5G赋能智慧电力商业模式创新方案

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1、                       5G赋能 未来电力   5G赋能未来电力 | 目录 1 前言 5G改变社会，电力点亮未来。5G 如何赋能智慧电网？应用场景有 哪些？主要挑战在哪里？从技术 创新到商业落地如何穿越？这些 问题催生了这份报告的诞生。 从2014年开启5G场景需求的制 定、技术研发和测试验证工作， 到2018年全面开展5G规模试 验，再到2019年实现5G试点商 用和2020年全面商用，5G价值 体现由实验室走向垂直行业应 用，赋予各个行业完

2、善现有产品 开发、服务提升和开拓新业务的 更多可能性。 据估算，到2026年，5G将为全 球十个主要产业带来1.3万亿美 元的数字化市场规模，其中能源/ 公用事业（水、电、燃气等）占 比高达19%，市场规模约为2500 亿美元。电力行业无疑是5G垂 直应用的重点赛道和风口之一， 5G通信特点与电力通信需求高度 契合，在智慧电网的各大应用场 景中，5G均可充分赋能，5G能 为电力行业带来深远的社会影 响，并产生巨大的经济价值。 在这样的背景下，全球能源互联 网研究院（以下简称“联研 院”）与德勤中国共同撰写本报 告。依托国家电网公司电力通信 网络技术实验室，联研院的周飞 先生、李炳林先生、吴鹏先

3、生、 郭云飞先生基于对电力行业的深 刻理解，对5G在电力行业四大 应用场景进行了仔细梳理，并对 各场景下的具体应用、体系架构 和通信需求进行了详细分析。德 勤中国的蒋颖女士、郭晓波先 生、张慧女士和屈倩如女士基于 多年咨询服务经验及电力行业深 度观察，指出了5G电力行业应 用的主要挑战，并对5G在电力 行业商业落地的关键措施提出了 建设性意见。这些有益的研究、 分析、探讨紧扣生态内企业对5G 赋能电力的主要疑问，报告撰写 团队也进行了深度思考和建设性 建议，这必将帮助相关企业积极 应对挑战，实现从技术创新到商 业应用的跨越。 过去未去，未来已来。祝大家开 卷有益，阅读愉快。   &n

4、bsp;     胡新春 博士  德勤5G应用研究院院长   5G赋能未来能源 | 一、5G驱动未来能源 2 目录  一、5G驱动未来电力     1 1.1 从电力行业看5G     1 1.2全球及中国5G+电力行业发展    3 二、5G电力行业主要应用场景    7 2.1控制类业务     8 2.2 采集类业务    11 2.3 移动应用类业务    13 2.4电网新型业务   &

5、nbsp;14 三、5G电力行业应用挑战    17 3.1 安全性与电力业务适配性仍需验证  17 3.2找到商用价值与成本的平衡点   18 3.3业务模式尚不清晰    19 四、从技术到商业    21 4.1深度参与标准制定    21 4.2选择最具潜力应用场景   22 4.3商业模式创新    23 五、联系我们     27 5G赋能未来能源 | 二、5G电力行业主要应用场景 1       &nb

6、sp;5G赋能未来电力 | 一、5G驱动未来电力 1 一、5G驱动未来电力 未来大部分的电力场景将搭建在能源互联网之上，能量像信 息一样在网络中随时随地产生和共享，其发展呈现出新的趋 势和特征：发电清洁友好，融合多种清洁分布式电源，融合 储能和电动汽车，融合分散可靠负荷，具备清洁低碳、网源 协同、灵活高效的特征；输变电安全高效，具备态势感知、 柔性可靠、协调优化的特征；配电灵活可靠，具备可观可 控、开放兼容、经济适用的特征；用电多样互动，具备多元 友好、双向互动、灵活多样、节约高效的特征。 通信技术是各项数字技术在电力行业应用的基础，是发展能 源互联网的技术支撑。目前，电网可以通过不同类型的通

7、信 网络进行互联，但日益多样化的电力需求需要一个更精密、 包容和创新的系统以满足海量设备互联互通和数据传输。 1.1 从电力行业看5G 5G定义的三大场景增强移动带宽（eMBB）、超可靠低 时延通信（uRLLC）和大规模机器通信（mMTC），具备超高 带宽、超低时延、超大连接的技术特点，在电力系统的发电、输电、变电、配电、用电、调度， 以及应急通信各个环节，均可发挥重要作用，能够深刻变革电力通信网，全面提升电力信息化水 平。据估算，到2026年，5G将为全球十个主要产业带来1.3万亿美元的数字化市场规模，其中 能源产业/公用事业（水、电、燃气等）占比最高为19% 1 ，约为2500亿美元。 图

