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1、 5G 賦能 未來電力 5G 賦能未來電力 | 目錄 1 前言 5G 改變社會，電力點亮未來。5G如何賦能智慧電網？應用場景有哪些？主要挑戰在哪里？從技術創新到商業落地如何穿越？這些問題催生了這份報告的誕生。 從 2014 年開啟 5G 場景需求的制定、技術研發和測試驗證工作，到 2018 年全面開展 5G 規模試驗，再到 2019 年實現 5G 試點商用和 2020 年全面商用，5G 價值體現由實驗室走向垂直行業應用，賦予各個行業完善現有產品開發、服務提升和開拓新業務的更多可能性。 據估算，到 2026 年，5G 將為全球十個主要產業帶來 1.3 萬億美元的數字化市場規模，其中能源/公用事業

2、（水、電、燃氣等）占比高達 19%，市場規模約為 2500億美元。電力行業無疑是 5G 垂直應用的重點賽道和風口之一，5G 通信特點與電力通信需求高度契合，在智慧電網的各大應用場景中，5G 均可充分賦能，5G 能為電力行業帶來深遠的社會影響，并產生巨大的經濟價值。 在這樣的背景下，全球能源互聯網研究院（以下簡稱“聯研院”）與德勤中國共同撰寫本報告。依托國家電網公司電力通信網絡技術實驗室，聯研院的周飛先生、李炳林先生、吳鵬先生、郭云飛先生基于對電力行業的深刻理解，對 5G 在電力行業四大應用場景進行了仔細梳理，并對各場景下的具體應用、體系架構和通信需求進行了詳細分析。德勤中國的蔣穎女士、郭曉波先

3、生、張慧女士和屈倩如女士基于多年咨詢服務經驗及電力行業深度觀察，指出了 5G 電力行業應用的主要挑戰，并對 5G 在電力行業商業落地的關鍵措施提出了建設性意見。這些有益的研究、分析、探討緊扣生態內企業對 5G賦能電力的主要疑問，報告撰寫團隊也進行了深度思考和建設性建議，這必將幫助相關企業積極應對挑戰，實現從技術創新到商業應用的跨越。 過去未去，未來已來。祝大家開卷有益，閱讀愉快。 胡新春胡新春 博士博士 德勤德勤 5G5G 應用研究院院長應用研究院院長 5G 賦能未來能源 | 一、5G 驅動未來能源 2 目錄 一、一、5G5G 驅動未來電力驅動未來電力 1 1 1.1 從電力行業看 5G 1

4、1.2 全球及中國 5G+電力行業發展 3 二、二、5G5G 電力行業主要應用場景電力行業主要應用場景 7 7 2.1 控制類業務 8 2.2 采集類業務 11 2.3 移動應用類業務 13 2.4 電網新型業務 14 三、三、5G5G 電力行業應用挑戰電力行業應用挑戰 1 17 7 3.1 安全性與電力業務適配性仍需驗證 17 3.2 找到商用價值與成本的平衡點 18 3.3 業務模式尚不清晰 19 四、從技術到商業四、從技術到商業 2 21 1 4.1 深度參與標準制定 21 4.2 選擇最具潛力應用場景 22 4.3 商業模式創新 23 五、聯系我們五、聯系我們 2 27 7 5G 賦能

5、未來能源 | 二、5G 電力行業主要應用場景 1 5G 賦能未來電力 | 一、5G 驅動未來電力 1 一、5G 驅動未來電力 未來大部分的電力場景將搭建在能源互聯網之上，能量像信息一樣在網絡中隨時隨地產生和共享，其發展呈現出新的趨勢和特征：發電清潔友好，融合多種清潔分布式電源，融合儲能和電動汽車，融合分散可靠負荷，具備清潔低碳、網源協同、靈活高效的特征；輸變電安全高效，具備態勢感知、柔性可靠、協調優化的特征；配電靈活可靠，具備可觀可控、開放兼容、經濟適用的特征；用電多樣互動，具備多元友好、雙向互動、靈活多樣、節約高效的特征。 通信技術是各項數字技術在電力行業應用的基礎，是發展能源互聯網的技術支

6、撐。目前，電網可以通過不同類型的通信網絡進行互聯，但日益多樣化的電力需求需要一個更精密、包容和創新的系統以滿足海量設備互聯互通和數據傳輸。 1.1 1.1 從電力行業看從電力行業看 5G5G 5G 定義的三大場景增強移動帶寬（eMBB）、超可靠低時延通信（uRLLC）和大規模機器通信（mMTC），具備超高帶寬、超低時延、超大連接的技術特點，在電力系統的發電、輸電、變電、配電、用電、調度，以及應急通信各個環節，均可發揮重要作用，能夠深刻變革電力通信網，全面提升電力信息化水平。據估算，到 2026 年，5G 將為全球十個主要產業帶來 1.3 萬億美元的數字化市場規模，其中能源產業/公用事業（水、電

