月份：2021年5月

用比特驱动瓦特是5G改变社会的梦想之一，5G在电力领域的应用能否成功关系到5G改变社会的使命能否实现。在5G产业专家与电力行业专家携手的共同努力下，5G与电力领域结合的应用正不断丰富与成熟，克服技术、标准、商业模式等方面挑战，比特驱动瓦特的梦想正在照进现实。

电网开展5G业务已取得初步进展

5G在电力领域的应用范围十分广泛，贯穿电网“发输变配用”全流程，如配网差动保护、配网自动化三遥、配网PMU、高级计量、应急通信、机器人巡检、无人机线路巡检、智慧工地、视频监控等。5G在这些场景的应用极大地增强了电网的通信能力并提高了电网的运营效率，为电网的智慧化运营提供了重要保障。

5G电力虚拟专网提供可靠的无线接入

电网企业与运营商共同构建5G电力虚拟专网，能够为各类电网业务提供可靠的无线通信接入手段。基于“公网专用、能力开放、分权分域”的理念，通过电信运营商的5G统一能力开放平台，可以向电网开放对应的5G行业虚拟专网服务和管理能力，主要包括5G电力切片、电力专用网元（如UPF/MEC等）、电力通信终端，业务SLA的可视、可管、可控能力及故障定界、故障快速恢复能力。

在浙江，国家电网浙江电力公司与运营商共同构建了5G电力虚拟专网，建设范围包括无线公网（无线、承载、核心网、运营管理平台）和电力专网（电力专用核心网网元、电力内部网络、5G电力综合管理平台、主子站业务系统等）。国家电网浙江电力公司在省公司侧通信机房内，分别与三家运营商完成电力5G SA核心网用户面设备的部署工作，包含电力专用UPF设备和MEC服务器，实现了5G SA网络核心层的用户面下沉，AMF和SMF等核心网网元采用运营商5GC公共资源。

在河南，国家电网河南电力公司也在融合电网业务应用需求的基础上，开展了5G虚拟专网、5G+特高压、5G+配电网等建设模式研究及应用，在郑州、鹤壁、许昌等地区广泛开展试点场景建设。在5G电力虚拟专网方向，河南电力积极探索5G园区专网建设模式，2019年4月在郑州官渡变，国家电网河南电力公司建成了国内首座500千伏变电站电力专用基站。国家电网河南电力公司联合运营商实现了省内三座特高压站的5G网络全覆盖，通过部署电力专用MEC，进一步建成了特高压5G园区专网。

5G电力切片已开展示范工作

切片已经成为5G使能行业应用的重要抓手。在山东，全省已开始组建5G电力切片网络，构建全省生产控制大区切片，准备开展地方电厂接入、分布式电源接入（助力负荷预测）和电动汽车接入（助力源网荷柔性调度）。国家电网青岛供电公司还在胶州上合示范区扩大配网差动保护试点，场景自动化扩大应用，开展地方电厂、分布式电源等5G通信试验。

5G基站与变电站共建共享初见成效

5G基站与变电站共建共享取得了初步成效。在青豫直流特高压豫南换流站基建工程中，国家电网河南电力公司实现了5G基建与变电站同期规划建设，不仅降低了后期铁塔公司、运营商重新建站的高额费用，也使5G在特高压智慧工地应用中率先发挥作用，为安全作业管控提供了有效手段。

无人机巡检实现实时回传

近年来为了减轻输电线路巡检工作强度，国家电网开始大规模推广无人机巡线作业。基于电力北斗地面增强基站的精准导航可以达到实时厘米级精度，通过航迹规划，巡检全过程无人机自动飞行。国家电网青岛供电公司实现了国内首次研发无人机可搭载的5G SA网络数据高速传输模块，实现无人机视频及图像在5G切片网络的实时回传，数据转储作业整体时间缩短98%，确保巡检数据传输安全。

智能运维提高电网运营效率

5G在提升电网自动化效率实现智能运维方面发挥了重要作用。如在5G+精准负荷控制方面，国家电网青岛供电公司实现了精准负荷控制系统重点解决电网故障初期频率快速跌落，主干道潮流越限，省际联络线功率超用，电网旋转备用不足等问题。