8、表1：到2026年5G将带动1.3万亿美元产业数字化市场规模 5G将带动产业数字化转型市场1.3万亿美元（2026）  来源：EricssonThe Industry Impact of 5G，德勤研究  19% 18% 13%12% 10% 9% 8% 6% 4% 1%能源/公用事业 制造业 公共安全 健康养老 公共交通 媒体/娱乐 汽车产业 金融服务业 零售业 农业  5G赋能未来电力 | 一、5G驱动未来电力 2 5G通信特点与电力通信网络需求高度契合 5G网络技术的峰值速率、区域速率、边缘速率，都比4G大幅提高。5G峰值速率最高可达 20Gbps，满足高清

9、视频、虚拟现实等数据的大量传输。5G的通信时延比4G少一个数量级，空中 接口的时延在1ms左右，因此为电力差动保护、精准切负荷等超低时延业务应用创造了条件。5G 网络容量更大，每平方公里能够连接100万个终端，包括智能家电和各种智能终端，能够满足电 力物联网的海量智能终端的接入需求。5G技术通过通信原理的优化，会降级传感器或节点的能 耗，不需要对通信设备进行更换电池或者充电，给万物互联提供了很好的技术条件。 图表2：5G通信特点与电力通信系统需求高度契合 电力通信网络需求 5G通信特点 解释 确保可靠运行 高可靠性 电力系统安全可靠运行为基本要求，5G高可靠性可提升电网可靠 度 灵活响应与精准

10、控制 低时延 电力系统需灵活响应，部分业务达到零中断，5G毫秒级时延可满 足电网实时通讯需求 海量数据传输 高速率 电网物联网应用规模持续提升，带来海量实时测量数据于视频皆 空数据，5G告诉率特性可提供有力支持 万物信息互联 广连接 电网超大规模智能终端设备连接需求可以被5G广连接性满足 设备电池寿命保障 低能耗 5G优化通信硬件协议，提升电网设备使用寿命  来源：电网技术、德勤研究 5G 特点与智能电网性能高度匹配 基于5G的智能电网将充分支持分布式新能源、分布式储能、电动汽车、大功率电动智能机器等 各种新型电器进入家庭、商业建筑、工厂和园区，为满足个性化、多样化、市场化的能源供应

11、服 务提供连接的桥梁。5G为电力终端接入网提供了泛在、灵活、低成本、高质量的全新技术选择， 为打造更加安全、可靠、绿色、高效的智能电网提供了强大的基础能力。5G+智能电网不仅能够 大幅降低用户平均停电时间、有效提升供电可靠性和管理效率；同时可以极大的丰富和扩展电网 应用场景，降本增效，助力电网向综合能源服务商转型，为用户提供更好的电力综合服务。在为 用户供电服务方面，其电能质量、响应速度、服务内容均将因5G而发生重要变化。因5G而全面 实现智能电网的有关业务，将大幅提升电力系统的服务质量，基于5G的电能质量监测和治理， 也将减少因供电引起的故障或失效，用户的服务响应速度也将十分迅捷，新能源报装

12、、电动充电 桩报装、电费结算、账单查询、精确到分钟级的用电查询都将十分快捷方便。   5G赋能未来电力 | 一、5G驱动未来电力 3 1.2 全球及中国5G+电力行业发展 目前全球已有42个国家和地区部署5G商用，386家运营商已宣布对5G进行投资，81家运营商 已经推出了一项或多项支持3GPP标准的5G服务。 标准制定 标准化将确保连入5G网络的各个设备和解决方案的互操作性和网络安全。3GPP（第三代合作伙 伴计划）是最重要的5G标准制定国际组织，重点覆盖交通、能源等重点通信垂直应用行业相关 单位。该组织目前已成功吸纳中国移动、中国电信、中国联通三大电信运营商及华为、中兴主要 通信

13、设备制造商等来自40多个国家的500家会员单位。 中国电科院（国网能源互联网技术研究 院）于2020年4月成功加入3GPP国际标准化组织，标志着电力企业在参与5G国际标准制定方 面迈出重要步伐。 2020年8月，由中国电信牵头并联合国家电网、中国南方电网、华为、中国移动、中国联通等 5G确定性网络产业联盟成员单位，以及海内外运营商、设备商等28家成员单位提交的5G智能 电网研究项目在3GPP R18(第18版)标准中成功立项。该项目研究范围包括传统能源系统服务、远 程控制、远程保护、计量以及高级计量基础设施、分布式发电、分布式自动化、需求响应、能源 管理系统和配电管理系统等智能电网服务。是第一