7、、燃氣等）占比最高為 19%1，約為 2500 億美元。 圖表 1：到 2026 年 5G 將帶動 1.3 萬億美元產業數字化市場規模 5G 將帶動產業數字化轉型市場 1.3 萬億美元（2026） 來源：EricssonThe Industry Impact of 5G，德勤研究 19%19%18%18%13%13%12%12%10%10%9%9%8%8%6%6%4%4%1%1%能源/公用事業制造業公共安全健康養老公共交通媒體/娛樂汽車產業金融服務業零售業農業5G 賦能未來電力 | 一、5G 驅動未來電力 2 5G5G 通信特點與電力通信網絡需求高度契合通信特點與電力通信網絡需求高度契合 5G

8、 網絡技術的峰值速率、區域速率、邊緣速率，都比 4G 大幅提高。5G 峰值速率最高可達20Gbps，滿足高清視頻、虛擬現實等數據的大量傳輸。5G 的通信時延比 4G 少一個數量級，空中接口的時延在 1ms 左右，因此為電力差動保護、精準切負荷等超低時延業務應用創造了條件。5G網絡容量更大，每平方公里能夠連接 100 萬個終端，包括智能家電和各種智能終端，能夠滿足電力物聯網的海量智能終端的接入需求。5G 技術通過通信原理的優化，會降級傳感器或節點的能耗，不需要對通信設備進行更換電池或者充電，給萬物互聯提供了很好的技術條件。 圖表 2：5G 通信特點與電力通信系統需求高度契合 電力通信網絡需求電力

9、通信網絡需求 5G5G 通信特點通信特點 解釋解釋 確?？煽窟\行 高可靠性 電力系統安全可靠運行為基本要求，5G 高可靠性可提升電網可靠度 靈活響應與精準控制 低時延 電力系統需靈活響應，部分業務達到零中斷，5G 毫秒級時延可滿足電網實時通訊需求 海量數據傳輸 高速率 電網物聯網應用規模持續提升，帶來海量實時測量數據于視頻皆空數據，5G 告訴率特性可提供有力支持 萬物信息互聯 廣連接 電網超大規模智能終端設備連接需求可以被 5G 廣連接性滿足 設備電池壽命保障 低能耗 5G 優化通信硬件協議，提升電網設備使用壽命 來源：電網技術、德勤研究 5G 5G 特點與智能電網性能高度匹配特點與智能電網性

10、能高度匹配 基于 5G 的智能電網將充分支持分布式新能源、分布式儲能、電動汽車、大功率電動智能機器等各種新型電器進入家庭、商業建筑、工廠和園區，為滿足個性化、多樣化、市場化的能源供應服務提供連接的橋梁。5G 為電力終端接入網提供了泛在、靈活、低成本、高質量的全新技術選擇，為打造更加安全、可靠、綠色、高效的智能電網提供了強大的基礎能力。5G+智能電網不僅能夠大幅降低用戶平均停電時間、有效提升供電可靠性和管理效率；同時可以極大的豐富和擴展電網應用場景，降本增效，助力電網向綜合能源服務商轉型，為用戶提供更好的電力綜合服務。在為用戶供電服務方面，其電能質量、響應速度、服務內容均將因 5G 而發生重要變

11、化。因 5G 而全面實現智能電網的有關業務，將大幅提升電力系統的服務質量，基于 5G 的電能質量監測和治理，也將減少因供電引起的故障或失效，用戶的服務響應速度也將十分迅捷，新能源報裝、電動充電樁報裝、電費結算、賬單查詢、精確到分鐘級的用電查詢都將十分快捷方便。 5G 賦能未來電力 | 一、5G 驅動未來電力 3 1.2 1.2 全球及中國全球及中國 5G+5G+電力行業發展電力行業發展 目前全球已有 42 個國家和地區部署 5G 商用，386 家運營商已宣布對 5G 進行投資，81 家運營商已經推出了一項或多項支持 3GPP 標準的 5G 服務。 標準制定標準制定 標準化將確保連入 5G 網絡

12、的各個設備和解決方案的互操作性和網絡安全。3GPP（第三代合作伙伴計劃）是最重要的 5G 標準制定國際組織，重點覆蓋交通、能源等重點通信垂直應用行業相關單位。該組織目前已成功吸納中國移動、中國電信、中國聯通三大電信運營商及華為、中興主要通信設備制造商等來自 40 多個國家的 500 家會員單位。 中國電科院（國網能源互聯網技術研究院）于 2020 年 4 月成功加入 3GPP 國際標準化組織，標志著電力企業在參與 5G 國際標準制定方面邁出重要步伐。 2020 年 8 月，由中國電信牽頭并聯合國家電網、中國南方電網、華為、中國移動、中國聯通等5G 確定性網絡產業聯盟成員單位，以及海內外運營商、