精准负控系统工程在实施中遇到大量负控终端接入控制网络带来的成本和施工难题。许继集团将分散部署的负控终端通过电力通信终端接入5G网络，在试验室及试点完成基于5G的精准负控验证工作，实测延时指标满足预期，优于无线专网测试指标，具备实施条件。

面向未来智能运维，2021年，国家电网江苏电力公司计划将围绕输变电智能运维、电网调度控制等业务，在南京江北新区开展电力5G应用的深入验证，如基于混合专网点对点业务应用模式验证广域保护备用通道;基于混合专网局域业务应用模式验证变电站巡检机器人;基于虚拟专网广域业务应用模式验证网联无人机;开展边边缘数据中心共建共享商业模式探索。

电网开展5G业务需跨越两座大山

在取得一定阶段性成果的同时，也应该清醒的认识到，电网开展5G技术研究，贯穿电网“发输变配用”全流程，不仅有技术问题，还涉及标准体系建立、网络安全要求、管理模式及商业模式确立等问题。这不仅与电网有关，还涉及电信运营商、设备厂商、标准机构等外部单位，是一个复杂的系统性工程。目前看来主要有两座大山需要跨越。

一是5G切片承载电力业务的安全性尚待权威论证。根据电力监控系统安全防护要求，生产控制业务大区的业务需要达到物理隔离的安全防护强度。虽然5G切片技术在安全隔离方面相对4G有了优化提升，但端到端的安全隔离能力能否达到电力安全防护要求，目前都只停留在理论分析阶段，尚未进行第三方权威机构测评认证。

二是跨行业5G创新商业合作模式尚待探索，资费标准远超预期。当前5G切片技术主要在技术方案及应用验证的阶段，运营商与电力企业双方对专用切片的计费模式和取费标准仍然存在较大分歧。5G电力虚拟专网的网络租赁费约为4G资费的5倍，成本大幅提升，远超预期。

总而言之，当前电力行业5G应用仍处于技术试点与商业摸索阶段，从电网应用角度看，制定针对电力行业应用的制定个性化标准，破解电力5G深化应用瓶颈势在必行。产业链也应积极行动起来，在新业务模式探索、5G技术与电力应用适配性验证方面积极贡献力量。

“4·16″北京丰台储能电站爆炸事故的惨痛教训，势必将促使正处于”热发展”期的储能行业进入冷思考。事故原因尚待调查，但有一点可以肯定，作为支撑国家能源转型大计的战略性新兴行业，储能发展的脚步不能就此停歇。本次事故再次警醒行业，安全无小事！伴随着各地储能项目”火爆”上马，储能项目的本质安全再怎么强调都不为过。

善治病者，必医其受病之处；善救弊者，必塞其起弊之源。为此，本刊特邀专家就此话题展开讨论，以飨读者。

4月16日，北京市丰台区集美大红门25MWh直流光储充一体化电站项目发生爆炸事故，该事故是我国官方报道中首次造成重大人员伤亡的电化学储能电站安全事故，给储能行业的发展再次敲响了警钟。

事实上，国内外已有多个储能电站出现着火、爆炸事故的案例，自2017年来，韩国就陆续出现30多起火灾事故。但是，储能的发展不能”因噎废食”，忽视了储能在落实国家”双碳”战略目标以及推动构建以新能源为主体新型电力系统过程中的积极作用，而是亟需认真反思储能在快速发展阶段遗留和出现的规范标准缺失、产业粗放无序、市场投机短视等问题。特别是国家和行业等各个层面，应加快研究出台储能系统在规划设计、管理审批、建设施工、运营维护等各个环节统一的规范和标准，从行业和产业的顶层设计上保证储能的健康可持续发展。

产品参差不齐 厂家鱼龙混杂

蓬勃发展背景下潜藏风险

储能是一个涉及多学科、多专业的技术领域，包括了系统控制、电气安全、设备优化匹配、电池健康及安全联动保护管理等。完整的储能系统不是各种元件简单的拼凑，而是需要系统化、规范化、标准化地对电池选择、系统工艺、充放电管理、温控系统设计、质量把控等过程进行全寿命、全环节的综合考量。