14、次定义5G+智能电网端到端标准体系架构，为 5G+智能电网的快速发展奠定标准框架和平台。 商用部署 全球各国高度重视5G发展。欧盟将发展5G作为构建“单一数字市场”的关键举措，计划2020年 底在所有成员国部署5G，重点放在5G垂直行业如汽车、医疗及电力领域的应用。美国5G发展 规划主要围绕美国三大运营商开展，截至目前AT&T和T-Mobile已宣布实现全美境内的5G网络低 频段覆盖。美国5G规划重点在于建立共通的5G软件标准，使之适用于任何5G硬件设备，以摆 脱对5G设备商的依赖；目前考虑使用美国公司包括戴尔、微软、AT&T作为发展美国5G基础设 施的主导者。2020年3月日

15、本三大电信运营商相继推出5G服务，标志日本正式进入5G时代。 韩国已经在2018年平昌冬奥会期间开展5G NSA预商用试验，并在2019年3月开始商用部署。 中国自2014年便开始5G场景需求的制定、技术研发和测试验证工作，2018年全面开展5G规模 试验，2019年实现5G试商用，2020年实现全面商用。 2020年是中国5G建设的关键年。三大运营商计划年底建成55万个5G基站，其中中国移动计划 目标是30万个，中国联通和中国电信计划联合建设25万个5G基站。然而根据运营商前三季度 财报，5G建网任务现已超额完成，SA核心网覆盖31个省区市所有地级以上城市。据工信部数 据，至9月底，全国累计

16、开通5G基站69万个，超过全球总数的75%，连接用户数超过1.6亿， 行业应用的基站数超过3.2万个，涌现出数据采集和感知、高清视频、机器视觉、精准远程操 控、现场辅助、数字孪生等典型应用场景。   5G赋能未来电力 | 一、5G驱动未来电力 4 图表3：全球5G商用中国稳居领导地位 主要国家5G商用进度  2017 2018 2019H1 2019H2 2020 After2021 第一波              中美日韩，欧洲部分国家 5G技术研发试验    商用  

17、 大规模商用 第二波   欧洲大部分国家  5G技术研发试验    商用    大规模商用 第三波                            亚太，美洲新兴国家  5G技术研发试验    商用  中国领跑5G 美国5G综合实力领先  中国已经成为5G技术引领者。5G商业合同覆盖 30个国家，其中20个来自欧洲  中国

18、已经开始使用商用5G的城市数量处于全球 前列  预计2030年5G对经济增加值的直接贡献将超过 3万亿元，对当年GDP增长的贡献率将达到5.8%  2020年中国5G手机出货量预计达到1.4亿台， 全球占比近8成  中国已经启动6G技术研发  中国目前5G基站占比全球超60%  目前美国AT&T公司实现了5G网络全国覆盖，企 业用户及个人用户均可接入  T-Mobile日前宣布其中频5G覆盖已扩展至81个 新城市，并且正在推进一项计划，以在2020年底 前在数千个地方将Sprint的2.5GHz频谱资产利用 起来  

19、2020年苹果公司推出5G iPhone ，考虑到该品牌 在美国智慧手机市场近 40% 的份额，预计2020 年5G 手机将占美国手机总销量的大约20%  美国四大移动运营商的5G用户数已达408.2万户  来源：德勤研究 产业落地 2020年3月，工信部与国家发改委印发关于组织实施2020年新型基础设施建设工程(宽带网络 和5G领域)的通知，明确提出了重点支持面向智能电网等七大领域的5G创新应用。通知指出 在面向智能电网的5G新技术规模化应用方面，将基于5G新型网络架构及智能电网场景，开展 5G端到端网络切片及资源调度系统研发，研发网络关键设备和原型系统，提供融合5G技术

20、的智 能电网整体解决方案。 在国家政策指引下，各地纷纷提出了5G智能电网建设计划，雄安、内蒙古、云南、海南等地纷 纷启动5G智能电网建设。以雄安为例，5G正在与电网工程建设深度融合，现已开展基于5G网 5G赋能未来电力 | 一、5G驱动未来电力 5 络的电力业务适配性试点验证工作，选取配电自动化、用电信息采集业务进行了业务承载性能测 试。此外，国内首个基于SA（独立组网）架构的“5G+MEC（移动边缘计算）”电力保护物联示范 工程于2020年10月在雄安正式投运，核心技术达到国际领先水平。 电网公司是5G智能电网技术攻关及工程实践的引领者和主导者。国家电网开展了广泛的5G业务 研究和应用实践，

21、主要在5G智能电网架设、控制类业务如配网差动保护、移动巡检类业务如视 频交互上着力。国网青岛供电公司、中国电信青岛分公司和华为公司联合开发的青岛5G智能电 网项目一期工程于2020年7月正式交付投产。据报道，此项目既实现了电网对配电线路故障在 几十毫秒内自动切除，又通过削峰填谷电源节省5G单基站电耗20%，缓解“功耗过高”这一困扰 5G运营的最大难题。南方电网也积极开展了试点和应用合作，重点攻克5G智能电网的控制类业 务如配网差动保护。南方电网与中国移动在广州市南沙区明珠湾区域建立最大5G智能电网应用 示范区，应用场景达54个，目前已完成上线业务14个。 与此同时，运营商也加快了与电力行业开展