13、設備商等 28 家成員單位提交的 5G 智能電網研究項目在 3GPP R18(第 18 版)標準中成功立項。該項目研究范圍包括傳統能源系統服務、遠程控制、遠程保護、計量以及高級計量基礎設施、分布式發電、分布式自動化、需求響應、能源管理系統和配電管理系統等智能電網服務。是第一次定義 5G+智能電網端到端標準體系架構，為5G+智能電網的快速發展奠定標準框架和平臺。 商用部署商用部署 全球各國高度重視 5G 發展。歐盟將發展 5G 作為構建“單一數字市場”的關鍵舉措，計劃 2020 年底在所有成員國部署 5G，重點放在 5G 垂直行業如汽車、醫療及電力領域的應用。美國 5G 發展規劃主要圍繞美國三大

14、運營商開展，截至目前 AT&T 和 T-Mobile 已宣布實現全美境內的 5G 網絡低頻段覆蓋。美國 5G 規劃重點在于建立共通的 5G 軟件標準，使之適用于任何 5G 硬件設備，以擺脫對 5G 設備商的依賴；目前考慮使用美國公司包括戴爾、微軟、AT&T 作為發展美國 5G 基礎設施的主導者。2020 年 3 月日本三大電信運營商相繼推出 5G 服務，標志日本正式進入 5G 時代。韓國已經在 2018 年平昌冬奧會期間開展 5G NSA 預商用試驗，并在 2019 年 3 月開始商用部署。中國自 2014 年便開始 5G 場景需求的制定、技術研發和測試驗證工作，2018 年全面開展 5G 規

15、模試驗，2019 年實現 5G 試商用，2020 年實現全面商用。 2020 年是中國 5G 建設的關鍵年。三大運營商計劃年底建成 55 萬個 5G 基站，其中中國移動計劃目標是 30 萬個，中國聯通和中國電信計劃聯合建設 25 萬個 5G 基站。然而根據運營商前三季度財報，5G 建網任務現已超額完成，SA 核心網覆蓋 31 個省區市所有地級以上城市。據工信部數據，至 9 月底，全國累計開通 5G 基站 69 萬個，超過全球總數的 75%，連接用戶數超過 1.6 億，行業應用的基站數超過 3.2 萬個，涌現出數據采集和感知、高清視頻、機器視覺、精準遠程操控、現場輔助、數字孿生等典型應用場景。

16、5G 賦能未來電力 | 一、5G 驅動未來電力 4 圖表 3：全球 5G 商用中國穩居領導地位 主要國家主要國家 5G5G 商用進度商用進度 20172017 20182018 2012019H19H1 2019H22019H2 20202020 After2021After2021 第一波第一波 中美日韓，歐洲部分國家中美日韓，歐洲部分國家 5G 技術研發試驗 商用 大規模商用 第二波第二波 歐洲大部分國家歐洲大部分國家 5G 技術研發試驗 商用 大規模商用 第三波第三波 亞太，美洲新興國家亞太，美洲新興國家 5G 技術研發試驗 商用 中國領跑中國領跑 5G5G 美國美國 5G5G 綜合實力

17、領先綜合實力領先 中國已經成為 5G 技術引領者。5G 商業合同覆蓋30 個國家，其中 20 個來自歐洲 中國已經開始使用商用 5G 的城市數量處于全球 前列 預計 2030 年 5G 對經濟增加值的直接貢獻將超過3 萬億元，對當年 GDP 增長的貢獻率將達到 5.8% 2020 年中國 5G 手機出貨量預計達到 1.4 億臺，全球占比近 8 成 中國已經啟動 6G 技術研發 中國目前 5G 基站占比全球超 60% 目前美國 AT&T 公司實現了 5G 網絡全國覆蓋，企業用戶及個人用戶均可接入 T-Mobile 日前宣布其中頻 5G 覆蓋已擴展至 81 個新城市，并且正在推進一項計劃，以在 2

18、020 年底前在數千個地方將 Sprint 的 2.5GHz 頻譜資產利用起來 2020 年蘋果公司推出 5G iPhone ，考慮到該品牌在美國智慧手機市場近 40% 的份額，預計 2020年 5G 手機將占美國手機總銷量的大約 20% 美國四大移動運營商的 5G 用戶數已達 408.2 萬戶 來源：德勤研究 產業落地產業落地 2020 年 3 月，工信部與國家發改委印發關于組織實施 2020 年新型基礎設施建設工程(寬帶網絡和 5G 領域)的通知，明確提出了重點支持面向智能電網等七大領域的 5G 創新應用。通知指出在面向智能電網的 5G 新技術規?；瘧梅矫?，將基于 5G 新型網絡架構及智

19、能電網場景，開展5G 端到端網絡切片及資源調度系統研發，研發網絡關鍵設備和原型系統，提供融合 5G 技術的智能電網整體解決方案。 在國家政策指引下，各地紛紛提出了 5G 智能電網建設計劃，雄安、內蒙古、云南、海南等地紛紛啟動 5G 智能電網建設。以雄安為例，5G 正在與電網工程建設深度融合，現已開展基于 5G 網5G 賦能未來電力 | 一、5G 驅動未來電力 5 絡的電力業務適配性試點驗證工作，選取配電自動化、用電信息采集業務進行了業務承載性能測試。此外，國內首個基于 SA（獨立組網）架構的“5G+MEC（移動邊緣計算）”電力保護物聯示范工程于 2020 年 10 月在雄安正式投運，核心技術達