我国电化学储能技术路线众多，每种技术类型的技术路线、技术特点、成熟度、适合的应用场景以及产业应用规模各不相同。然而，各类储能产品质量参差不齐，储能产品还存在以”动”代”储”、非专业集成、非一体化设计、未全面测试等问题。储能厂家也鱼龙混杂，既有宁德时代、比亚迪这样的独角兽，还有大量的光伏、节能、电力电子等数百家企业跨界而来，并且许多跨界企业基本采取主营业务为主、储能业务为辅的协同发展模式，专业化的储能企业仍显弱势。

随着储能装置部署发展到一定规模，考核标准不明晰、监管体系不完善、商业模式不明确等引发的价格战、圈地战等问题也逐渐显现，从而集中体现在储能系统元件自身和储能系统运行时所产生的停运、失效甚至起火爆炸等安全风险上。

标准规范先行 打造本质安全

涅槃重塑夯实产业健康基石

我国储能行业正面临新的历史机遇，能源系统的源网荷各级用户都对储能的发展寄予了厚望。然而，我国储能电池性能指标、规划设计、调度及事故处置、火灾消防以及行业质量评估等还缺乏统一的规范标准和检测手段，不同的工程项目之间要求差异比较大。目前，我国的储能行业的国家标准还比较缺乏，与其他比较成熟的行业动辄上百项的标准体系相比，储能系统标准化的工作还需全面深化开展，从本质和源头上确保储能系统的安全可靠。

我国储能行业的发展必须筑牢全产业链的安全围堤。一是加强储能产品技术标准化研究。加强储能产品生产质量的标准化研究，统一行业标准，严守产品生产安全红线；二是建立储能应用系统标准体系。从系统应用的角度，建立涵盖储能系统规划、设计、运行、维护以及储能设备、部件、材料等各环节相互衔接、协同发展的标准体系；三是加强储能接入能源系统标准化研究。尽快完善储能电站的调度规范准则，完善储能故障保护措施以及应急方案等，保障储能在能源系统中的安全稳定运行；四是加强储能电站的消防标准化研究。储能电站的消防标准需进一步从产品、建筑、运行等角度进行综合考量，针对不同类型的储能事故隐患，制定故障应急预案和消防处置措施；五是完善储能行业管理规范性研究。完善储能行业体系规范化研究，建立相应质量认证体系，加强对储能的安全监管与防护机制。

拓展产业赛道 孵化硬核技术

开源引渠营造多元化新格局

随着智能电网、综合能源系统、能源互联网等新型能源系统模式的转型升级，储能作为一种新型能源基础设施，能够为系统运行提供调峰、调频、备用、黑启动、需求响应支撑等多种服务。不同需求场景催生了不同类型的储能技术路线，不同技术的储能又可协同解决能源系统在不同时间尺度、空间范围内能源生产消费的平衡问题。从能源储存这一本质需求来看，广义的储能产业呈现更加多元化趋势。

目前，在大容量储能方面，抽水蓄能仍然是主要方式，在条件适宜的地区发展抽水蓄能对于提升能源电力系统整体效率具有重要意义；在储能电站建设中，主要采用锂电池、液流电池、铅碳电池等，目前液流电池由于其高可靠性、长寿命等优势，越来越得到行业内的关注；在动力电池方面，磷酸铁锂电池、三元电池、燃料电池等是主要的车载储能模式，随着风光等新能源的大规模开发，以绿氢为主的燃料电池将逐渐具备市场竞争力；同时，以水、熔盐等为介质的蓄冷蓄热等储能技术，基于成熟的技术和经济性考量，在建筑用能等应用场景中收到了良好的效果。但是，应该看到，液流电池、燃料电池等全产业链的大量核心技术仍然还在论证完善之中，市场上的储能产品还很难同时满足绿色低碳、安全可靠、经济高效、长寿命、易回收等要求，其中，电池安全管理技术、大容量电池技术、电池梯次利用技术、储能材料技术等领域仍将是未来储能关键技术突破创新的重点。

这次事故的结果是沉痛的，但能源系统发展的历史也告诉我们，每一次重大事故的发生都显著加快了行业自身的优化完善、优胜劣汰和改革转型，每一次行业的剧烈阵痛都可能带来更长远的繁荣兴盛。