22、5G合作的步伐，进行了一系列5G赋能电力行业的 实践。实践横跨控制类业务如精准负荷控制和配网差动保护，采集类业务如用电信息采集，以及 移动巡检类业务。此外，一些电力设备企业也蓄势待发，积极入场，与通讯设备企业进行深度 合作。  5G赋能未来电力 | 二、5G电力行业主要应用场景 6  s  5G赋能未来电力 | 二、5G电力行业主要应用场景 7 二、5G电力行业主要应用场景 5G在电力行业主要有四大应用场景，分别为控制类业务、采 集类业务、移动应用类业务、以及以多站融合为代表的电网 新型业务。在控制类业务中，5G技术将优化能源配置，避免 大面积停电以影响企业和居民

23、用电，同时也将满足于配电网 实时动态数据的在线监测应用。在采集类业务中，5G将推动 收集和提供整个系统的原始用电信息。在移动应用类业务 中，5G预防安全事故和环境污染，减少人工巡检工作量，在 未来可进行简单的带电操作。在多站融合业务中，5G技术将 推进平台型、共享型企业建设。   图表4：5G电力行业四大应用场景 场 景 细分 场景 5G赋能 通信需求 带宽 时延 可靠性 连接密度 安全需求 控制 类业 务 1精准 负荷 控制 根据直流损失功率的大小通过精准控制分散海 量电力用户可中断负荷，实现电网与电源、负 荷互动，达到电力供需瞬时平衡 99.999% <1000个/百 km

24、 强安全需求，要 求资源独享，物 理隔离 2配网 差动 保护 业务  收集终端采样数据和运行信息，通过差动保 护算法对故障进行快速响应，若判定为故障发 生，断开其中的开关，精确定位和隔离配电网 故障。特点是速度快、可动态适应、故障判别 可靠 99.999% <1000个/百 km 强安全需求，要 求资源独享，物 理隔离 采集 类业 务 3用电 信息 采集  实现用电信息的自动采集、计量异常监测、 电能质量监测、用电分析和管理等功能，用电 信息采集系统由主站、远程及本地通道、集中 器和采集器/电表组成，移动式现场施工作业 管控 上行<2Mbps， 下行<1M

25、bps  公变/专变检测、 低压集抄<3秒， 精准费控99.99% <10000个 /km 高安全需求，安 全加密认证，安 全接入区认证， 物联网切片，逻 辑隔离 移动 应用 类业 务 4移动 巡检 类业 务  包含变电站巡检机器人、移动式现场施工作 业管控、应急现场自组网综合应用三大场景。 监控机房整体环境， 预防安全事故和环境污 染，减少人工巡检工作量，提高运维效率，针 对低速率移动场景，监控整体环境 根据场景不同， 要求可持续稳定 的保障4100Mbps 多媒体信息时延要 求小于200ms。控 制信息时延迟小于 100ms 多媒体信息可靠性 要求99.9%

26、，控制 信息可靠性要求 99.999% 集中在局部 区域210 个 不等  电网 新型 业务 5多站 融合 业务  提供变电站数据的本地存储与边缘计算能 力，网络边缘计算作为云计算的延伸，对内支 撑坚强智能电网业务，对外拓展能源服务渠 道，助力电力物联网发展，向社会提供资源共 享服务 传输带宽 100Mbps  1G， 时延5ms  20ms  集中在局部 区域 101000 个 不等   来源：全球能源互联网研究院、德勤研究    5G赋能未来电力 | 二、5G电力行业主要应用场景 8 2.1 控制类业务 电网控

27、制类对通信需求的典型特征是低时延、高可靠、安全性要求高，适合5G技术体制下的 uRRLC应用场景，典型的业务有精准切负荷控制业务和配网差动保护业务。 2.1.1精准负荷控制 （1）应用场景 精准负荷控制技术是指当多直流馈入电网发生多直流连续换相失败和故障导致直流闭锁、受端电 网有功大幅缺额、频率急剧下降时，根据直流损失功率的大小通过精准控制分散性海量电力用户 可中断负荷，实现电网与电源、负荷友好互动，达到电力供需瞬时平衡，支撑能源大范围优化配 置，避免了大面积停电的发生，将电网损失降至最小，对企业和居民用电的影响降至最低。 基于5G 通信网络的精准负荷控制系统由业务终端、需求响应终端、通信网络