20、到國際領先水平。 電網公司是 5G 智能電網技術攻關及工程實踐的引領者和主導者。國家電網開展了廣泛的 5G 業務研究和應用實踐，主要在 5G 智能電網架設、控制類業務如配網差動保護、移動巡檢類業務如視頻交互上著力。國網青島供電公司、中國電信青島分公司和華為公司聯合開發的青島 5G 智能電網項目一期工程于 2020 年 7 月正式交付投產。據報道，此項目既實現了電網對配電線路故障在幾十毫秒內自動切除，又通過削峰填谷電源節省 5G 單基站電耗 20%，緩解“功耗過高”這一困擾5G 運營的最大難題。南方電網也積極開展了試點和應用合作，重點攻克 5G 智能電網的控制類業務如配網差動保護。南方電網與中國

21、移動在廣州市南沙區明珠灣區域建立最大 5G 智能電網應用示范區，應用場景達 54 個，目前已完成上線業務 14 個。 與此同時，運營商也加快了與電力行業開展 5G 合作的步伐，進行了一系列 5G 賦能電力行業的 實踐。實踐橫跨控制類業務如精準負荷控制和配網差動保護，采集類業務如用電信息采集，以及移動巡檢類業務。此外，一些電力設備企業也蓄勢待發，積極入場，與通訊設備企業進行深度 合作。 5G 賦能未來電力 | 二、5G 電力行業主要應用場景 6 s 5G 賦能未來電力 | 二、5G 電力行業主要應用場景 7 二、5G電力行業主要應用場景 5G 在電力行業主要有四大應用場景，分別為控制類業務、采集

22、類業務、移動應用類業務、以及以多站融合為代表的電網新型業務。在控制類業務中，5G 技術將優化能源配置，避免大面積停電以影響企業和居民用電，同時也將滿足于配電網實時動態數據的在線監測應用。在采集類業務中，5G 將推動收集和提供整個系統的原始用電信息。在移動應用類業務中，5G 預防安全事故和環境污染，減少人工巡檢工作量，在未來可進行簡單的帶電操作。在多站融合業務中，5G 技術將推進平臺型、共享型企業建設。 圖表 4：5G 電力行業四大應用場景 場場景景 細分細分場景場景 5G5G 賦能賦能 通信需求通信需求 帶寬帶寬 時延時延 可靠性可靠性 連接密度連接密度 安全需求安全需求 控制控制類業類業務務

23、 1 1 精準精準負荷負荷控制控制 根據直流損失功率的大小通過精準控制分散海量電力用戶可中斷負荷，實現電網與電源、負實現電網與電源、負荷互動荷互動，達到電力供需瞬時平衡 99.999% 1000 個/百km 強安全需求，要求資源獨享，物理隔離 2 2 配網配網差動差動保護保護業務業務 收集終端采樣數據和運行信息，通過差動保通過差動保護算法對故障進行快速響應，若判定為故障發護算法對故障進行快速響應，若判定為故障發生，斷開其中的開關，精確定位和隔離配電網生，斷開其中的開關，精確定位和隔離配電網故障。故障。特點是速度快、可動態適應、故障判別可靠 99.999% 1000 個/百km 強安全需求，要求

24、資源獨享，物理隔離 采集采集類業類業務務 3 3 用電用電信息信息采集采集 實現用電信息的自動采集實現用電信息的自動采集、計量異常監測、電能質量監測、用電分析和管理等功能，用電信息采集系統由主站、遠程及本地通道、集中器和采集器/電表組成，移動式現場施工作業移動式現場施工作業 管管控控 上行2Mbps， 下行1Mbps 公變/專變檢測、低壓集抄3 秒，精準費控99.99% 10000 個/km 高安全需求，安全加密認證，安全接入區認證，物聯網切片，邏輯隔離 移動移動應用應用類業類業務務 4 4 移動移動巡檢巡檢類業類業務務 包含變電站巡檢機器人、移動式現場施工作業管控、應急現場自組網綜合應用三大

25、場景。監控機房整體環境，監控機房整體環境， 預防安全事故和環境污預防安全事故和環境污染，減少人工巡檢工作量，提高運維效率，針染，減少人工巡檢工作量，提高運維效率，針對低速率移動場景，監控整體環境對低速率移動場景，監控整體環境 根據場景不同，要求可持續穩定的保障4100Mbps 多媒體信息時延要求小于 200ms?？刂菩畔r延遲小于100ms 多媒體信息可靠性要求 99.9%，控制信息可靠性要求99.999% 集中在局部區域 210 個不等 電網電網新型新型業務業務 5 5 多站多站融合融合業務業務 提供變電站數據的本地存儲與邊緣計算能力，網絡邊緣計算作為云計算的延伸，對內支撐堅強智能電網業務，

