧把握5G发展窗口，大力加强能源行业与5G的融合创新研究，积极拓展5G业务的能源应用领域，及时对能源与5G做出跨产业融合的多元化战略反应，同时高度重视自身信息安全体系的构建，加大对网络安全相关技术和应用的资金投入。

 

 

在如今正值崛起的数字经济中，主要的经济部门正由彼此融合的计算机、通信和内容产业所构成。在当前这个融合的时代，基于5G技术的支撑，计算机、通信和内容产业将会发生许多结构性变化，引发产业领域的深层次变革，跨行业的融合发展进一步加强，新型信息化和工业化深度融合。能源行业与5G的跨产业融合将在设施规划、技术创新、结构升级的共同作用下得以实现，能源、通信领域具有重要影响力的领军企业也将以此为契机，加强跨产业合作，进入和退出某些特定的行业和业务领域。

 

面对产业融合挑战，能源企业已无法视野狭隘，只关注自己原有的市场和资源，而是需要以开放的态度拥抱融合，对规制和技术变化做出及时的战略调整，通过多元化的投资进入相近产业，依靠自身资源基础更高程度地融合多元化活动，为实现规模经济和范围经济做出跨产业融合的多元化战略反应。

 

 

每当国家机构、金融体系的网络安全受到挑战，包括能源行业燃料动力综合体在内的工业各个领域网络安全也会笼罩在阴影当中。下图显示了美国2016财年（2015年10月～2016年9月）国内各企业工控系统网络安全事件的数量和结构，在所有290起网络安全事件中有66起发生在能源行业的燃料动力综合体企业中。

 

资料来源：ICS-CERT

 

美国2016财年经济各领域工控系统的网络安全事件统计

 

5G的云化、虚拟化技术能够满足移动网络海量数据的需求，为用户带来丰富业务的同时，对数据隐私和安全保护的要求也显著提高。5G的传送速率高、业务多样，更容易被黑客找到移动终端的漏洞并发动攻击。一旦漏洞被攻破，后果将不堪设想。来自信息安全软件提供商的数据显示，在所有受攻击的计算机网络中，工业计算机网络所占比例逐年递增，工业计算机新发现的网络漏洞数量要超过正在消灭的网络漏洞数量。

 

在能源领域，燃料动力综合体同样面临这一趋势。随着5G、物联网、区块链等技术的发展和智能电网、分布式能源等概念的普及，能源软硬件设施复杂性增长，智能设备数量增加，"无人操作"设施推广，可编程控制器数量增加、功效增强，更多的能源生产设备、传感器、工控系统需要与外部环境相连，能源行业和通信行业诸多环节和元素正在实现快速融合。这种情况下，5G应用对燃料动力综合体设施安全和运行稳定提出了更高的要求，能源企业网络安全和信息安全问题亦提升到了一个新的高度。5G时代，为协调网络安全行动、制定网络安全优先解决方案，能源企业更要加强网络安全和信息安全体系的建设。同时，必须意识到，与网络安全相关的新型技术的发展与应用值得大量的资金投入。

 

 

目前，5G正处于技术标准形成和产业化培育的关键时期，各国在国家数字化战略中均把5G作为优先发展领域，强化产业布局，塑造竞争新优势。我国更是紧抓这一历史性新机遇，加大统筹推进力度，加快5G产业化进程，超前部署网络基础设施，营造产业生态环境，深化各领域融合应用，全面开创5G发展新局面。具体到各个行业，可以预见，随着5G技术与应用逐步推广，技术与行业融合将随之加速，新业态、新模式将不断涌现。近期来看，可再生能源、电动汽车、电网通信、智能电网等将成为5G在能源行业的重点应用场景。

 

能源企业应注重5G与能源行业的融合创新研究，积极拓展5G业务的能源应用领域，促进融合发展。要做好能源行业对5G技术需求的跟踪研究，加强与企业和个人用户的对接，及时发现新的增长点。重点开展关键技术研发与应用示范，发挥5G对能源行业发展的信息化支撑作用。加强与国内外领军通信设备企业和电信运营商的交流，在通信业务服务、智能电网建设等方面开展深入合作，谋求5G网络能面向自己的专用应用场景提供等级更高的业务保障与保证。

 

 

[1]王宇轩.国家5G网络现状及发展[J/OL].电子技术与软件工程,2018(09):1-2[2018-05-11].

 

[2]黎文娟.中国5G发展现状与未来趋势[N].学习时报,2017-02-22(003).

 

[3]工信部电信研究院.5G经济社会影响白皮书[R].2017年6月.

 

[4]中国电信,国家电网,华为.5G网络切片使能智能电网[R].2018年1月.

 

[5]TDIA研究部.全球5G发展现状与趋势[R].http://www.tdia.cn/wp-content/uploads/2017/12/%E5%85%A8%E7%90%835G%E5%8F%91%E5%B1%95%E7%8E%B0%E7%8A%B6%E4%B8%8E%E8%B6%8B%E5%8A%BF-1211.pdf.

 

[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.

 

原文首发于《能源情报研究》2018年6月