28、和主站系统构成。 其中，业务终端通过本地网络接入楼宇需求响应终端，需求响应终端通过5G 通信网络接入需求 响应系统主站，具体应用场景如下图所示。 图表5：基于5G 通信网络的精准负荷控制业务应用场景  来源：全球能源互联网研究院  5G赋能未来电力 | 二、5G电力行业主要应用场景 9 （2）通信需求 精准负荷控制系统需快速恢复大电网供需平衡、确保电网频率在直流闭锁故障发生后约650毫秒 内恢复至正常值（50Hz），因此主站至终端的切负荷指令通信通道传输时延不能超过50毫秒。精 准负荷控制系统整组动作时延越少，恢复电网故障就越快。因此，对通信的时延是越低越好。对 通信的需求

29、中，重点强调时延、可用性、安全性、可靠性。具体通信需求如下：  带宽：<256kbp s  时延：控制主（子）站到终端时延50ms   通信可靠性：99.999%   连接密度：<1000个/百km  网络切片：端到端硬切片，独享切片资源  安全：强安全需求，要求资源独享，物理隔离  授时精度：<10us   通信方式：主从方式，永久在线，连续高频通信； 2.1.2配网差动保护业务 （1）应用场景 配网差动保护技术作为一种在高压输电网中成熟应用的电网技术，可以很好地解决分布电源接入 对配电网带来的

30、诸多困扰。其原理是配电差动保护终端比较两端或多端同时刻电流值（矢量）， 当电流差值超过整定值时判定为故障发生，断开其中的断路器或开关，执行差动保护动作，从而 实现了配电网故障的精确定位和隔离。 随着大规模分布式新能源接入配电网，电动汽车充电负荷出现快速增长，用户供需互动日益频 繁，配电网的源、网、荷因其更强的时空不确定性呈现出常态化的随机波动和间歇性，配电网的 双向潮流、多源故障等诸多问题日益凸显。针对配电网多谐波、强噪声的系统特征，采用高精 度、微型化同步相量测量装置（PMU），满足于配电网实时动态数据的在线监测应用。 配网自动化系统一般由下列层次组成：配电主站、配电子站（常设在变电站内，可

31、选配）、配电 远方终端（FTU、DTU、TTU等）和通信网络。配电主站负责对整个配电系统建模、实时监控和时 钟同步；配电管理系统负责对整个配电网络进行拓扑动态分析，将拓扑变化数据传递给各个DTU 或FTU终端，同时对各终端的差动保护功能动态分析，并决定其保护功能投入/退出状态。而配网 差动保护作为配网自动化系统的一个子系统，DTU和FTU负责将各自采样数据和跳闸信息传递给 相邻的终端，并收集相邻终端的采样数据和运行信息，通过差动保护算法对故障进行快速响应。 其特点就是速度快、可动态适应、故障判别可靠等，具体应用场景如下图所示。   5G赋能未来电力 | 二、5G电力行业主要应用场景

32、10 图表6：基于5G的差动保护系统架构  来源：全球能源互联网研究院  （2）通信需求 差动保护对电流差值的判断需基于同一时刻的电流值，要求相互关联的两个或多个差动保护终端 必须保证时间同步，其时间同步精度<10s，交互信息的传输时延最大不超过12ms(peer to peer的 最大时延)，对通信的需求中，重点强调时延、可用性、可靠性。具体通信需求如下：  带宽：<10Mbps   时延：业务系统端到端15ms，通信系统端到端10ms   通信可靠性99.999%   连接密度：<1000个/百km  

33、网络切片：端到端硬切片，独享切片资源  安全：强安全需求，要求资源独享，物理隔离  授时精度：<10us   通信方式：多方通信，主从(自动化业务)、设备到设备；永久在线，连续高频通信   5G赋能未来电力 | 二、5G电力行业主要应用场景 11 2.2 采集类业务 电网采集类业务对通信需求的典型特征是点多面广，有线通信方式覆盖难度大，对通信时延要求 不高，适合5G技术体制下的mMTC应用场景，典型的业务有用电信息采集等。 2.2.1用电信息采集业务 （1）应用场景 用电信息采集业务可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

34、理 等功能，用电信息采集系统由主站、远程及本地通道、集中器和采集器/电表组成，用电信息采集 的数据流向包括上行和下行两类。上行数据流是指低压工商业、居民用户和公配变用户的电能表 数据经过采集器（可选）上传到集中器，集中器经上行通信通道传到用电信息采集系统主站；专 变用户电能表的数据上传到专变终端，专变终端经上行通道传到用电信息采集系统主站。终端多 部署于楼道、屋檐及小区配电房等，部分位于地下室。 用电信息采集系统在逻辑上分为主站层、通信信道层、采集设备层三个层次。主站层又分为营销 采集业务应用、前置采集平台、数据库管理三大部分。业务应用实现系统的各种应用业务逻辑； 数据采集负责采集终端的用电信