26、對外拓展能源服務渠道，助力助力電力物聯網發展，向社會提供資源共電力物聯網發展，向社會提供資源共享服務享服務 傳輸帶寬100Mbps 1G，時延 5ms 20ms 集中在局部區域101000 個不等 來源：全球能源互聯網研究院、德勤研究 5G 賦能未來電力 | 二、5G 電力行業主要應用場景 8 2.1 2.1 控制類業務控制類業務 電網控制類對通信需求的典型特征是低時延、高可靠、安全性要求高，適合 5G 技術體制下的uRRLC 應用場景，典型的業務有精準切負荷控制業務和配網差動保護業務。 2.1.12.1.1 精準負荷控制精準負荷控制 （1）應用場景 精準負荷控制技術是指當多直流饋入電網發生多

27、直流連續換相失敗和故障導致直流閉鎖、受端電網有功大幅缺額、頻率急劇下降時，根據直流損失功率的大小通過精準控制分散性海量電力用戶可中斷負荷，實現電網與電源、負荷友好互動，達到電力供需瞬時平衡，支撐能源大范圍優化配置，避免了大面積停電的發生，將電網損失降至最小，對企業和居民用電的影響降至最低。 基于 5G 通信網絡的精準負荷控制系統由業務終端、需求響應終端、通信網絡和主站系統構成。其中，業務終端通過本地網絡接入樓宇需求響應終端，需求響應終端通過 5G 通信網絡接入需求響應系統主站，具體應用場景如下圖所示。 圖表 5：基于 5G 通信網絡的精準負荷控制業務應用場景 來源：全球能源互聯網研究院 5G

28、賦能未來電力 | 二、5G 電力行業主要應用場景 9 （2）通信需求 精準負荷控制系統需快速恢復大電網供需平衡、確保電網頻率在直流閉鎖故障發生后約 650 毫秒內恢復至正常值（50Hz），因此主站至終端的切負荷指令通信通道傳輸時延不能超過 50 毫秒。精準負荷控制系統整組動作時延越少，恢復電網故障就越快。因此，對通信的時延是越低越好。對通信的需求中，重點強調時延、可用性、安全性、可靠性。具體通信需求如下： 帶寬：256kbps 時延：控制主（子）站到終端時延50ms 通信可靠性：99.999% 連接密度：1000 個/百 km 網絡切片：端到端硬切片，獨享切片資源 安全：強安全需求，要求資源獨

29、享，物理隔離 授時精度：10us 通信方式：主從方式，永久在線，連續高頻通信； 2.1.22.1.2 配網差動保護業務配網差動保護業務 （1）應用場景 配網差動保護技術作為一種在高壓輸電網中成熟應用的電網技術，可以很好地解決分布電源接入對配電網帶來的諸多困擾。其原理是配電差動保護終端比較兩端或多端同時刻電流值（矢量），當電流差值超過整定值時判定為故障發生，斷開其中的斷路器或開關，執行差動保護動作，從而實現了配電網故障的精確定位和隔離。 隨著大規模分布式新能源接入配電網，電動汽車充電負荷出現快速增長，用戶供需互動日益頻繁，配電網的源、網、荷因其更強的時空不確定性呈現出常態化的隨機波動和間歇性，配

30、電網的雙向潮流、多源故障等諸多問題日益凸顯。針對配電網多諧波、強噪聲的系統特征，采用高精度、微型化同步相量測量裝置（PMU），滿足于配電網實時動態數據的在線監測應用。 配網自動化系統一般由下列層次組成：配電主站、配電子站（常設在變電站內，可選配）、配電遠方終端（FTU、DTU、TTU 等）和通信網絡。配電主站負責對整個配電系統建模、實時監控和時鐘同步；配電管理系統負責對整個配電網絡進行拓撲動態分析，將拓撲變化數據傳遞給各個 DTU或 FTU 終端，同時對各終端的差動保護功能動態分析，并決定其保護功能投入/退出狀態。而配網差動保護作為配網自動化系統的一個子系統，DTU 和 FTU 負責將各自采樣

31、數據和跳閘信息傳遞給相鄰的終端，并收集相鄰終端的采樣數據和運行信息，通過差動保護算法對故障進行快速響應。其特點就是速度快、可動態適應、故障判別可靠等，具體應用場景如下圖所示。 5G 賦能未來電力 | 二、5G 電力行業主要應用場景 10 圖表 6：基于 5G 的差動保護系統架構 來源：全球能源互聯網研究院 （2）通信需求 差動保護對電流差值的判斷需基于同一時刻的電流值，要求相互關聯的兩個或多個差動保護終端必須保證時間同步，其時間同步精度10s，交互信息的傳輸時延最大不超過 12ms(peer to peer 的最大時延)，對通信的需求中，重點強調時延、可用性、可靠性。具體通信需求如下： 帶寬：

