泛在电力物联网的发展真的需要5G吗

随着工信部5G拍照的发放，移动运营商开始建设5G网络。5G的未来方向，除了消费端以外，在行业领域的应用也是重点。而能源行业又是5G行业应用的一个重要方向，在国网公司提出建设泛在电力物联网战略的大背景下，5G与泛在物联的结合方式是什么？泛在物联是否真的需要5G大规模的技术支撑？

5G主要分为三种应用场景，分别是：

eMBB（增强移动宽带），主要针对个人消费者的消费使用体验提升，大带宽看视频不卡了；

mMTC（海量机器类通信），个人理解就是NB的升级版，针对海量物联设备的无缝接入；

uRLLC（超可靠低时延），面向于实时测控类的高精度物联需求，比如远程手术、无人机驾驶等。

电力行业首先应用的试点是基于uRLLC的智能分布式配网差动保护。比如以下这则新闻。

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智能分布式配网自动化是配网自动化的高级阶段，是在集成型配电自动化系统的基础上，为了适应分布式电源、储能等系统接入，面向主动式配电网的应用，实现智能自愈、协同调度、多层次能量管理等高级功能，主要面向A+类配电网。5G通过网络切片，实现低时延的配网差动保护功能，是目前可见的基于uRLLC场景的主要应用。

需要看到的，目前基于5G的uRLLC场景在电力行业应用，主要还是“锦上添花”，比如配电网自动化差动保护，或者远程遥控操作、实时切除负荷等，这些面向中高级配电网自动化的应用需求，一般都是面向等级较高的配电网，根据技术规范要求，在配电网建设中就会配套光纤通信工程，真正没有光纤网络到达，而又必须要实现高等级配电自动化的场景是非常少的。

同时，虽然5G在技术方案上充分考虑了uRLLC场景下的高可靠性通信需求，以及低时延通信需求，但是在目前5G网络建设初期，是否真正能完全满足配电自动化的通道需求，这些技术目标还需要经过各种环境的测试考验。

未来类似的低时延场景，还有实时远程遥控无人机（无人车）作业，面向园区微电网的负荷控制与多能协调控制，面向虚拟电厂的分布式发电并网调度等，都是类似的低时延需求，这些需求也值得进一步探索，一旦电力现货市场进入成熟阶段，这些需求将会有爆发性增长，而这些应用往往是在较为末端的低电压等级配电网，或者用户侧微电网环节，这些需求的场景往往是光纤无法完全覆盖的，5G的uRLLC场景将会得到淋漓尽致的发挥。

面向海量机器类通信需求，个人认为可能是更有希望的5G应用方向，主要有两个方面的原因：

1.泛在物联技术在用电侧的大量通信需求。在用电侧存在着大量的数字化空白，比如用户变电站的数字化监测、企业能耗的监测、设备运行能效的监测、用电安全监测的。现有的通信技术往往存在各种制约，比如NB目前可能存在信号盲区或者通信带宽不足的弱点，4G通信终端无法承载大规模海量终端并发式的数据通信（一般采用现场通信总线汇总数据+4G终端集中上送）。如果5G技术能真正通过密集部署的小小区，并且面向mMTC优化并发接入数量，并且5G的物联网终端模块能够大幅度低功耗化、小型化和廉价化，未来在很多场景下就能实线物联设备直接到主站而不需要在本地进行一次汇聚。

2.D2D的新通信模式可能。5G的另一个重要的技术研发方向就是D2D本地水平通信，而且支持Mesh多跳自组织路由。也就是说，5G能够支持在一个区域内的各种5G终端相互进行通信，甚至相互进行协调协作。这就给能源互联网的边缘计算模式带来创新。在现有的技术条件下，本地无线通信（蓝牙、433等）不是特别可靠，只能用于量测，无法用于协调更无法控制。本地有线通信始终无法解决通信便捷性的需求。真正意义的“即插即用”的，基于水平协调的能源管理模式，以5G的D2D通信模式下是最有机会的。

举个例子，云端下达一个需求响应的调度指令，边缘侧把这个指令进行分解，形成最优解算，并下发到某个分布式储能和多个负荷设备，如果分布式储能的智能终端和负荷设备的智能模块能够实时的进行D2D水平通信，储能装置和波动的负荷设备，以极小的时间颗粒度进行协作式控制，确保需量的消减始终是最精确的。这种应用场景，如果把所有的协调控制策略都堆积到边缘网关侧，大大增加了终端-网关的通信压力（包括通信时延要求），以及网关的计算能力要求。而把这种需求分解成为分布式计算+水平D2D通信，使得分布式储能+各种智能负荷变成一个自组织能源小局域网。

1.5G在泛在电力物联网的需求，是一个系统工程。需要市场、政策、用户、商业模式、配套技术的各方面配合，不是仅有一个5G就能解决的，否则容易陷入“为做作业而做作业”的僵局。

2.现有的以“超低时延”为卖点的uRLLC应用，一方面需要经过大规模部署，测试在各种组网和压力条件下，网络切片技术是否能真的保证实现时延承诺，因为对类似差动保护这种需求而言，时延必须是可精确控制的；另一方面，现有的5G网络切片面向，配电自动化差动保护是一种高业务等级的高级应用，而未来大量的微电网领域应用，需要测量+控制，但是控制的时延要求又没有到几个~几十个毫秒这么低，可能几百毫秒也够了（因为不是高精度的暂态稳定控制，而是一种稳态调节控制），uRLLC和mMTC有可能会有重叠的需求，测量和控制的边界没有那么清晰化。

3.面向大规模mMTC的北向接入（终端到主站）的需求，只是现有的4G+物联网通信技术的延伸需求，需要5G快速解决信号覆盖、终端成本、通信成本等问题，必须展现出比现有物联网通信技术更有竞争力的一面，否则NB或者Lora能干，而且很便宜就能实现的，要5G干啥？

4.D2D的水平测控+南北向通信混合模式，可能是未来微电网+现货调度模式下的某种实际需求，但是仰赖于D2D协议的成熟与技术实现。并且也面临着Lora或者其他技术方案的竞争。

所以面对“泛在电力物联网真的需要5G么？”这个问题，不是简单的回答需要或者不需要，而是要站在产业智能化升级、电力市场化带来的新机会、泛在物联技术生态配套等不同角度去理解和思考，而不能仅仅停留在如何为现有的电力系统服务这个水平，更重要的是业务驱动需求，而不是技术试点推动项目。