35、息，并负责协议解析；控制执行是业务终端执行控制操作；前置 机用于实现对终端进行通信管理和调度。通信信道层是主站和采集设备的纽带，提供有线和无线 通信信道，为主站和终端的信息交互提供链路基础。主要有：光纤专网、无线公网、无线专网、 中压电力线载波等通信方式。采集设备层是用电信息采集系统的信息底层，负责收集和提供整个 系统的原始用电信息。具体应用场景如下图所示。   5G赋能未来电力 | 二、5G电力行业主要应用场景 12 图表7：用电信息采集系统框架图  来源：全球能源互联网研究院  （2）通信需求 用电数据采集业务根据不同用户的通信速率不低于1.05kbps，对于

36、负荷控制指令，传输速率不低 于2.5kbps。具体通信需求如下：  带宽：上行<2Mbps，下行<1Mbps   时延：公变/专变检测、低压集抄<3秒，精准费控<200ms   通信可靠性：99.99%   连接密度：<10000个/km   安全：高安全需求，安全加密认证，安全接入区认证，物联网切片，逻辑隔离  通信方式：永久在线，频次5分钟/次；  5G赋能未来电力 | 二、5G电力行业主要应用场景 13 2.3 移动应用类业务 移动应用类业务对通信需求的典型特征是通信带宽要求高，安全性要求

37、高，适合5G技术体制下 的eMBB应用场景，典型的业务有移动巡检类业务。 2.3.1 移动巡检类业务 （1）应用场景 移动巡检类业务主要包含变电站巡检机器人、移动式现场施工作业管控、应急现场自组网综合应 用三大场景。主要针对电力生产管理中的中低速率移动场景，对配电柜、开关柜的图片、视频进 行采集、识別，提取其运行状态、开关资源状态等信息，监控机房整体环境， 预防安全事故和环 境污染，减少人工巡检工作量，避免了人工现场作业带来的不确定性，同时减少人工成本，极大 提高运维效率。未来可进行简单的带电操作。 变电站巡检机器人业务主要针对场景为110kV 及以上变电站范围内的电力一次设备状态综合监 控、

38、安防巡视等需求，目前巡检机器人主要使用WIFI 接入，所巡视的视频信息大多保留在站内本 地，并未能实时地回传至远程监控中心。主要应用场景如下图所示： 图表8：移动巡检类业务应用场景  来源：全球能源互联网研究院   5G赋能未来电力 | 二、5G电力行业主要应用场景 14 （2）通信需求 未来变电站巡检机器人主要搭载多路高清视频摄像头或环境监控传感器，回传相关检测数据，数 据需具备实时回传至远程监控中心的能力。在部分情况下，巡检机器人甚至可以进行简单的带电 操作，如道闸开关控制等。对通信的需求主要体现在多路的高清视频回传（Mbps 级），巡检机器 人低时延迟的远程控制（毫秒

39、级）。移动巡检业务对未来的通信需求包括：  带宽：根据场景不同，要求可持续稳定的保障4100Mbps。  时延：多媒体信息时延要求小于200ms。控制信息时延迟小于100ms。  可靠性：多媒体信息可靠性要求99.9%，控制信息可靠性要求99.999%  隔离要求：基本属于电网III 区业务，安全性要求低于I/II 区。少量控制功能如巡检机器人需 远程操作的控制信息属于I/II 区。  连接数量：集中在局部区域210 个不等。  移动性：移动速率相对较低，在10120km/h 范围内。 2.4 电网新型业务 电网新型业务是随着智能电网

40、和电力物联网的深入建设而出现的一类业务，这类个性化通信需求 较多，缺乏存量业务前期的通信积累，而5G技术的出现，能更好地与传统通信方式结合，满足 各种电网新型业务的个性化通信需求。典型的业务有多站融合业务等。 2.4.1 多站融合业务 （1）应用场景 多站融合业务充分利用变电站、新能源场站、储能站、电动汽车充电站、供电营业厅所、抽水蓄 能电站等场地环境建设不同等级和应用场景的数据中心站。数据中心站提供变电站数据的本地存 储与边缘计算能力，网络边缘计算作为云计算的延伸，通过把云计算平台及其能力迁移到变电 站、新能源场站等网络边缘，具备对高带宽、低时延、本地化业务的更强支撑功能，向社会提供 资源共

41、享服务。 多站融合是探索利用变电站资源建设运营数据中心站、5G基站、北斗地基增强站、充电桩、储能 站等，对内支撑坚强智能电网业务，对外拓展能源服务渠道，助力电力物联网发展，推进电力企 业搭建共享平台，更好的为社会创造价值。典型应用场景如下图所示：   5G赋能未来电力 | 二、5G电力行业主要应用场景 15 图表9：基于5G网络的多站融合应用场景架构图  来源：全球能源互联网研究院 （2）通信需求 基于多站融合和边缘计算技术可以开展的相关业务有车联网、高清视频、AR/VR、智慧安防等业 务，对未来的通信需求包括：  车联网和高清视频类业务：传输带宽100Mbps以