32、10Mbps 時延：業務系統端到端15ms，通信系統端到端10ms 通信可靠性99.999% 連接密度：1000 個/百 km 網絡切片：端到端硬切片，獨享切片資源 安全：強安全需求，要求資源獨享，物理隔離 授時精度：10us 通信方式：多方通信，主從(自動化業務)、設備到設備；永久在線，連續高頻通信 5G 賦能未來電力 | 二、5G 電力行業主要應用場景 11 2.2 2.2 采集類業務采集類業務 電網采集類業務對通信需求的典型特征是點多面廣，有線通信方式覆蓋難度大，對通信時延要求不高，適合 5G 技術體制下的 mMTC 應用場景，典型的業務有用電信息采集等。 2.2.12.2.1 用電信息

33、采集業務用電信息采集業務 （1）應用場景 用電信息采集業務可實現用電信息的自動采集、計量異常監測、電能質量監測、用電分析和管理等功能，用電信息采集系統由主站、遠程及本地通道、集中器和采集器/電表組成，用電信息采集的數據流向包括上行和下行兩類。上行數據流是指低壓工商業、居民用戶和公配變用戶的電能表數據經過采集器（可選）上傳到集中器，集中器經上行通信通道傳到用電信息采集系統主站；專變用戶電能表的數據上傳到專變終端，專變終端經上行通道傳到用電信息采集系統主站。終端多部署于樓道、屋檐及小區配電房等，部分位于地下室。 用電信息采集系統在邏輯上分為主站層、通信信道層、采集設備層三個層次。主站層又分為營銷采

34、集業務應用、前置采集平臺、數據庫管理三大部分。業務應用實現系統的各種應用業務邏輯；數據采集負責采集終端的用電信息，并負責協議解析；控制執行是業務終端執行控制操作；前置機用于實現對終端進行通信管理和調度。通信信道層是主站和采集設備的紐帶，提供有線和無線通信信道，為主站和終端的信息交互提供鏈路基礎。主要有：光纖專網、無線公網、無線專網、中壓電力線載波等通信方式。采集設備層是用電信息采集系統的信息底層，負責收集和提供整個系統的原始用電信息。具體應用場景如下圖所示。 5G 賦能未來電力 | 二、5G 電力行業主要應用場景 12 圖表 7：用電信息采集系統框架圖 來源：全球能源互聯網研究院 （2）通信需

35、求 用電數據采集業務根據不同用戶的通信速率不低于 1.05kbps，對于負荷控制指令，傳輸速率不低于 2.5kbps。具體通信需求如下： 帶寬：上行2Mbps，下行1Mbps 時延：公變/專變檢測、低壓集抄3 秒，精準費控200ms 通信可靠性：99.99% 連接密度：10000 個/km 安全：高安全需求，安全加密認證，安全接入區認證，物聯網切片，邏輯隔離 通信方式：永久在線，頻次5 分鐘/次； 5G 賦能未來電力 | 二、5G 電力行業主要應用場景 13 2.3 2.3 移動應用類業務移動應用類業務 移動應用類業務對通信需求的典型特征是通信帶寬要求高，安全性要求高，適合 5G 技術體制下的

36、 eMBB 應用場景，典型的業務有移動巡檢類業務。 2.3.1 2.3.1 移動巡檢類業務移動巡檢類業務 （1）應用場景 移動巡檢類業務主要包含變電站巡檢機器人、移動式現場施工作業管控、應急現場自組網綜合應用三大場景。主要針對電力生產管理中的中低速率移動場景，對配電柜、開關柜的圖片、視頻進行采集、識別，提取其運行狀態、開關資源狀態等信息，監控機房整體環境， 預防安全事故和環境污染，減少人工巡檢工作量，避免了人工現場作業帶來的不確定性，同時減少人工成本，極大提高運維效率。未來可進行簡單的帶電操作。 變電站巡檢機器人業務主要針對場景為 110kV 及以上變電站范圍內的電力一次設備狀態綜合監控、安防

37、巡視等需求，目前巡檢機器人主要使用 WIFI 接入，所巡視的視頻信息大多保留在站內本地，并未能實時地回傳至遠程監控中心。主要應用場景如下圖所示： 圖表 8：移動巡檢類業務應用場景 來源：全球能源互聯網研究院 5G 賦能未來電力 | 二、5G 電力行業主要應用場景 14 （2）通信需求 未來變電站巡檢機器人主要搭載多路高清視頻攝像頭或環境監控傳感器，回傳相關檢測數據，數據需具備實時回傳至遠程監控中心的能力。在部分情況下，巡檢機器人甚至可以進行簡單的帶電操作，如道閘開關控制等。對通信的需求主要體現在多路的高清視頻回傳（Mbps 級），巡檢機器人低時延遲的遠程控制（毫秒級）。移動巡檢業務對未來的通信

38、需求包括： 帶寬：根據場景不同，要求可持續穩定的保障 4100Mbps。 時延：多媒體信息時延要求小于 200ms?？刂菩畔r延遲小于 100ms。 可靠性：多媒體信息可靠性要求 99.9%，控制信息可靠性要求 99.999% 隔離要求：基本屬于電網 III 區業務，安全性要求低于 I/II 區。少量控制功能如巡檢機器人需遠程操作的控制信息屬于 I/II 區。 連接數量：集中在局部區域 210 個不等。 移動性：移動速率相對較低，在 10120km/h 范圍內。 2.4 2.4 電網新型業務電網新型業務 電網新型業務是隨著智能電網和電力物聯網的深入建設而出現的一類業務，這類個性化通信需求較多，

