【中国电力科学研究院】5G电力行业虚拟专网关键技术研究_23页_2mb

5G电力行业虚拟专网关键技术研究总结

核心内容

本报告由中国电力科学研究院有限公司马开志撰写，聚焦于5G技术在电力行业的应用与创新，旨在通过数字化转型推动新型电力系统的建设，解决高比例新能源接入、电网结构复杂化、负荷波动等问题。

主要观点

• 5G作为国家数字经济的重要底座，是能源数字化转型的关键支撑。
• 新型电力系统以“源网荷储互动”为核心，强调清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动等特征。
• 电力行业在5G应用中面临诸多挑战，包括通信稳定性、网络安全性、时延与带宽要求等。
• 针对电力业务需求，5G技术需在多个维度进行创新，如轻量化、高安全、高可靠低时延等。
• 5G在电力行业的应用主要体现在分布式新能源、输电线路巡检、配电自动化、负荷控制等方面，提升电力系统的智能化和实时性。

关键信息

新型电力系统特征

• 源：新能源为主体，多种清洁能源协调发展。
• 网：电网结构日趋复杂，包含交直流远距离输电、区域电网互联、主网与微网互动等。
• 荷：终端用能高度电气化，工业、建筑、交通等领域持续提升电气化水平。
• 储：储能系统规模化应用，提升调节能力，支持新能源柔性并网和分布式接入。

5G在电力业务中的应用场景

5G应用面临的挑战

• 通信稳定性：现有4G网络无法满足高精度控制与实时通信需求。
• 网络安全：需保障电力系统数据传输的安全性，防范网络攻击。
• 技术适配性：需构建与电力业务高度适配的5G技术体系，提升网络性能与可靠性。

电力5G关键技术图谱

• 构建涵盖终端、无线网、承载网、核心网、应用系统和管控系统六大环节的电力5G关键技术图谱，共计40余项技术，其中18项为关键技术。
• 重点解决末端高效精准覆盖不足、终端安全接入、网络可观可控能力差等问题。

5G虚拟专网组网架构

• 采用“全程全网，分层分域”理念，构建5G SA模式下的电力虚拟专网。
• 端到端硬切片技术实现不同控制业务的隔离，确保安全与可靠性。
• 通过静态RB资源预留、FlexE技术、UPF下沉等手段提升网络性能。

5G标准体系构建

• 编制电力行业5G业务需求规范、总体技术要求等10余项行团标及企标。
• 联合编制“5G+智能电网”3GPP R18标准提案，推动行业标准建设。
• 积极参与ITU-T SG15等国际标准化组织，推动FlexE小颗粒切片标准制定。

5G应用创新成果

• 研发具有自主知识产权的电力5G模组、终端管控平台等4项核心成果。
• 突破安全鉴权、NR空口授时、轻量级5G协议等关键技术。
• 集成eSIM芯片，开发电力安全代理模块SDK，满足差异化通信需求。

5G应用生态建设

• 与全球知名运营商、设备制造商及研究机构合作，推动电力5G生态圈建设。
• 参与5G DNA、5G Slicing Association、5G应用产业方阵等联盟，加强技术协同与产业融合。

电力5G主要创新做法

技术创新

• 构建电力5G关键技术图谱，提升网络性能与可靠性。
• 实现终端安全可靠接入，满足电力系统对网络“可观、可管、可控”需求。
• 推动5G网络切片、TSN（时间敏感网络）等技术在电力行业的应用。

标准建设

• 编制电力5G相关标准，涵盖业务需求、终端测试、模组规范、网络切片等。
• 推动国际标准制定，如3GPP R18提案，提升电力行业在5G标准体系中的话语权。

应用示范

• 国网天津电力：滨海新区中新生态城5G配电自动化设备接入，提升通信稳定性。
• 国网湖北电力：汉南区5G差动保护应用，实现故障隔断时间缩短至16ms以下。
• 国网山东电力：青岛金家岭示范区5G分布式FA应用，实现快速故障隔离和恢复供电，减少经济损失。

生态合作

• 与电信运营商、设备制造商、研究机构合作，构建电力5G生态圈。
• 参与多个5G产业联盟，推动5G与电力行业的深度融合。

未来展望

• 5G将在电力系统中发挥更大作用，推动比特与瓦特、数字与能源的深度融合。
• 通过5G技术实现电力系统智能化、实时化、高效化，助力“双碳”目标实现。
• 建议进一步加强5G技术与电力业务的深度融合，推动行业标准与应用创新协同发展。