42、上，时延10ms以下。  AR/VR类业务：传输带宽100Mbps-1G之间，时延5ms以下。  智慧安防类业务：传输带宽20Mbps以上，时延20ms以下。  连接数量：集中在局部区域101000 个不等。  5G赋能未来电力 | 三、5G电力行业应用挑战 16       5G赋能未来电力 | 三、5G电力行业应用挑战 17 三、5G电力行业应用挑战 3.1 安全性与电力业务适配性仍需验证 现阶段5G垂直行业应用普遍面临5G网络覆盖尚不全面、技 术成熟度有待提升、应用配套产业处于培育期等问题，电力 行业也不例外。5G网络

43、与4G网络相比，可根据业务需求针 对切片定制安全保护机制，可基于切片实现用户所需安全分 级服务、切片之间的安全隔离，也可实现基于用户虚拟网络 的安全部署和安全管理，在网络设计上强化了安全性。但电 力系统对于通信网络的可靠性和安全性有着特殊的要求，且 5G网络切片、核心网下沉、超低延时业务承载、海量连接等 网络特征对现有电力安全防护架构及网络管理提出了新的要 求。目前，在尚不成熟的5G技术和5G商用环境下，5G技 术如何满足能源互联网下的电力业务安全需求仍有待验证。 不同主体需要协同配合，明确安全责任边界，同步推进5G发展与安全防护。电力企业、网络运 营商和设备供应商需要进一步量化网络的技术指标

44、和架构设 计，包括5G网络切片安全性、业务 隔离、端到端业务时延，协商网络能力开放、网络管理界面等要求，以提供满足电力行业多场景 差异化的解决方案，并进行技术验证和示范。同时，发挥政府部门、标准化组织、企业、研究机 构等各方的能动性，打造多方参与的 5G 安全治理体系。    5G赋能未来电力 | 三、5G电力行业应用挑战 18 图表10：5G电力行业应用安全风险 安全风险 挑战 终端安全  海量终端接入认证安全  海量设备连接到网络带来风险  即使设备认证标准严格，设备厂商出于降成本的考虑，可能仅满足最低限度的终端安全要 求 网络安全 &nb

45、sp;差异化安全保护需求：空口侧加密认证与隔离安全  5G网络切片安全需求：如果没有采用适当隔离机制，当某个低防护能力的网络切片受到攻 击，攻击者可以此为跳板攻击其他切片，进而影响电力系统正常运行  网络边界安全防护需求：核心网下沉带来的网络边界模糊，难以对边界实施细粒度、高强 度防控带来的安全隐患  新型商业模式安全需求 应用安全  现阶段5G切片并非为电力业务设计，使用过程中资源匹配度不高，难以满足电力业务差 异化安全保护需求  5G边缘计算可部署多个应用，共享相关资源，一旦某个应用防护被攻破，将会影响在5G 边缘计算平台上其他应用安全运行

46、，边缘计算部分附加功能并非电力行业所需，导致电网 资源浪费和效率降低  应用的产业链不成熟，特别是在终端和模组方面，厂家少、价格高、形式单一、业务适配 差，无法满足电力业务应用需求  5G与电力业务的适配性测试场景较为局限，需要在更大范围内开展测试验证 数据安全  数据安全  用户隐私需求  来源：德勤研究整理 3.2 找到商用价值与成本的平衡点  5G的建设和运营成本仍是行业面临的挑战。运营商曾公开表示，5G的高成本来自“三个3”： 5G基站数量比4G多3倍 2 ；单座5G基站耗电量是4G基站的3倍；单座5G基站的价格可能是 4G基

47、站的3倍。5G基站功率更大、能耗更高使得建设成本和维护成本大幅增加据测算一座 宏基站的建设成本（包括主设备、动力配套设施、土建施工、软件费用等）约为40万元人民 币，单个基站租户年综合电费约为2-3万元 3 。一边是快速扩张5G基站的需求，一边是尚不明朗 的投资回报和商业模式，企业面临5G带来的建设和运维成本压力。  对运营商而言，2C用户饱和，市场增长放缓；2B将成为潜在收入增长点和主要赛道。对电力企 业而言，5G通信的高速率、高容量、高可靠性、低延时、低能耗与智能电网电力系统可靠性、灵 活响应与协同控制、海量数据传输以及电池寿命与保障的基本需求相匹配。5G能够助力电网智能 化，并