39、缺乏存量業務前期的通信積累，而 5G 技術的出現，能更好地與傳統通信方式結合，滿足各種電網新型業務的個性化通信需求。典型的業務有多站融合業務等。 2.4.1 2.4.1 多站融合業務多站融合業務 （1）應用場景 多站融合業務充分利用變電站、新能源場站、儲能站、電動汽車充電站、供電營業廳所、抽水蓄能電站等場地環境建設不同等級和應用場景的數據中心站。數據中心站提供變電站數據的本地存儲與邊緣計算能力，網絡邊緣計算作為云計算的延伸，通過把云計算平臺及其能力遷移到變電站、新能源場站等網絡邊緣，具備對高帶寬、低時延、本地化業務的更強支撐功能，向社會提供資源共享服務。 多站融合是探索利用變電站資源建設運營數

40、據中心站、5G 基站、北斗地基增強站、充電樁、儲能站等，對內支撐堅強智能電網業務，對外拓展能源服務渠道，助力電力物聯網發展，推進電力企業搭建共享平臺，更好的為社會創造價值。典型應用場景如下圖所示： 5G 賦能未來電力 | 二、5G 電力行業主要應用場景 15 圖表 9：基于 5G 網絡的多站融合應用場景架構圖 來源：全球能源互聯網研究院 （2）通信需求 基于多站融合和邊緣計算技術可以開展的相關業務有車聯網、高清視頻、AR/VR、智慧安防等業務，對未來的通信需求包括： 車聯網和高清視頻類業務：傳輸帶寬 100Mbps 以上，時延 10ms 以下。 AR/VR 類業務：傳輸帶寬 100Mbps-1

41、G 之間，時延 5ms 以下。 智慧安防類業務：傳輸帶寬 20Mbps 以上，時延 20ms 以下。 連接數量：集中在局部區域 101000 個不等。 5G 賦能未來電力 | 三、5G 電力行業應用挑戰 16 5G 賦能未來電力 | 三、5G 電力行業應用挑戰 17 三、5G 電力行業應用挑戰 3 3.1 .1 安全性與電力業務適配性仍需驗證安全性與電力業務適配性仍需驗證 現階段 5G 垂直行業應用普遍面臨 5G 網絡覆蓋尚不全面、技術成熟度有待提升、應用配套產業處于培育期等問題，電力行業也不例外。5G 網絡與 4G 網絡相比，可根據業務需求針對切片定制安全保護機制，可基于切片實現用戶所需安全

42、分級服務、切片之間的安全隔離，也可實現基于用戶虛擬網絡的安全部署和安全管理，在網絡設計上強化了安全性。但電力系統對于通信網絡的可靠性和安全性有著特殊的要求，且5G 網絡切片、核心網下沉、超低延時業務承載、海量連接等網絡特征對現有電力安全防護架構及網絡管理提出了新的要求。目前，在尚不成熟的 5G 技術和 5G 商用環境下，5G 技術如何滿足能源互聯網下的電力業務安全需求仍有待驗證。 不同主體需要協同配合，明確安全責任邊界，同步推進 5G 發展與安全防護。電力企業、網絡運營商和設備供應商需要進一步量化網絡的技術指標和架構設 計，包括 5G 網絡切片安全性、業務隔離、端到端業務時延，協商網絡能力開放

43、、網絡管理界面等要求，以提供滿足電力行業多場景差異化的解決方案，并進行技術驗證和示范。同時，發揮政府部門、標準化組織、企業、研究機構等各方的能動性，打造多方參與的 5G 安全治理體系。 5G 賦能未來電力 | 三、5G 電力行業應用挑戰 18 圖表 10：5G 電力行業應用安全風險 安全安全風險風險 挑戰挑戰 終終端端安全安全 海量終端接入認證安全 海量設備連接到網絡帶來風險 即使設備認證標準嚴格，設備廠商出于降成本的考慮，可能僅滿足最低限度的終端安全要求 網絡安全網絡安全 差異化安全保護需求：空口側加密認證與隔離安全 5G 網絡切片安全需求：如果沒有采用適當隔離機制，當某個低防護能力的網絡切

44、片受到攻擊，攻擊者可以此為跳板攻擊其他切片，進而影響電力系統正常運行 網絡邊界安全防護需求：核心網下沉帶來的網絡邊界模糊，難以對邊界實施細粒度、高強度防控帶來的安全隱患 新型商業模式安全需求 應用安全應用安全 現階段 5G 切片并非為電力業務設計，使用過程中資源匹配度不高，難以滿足電力業務差異化安全保護需求 5G 邊緣計算可部署多個應用，共享相關資源，一旦某個應用防護被攻破，將會影響在 5G邊緣計算平臺上其他應用安全運行，邊緣計算部分附加功能并非電力行業所需，導致電網資源浪費和效率降低 應用的產業鏈不成熟，特別是在終端和模組方面，廠家少、價格高、形式單一、業務適配差，無法滿足電力業務應用需求

45、5G 與電力業務的適配性測試場景較為局限，需要在更大范圍內開展測試驗證 數據安全數據安全 數據安全 用戶隱私需求 來源：德勤研究整理 3.2 3.2 找到商用價值與成本的平衡點找到商用價值與成本的平衡點 5G 的建設和運營成本仍是行業面臨的挑戰。運營商曾公開表示，5G 的高成本來自“三個 3”：5G 基站數量比 4G 多 3 倍2；單座 5G 基站耗電量是 4G 基站的 3 倍；單座 5G 基站的價格可能是4G 基站的 3 倍。5G 基站功率更大、能耗更高使得建設成本和維護成本大幅增加據測算一座宏基站的建設成本（包括主設備、動力配套設施、土建施工、軟件費用等）約為 40 萬元人民幣，單個基站租

46、戶年綜合電費約為 2-3 萬元3。一邊是快速擴張 5G 基站的需求，一邊是尚不明朗的投資回報和商業模式，企業面臨 5G 帶來的建設和運維成本壓力。 對運營商而言，2C 用戶飽和，市場增長放緩；2B 將成為潛在收入增長點和主要賽道。對電力企業而言，5G 通信的高速率、高容量、高可靠性、低延時、低能耗與智能電網電力系統可靠性、靈活響應與協同控制、海量數據傳輸以及電池壽命與保障的基本需求相匹配。5G 能夠助力電網智能化，并創造新的商業價值。 5G 賦能未來電力 | 三、5G 電力行業應用挑戰 19 在國家推動 5G 超預期提速的背景下，企業找到商用價值與成本的平衡點尤為重要。企業需要選擇最有潛力的應

47、用場景，探索共建共享模式降本增效，從而逐步實現從單點突破到多點突破再到行業推廣。 3.3 3.3 業務模式尚不清晰業務模式尚不清晰 “5G+電力”的業務模式尚未成形，企業仍在摸索自身定位以及不同定位下的核心業務模式。 以 5G 網絡切片服務為例。電網業務主要分為安全生產類、客戶服務類、經營治理類和提質增效類等四個類型。每個類別都有很多不同的具體業務，比如在安全生產中，就包含輸電線路在線監測、無人機巡檢、智慧變電、配電物聯網、配電網保護、短路電流計算分析等多種應用場景。不同業務在時延、帶寬、連接密度、同步性要求以及可靠性、安全隔離方面都有不同的指標要求 。5G 網絡切片在隔離性和安全性上可以滿足

48、電網不同的業務安全分區隔離需求：電力控制切片可 實現毫秒級低時延， 保證配電控制數據和命令的可靠傳輸；電力監測切片，可實現海量電表數據的采集和無人機等智能設備巡檢數據的上傳；電力通信切片，可滿足電力行業專網的安全通話 需求。4 目前網絡切片的相關研究和落地仍在發展階段，電力行業應用有三種潛在業務模式。不同模式下，電力企業的角色不同，對其資源和能力的要求也不同。相關企業需要共同探索哪種模式更為可行或找到新的模式（圖表 11）。 圖表 11：5G 網絡切片電力行業應用潛在業務模式 通信運營商通信運營商 電力企業電力企業 標準模式標準模式 鋪設基礎設施 提供增值服務 根據業務需求租用其中的一片或是多

49、片 混合租賃模式混合租賃模式 統一建設端到端 5G 網絡 提供增值服務 向運營商租用最復雜、投入最大、維護最困難的運營商基礎設網絡，包含基站和核心網 自建對管理面，滿足對網絡切片資源的可視化透明管理需求 盡可能利用現有的傳輸專網資源 托管模式托管模式 提供運維管理服務 電力企業拿到 5G 頻譜資源 自建獨立專用、資源專享的 5G 專網 利用運營商在網絡運營方面的經驗和優勢，把 5G專網切片托管給運營商進行運維管理 來源：德勤根據公開資料整理 5G 賦能未來電力 | 四、從技術到商業 20 5G 賦能未來電力 | 四、從技術到商業 21 四、從技術到商業 4.1 4.1 深度參與標準制定深度參與

50、標準制定 5G 行業標準化是規?；l展的基礎。中國企業牽頭提交的5G 智能電網研究項目在 3GPP R18 中成功立項，為 5G+智能電網端到端標準系體架構奠定基礎。中國電科院（國網能源互聯網技術研究院）加入國際標準化組織 3GPP，參與標準制定，這將使 5G 技術能夠更好地服務于垂直行業。 未來，電力企業可以從標準來源、利益相關者、關鍵考量因素和后續跟進幾個方面思考如何進一步深度參與 5G 技術標準制定，推動 5G 在電力行業應用的標準化。 標準來源標準來源： 企業可通過多種方式開發新標準，最常見的來源包括：修訂先前標準、現有實現編篡和滿足新興需求。為滿足新興需求開發標準要求各參與方達成共識