48、创造新的商业价值。   5G赋能未来电力 | 三、5G电力行业应用挑战 19 在国家推动5G超预期提速的背景下，企业找到商用价值与成本的平衡点尤为重要。企业需要选 择最有潜力的应用场景，探索共建共享模式降本增效，从而逐步实现从单点突破到多点突破再到 行业推广。 3.3 业务模式尚不清晰 “5G+电力”的业务模式尚未成形，企业仍在摸索自身定位以及不同定位下的核心业务模式。 以5G网络切片服务为例。电网业务主要分为安全生产类、客户服务类、经营治理类和提质增效 类等四个类型。每个类别都有很多不同的具体业务，比如在安全生产中，就包含输电线路在线监 测、无人机巡检、智慧变电、配电物联网、配电网

49、保护、短路电流计算分析等多种应用场景。不 同业务在时延、带宽、连接密度、同步性要求以及可靠性、安全隔离方面都有不同的指标要求 。 5G网络切片在隔离性和安全性上可以满足电网不同的业务安全分区隔离需求：电力控制切片可 实现毫秒级低时延， 保证配电控制数据和命令的可靠传输；电力监测切片，可实现海量电表数据 的采集和无人机等智能设备巡检数据的上传；电力通信切片，可满足电力行业专网的安全通话 需求。 4 目前网络切片的相关研究和落地仍在发展阶段，电力行业应用有三种潜在业务模式。不同模式 下，电力企业的角色不同，对其资源和能力的要求也不同。相关企业需要共同探索哪种模式更为 可行或找到新的模式（图表11）

50、。 图表11：5G网络切片电力行业应用潜在业务模式  通信运营商 电力企业 标准模式  铺设基础设施  提供增值服务  根据业务需求租用其中的一片或是多片 混合租赁模式  统一建设端到端5G网络  提供增值服务  向运营商租用最复杂、投入最大、维护最困难的运营商 基础设网络，包含基站和核心网  自建对管理面，满足对网络切片资源的可视化透明管理 需求  尽可能利用现有的传输专网资源 托管模式  提供运维管理服务  电力企业拿到5G频谱资源  自建独立专用、资源专享的 5G专网

51、 利用运营商在网络运营方面的经验和优势，把 5G专网切 片托管给运营商进行运维管理  来源：德勤根据公开资料整理  5G赋能未来电力 | 四、从技术到商业 20       5G赋能未来电力 | 四、从技术到商业 21 四、从技术到商业 4.1 深度参与标准制定 5G行业标准化是规模化发展的基础。中国企业牵头提交的 5G智能电网研究项目在3GPP R18中成功立项，为5G+智能 电网端到端标准系体架构奠定基础。中国电科院（国网能源 互联网技术研究院）加入国际标准化组织3GPP，参与标准制 定，这将使5G 技术能够更好地服务于垂直行业。

52、 未来，电力企业可以从标准来源、利益相关者、关键考量因 素和后续跟进几个方面思考如何进一步深度参与5G技术标 准制定，推动5G在电力行业应用的标准化。 标准来源： 企业可通过多种方式开发新标准，最常见的来源 包括：修订先前标准、现有实现编篡和满足新兴需求。为满 足新兴需求开发标准要求各参与方达成共识，明确优先满足 哪些需求，再围绕这些需求开发解决方案。 技术标准利益相关者：在标准开发工作中尝试包含代表各种最终用户、供应商、技术解决方案专 家和标准专家的参与者。  标准制定考量因素：成为标准机构参与者后，标准开发工作便开始了。 这包括：从工作小组那里 收集需求，确定一套可以相互接受的统

53、一实践，并设计出将成为技术标准基础的技术解决方案， 在这个过程中，还应考虑以下因素，以增加成功机率 5 。  工程实践：同意并确保在制定技术标准时遵守合理的工程实践  市场敏锐：了解标准目标市场的价值，并根据这些价值调整设计决策和权衡  细节与多样性：避免尝试编纂高度详细的内容以支持高度多样化的应用，标准中的细节应与 服务实践中的多样性相平衡。  功能性：将标准支持的落地应用和功能（必需或可选）的数量限制在合理范围  延展性：了解标准如何支持厂商和用户的自定义使用，尽可能通过定义明确的扩展点和过程 来支持自定义。  快速落地：与大型的，由多个部分组成的标准相比，规模较小，范围狭窄的标准成功完成和 采用的机会更大。 后续跟进：许多企业错误地认为，一旦制定并发布了某项标准，采用和遵守该标准便会自成体 系。事实上，发布后采取的行动在很大程度上影响该标准是否能被广泛采用。企业应积极进行市 场宣传、支持互操作性，开发工具帮助供应商的测试开发工作。   5G赋能未来电力 | 四、从技术到商业 22 图表12：推动行业标准化关键因素  来源：德勤研究 4.2 选择最具潜力应用场景 5G在电力行业应用场景多样，我们需要以发展的眼光看待5G在不同场景的