期待储能系统在未来的能源系统革命中发挥更大作用。

试点案例上千个，缘何运营商仍徘徊在外围？

“5G＋工业互联网”融合创新项目已经超过1100个 。 这是在数月前的国内首届5G＋工业互联网大会上，官方给出的一组数据。 如果延伸到2021年4月，在多方政策的支持以及电信运营商、ICT设备商5G＋的推动下，可能这个数字已经翻了一番不止。 但在5G＋的光环下，一些传统行业从业者有点沉不住气了。 “那些公开场合讲话、演讲的例子，多多少少都有些光环在上面。可实际上，我们这种传统钢铁企业，几十年留下里的历史问题很多，本来就没形成体系化的互联互通，而且各类设备比较笨重，信息安全防线也比较薄弱，所谓的数字化改造，还都是一些局部环节上的尝试，一些工控系统还多采用的是外资公司的系统，纳入5G，打造工业互联网，都还是很长一段时间需要对接和摸索的事。” 一位钢铁企业的技术人员与紫金山科技谈及工业升级改造时，直言当下的5G＋案例大多属于“虚火”，“根本没到各类宣传制造出的那种繁荣的地步。”

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标准和频率：无形的围栏？

工业，被视为最能体现5G高速率、低时延高可靠、大连接等几大特性的行业领域，一直是三大运营商和设备商们试水5G＋的“前沿阵地”。 但在宣传案例背后，当工厂、企业开始花费大量精力和金钱意图把采购、生产、质检、物流等各环节“全面改造一番”时，受限于标准和频谱政策的5G，在技术能力和服务模式上开始显出力不从心。

事实上，2018年6月冻结的5G SA独立组网标准已经显著增大了5G网络速率和容量，为其进入行业市场打开大门，而2020年7月3GPP R16标准全面冻结，因其为5G＋工业解锁了更新的能力，又被视为5G在工业领域的敲门砖。 那真正能让工业生产“变革”的技术能力，在发布的R16标准中有多少？ 工业互联网专家、北京科技大学国家“万人计划”王健全教授在与紫金山科技谈到这个问题时称，3GPP R16标准中，的确对5G相关功能进行了增强和扩展，包括对5G桥接TSN 的架构及功能做了框架性定义，对高可靠低时延的uRLLC功能进行了增强，规划了非公共网络NPN的部署方式，包括NR－U、NR定位、双连接、载波聚合增强及UE节能等。 不过，5G要想从时延、容量、连接、定位精度等方面更适应工业复杂场景，还得依赖尚未颁布的R17标准。 一方面是更有力的R17标准尚未发布，另一方面是目前5G的实际进展还滞后于已发布的标准。根据已公开的终端芯片厂商路标，较为全面其成熟的uRLLC终端芯片预计2021年底至2022年年中才能推出，而基于这方面的模组就又得滞后几个月。 王健全教授坦言，“对于时延、抖动、稳定性要求高的场景，特别是工业制造的核心控制环节，现在的5G还无法满足要求，这也是目前5G进入工业，还未能与生产制造核心流程真正挂钩的技术原因。”

而包括王健全教授在内，还有其他被访人也提到了5G＋工业难推进在技术因素之外另一大原因，即商业模式，而商业模式又与我国现有的5G频率政策息息相关。 如一位业内人士在2月份的MWC上海展期间与同行私下交流所说，中国5G＋各行各业在国际上几乎是案例最多的，但与“全球已经有37个国家／地区完成了基于5G／LTE的专用网络的频谱分配及部署”相反的是，中国还没给5G专网划分出专门的频谱。 “就像一个大操场，专业运动员没有专门辟出的赛道，不得不和老百姓一起跑步。” 德国和日本都是2019年为5G专网划分了特定的频谱。德国规划的3．7GHz－3．8GHz频段和24．25GHz－27．5GHz频段，已在这两年分批次分配用于工业厂区、汽车企业、农林企业等建设5G企业专网。有数据统计，至2020年9月底，包括博世、宝马等在内的几十家企业已领到了74张区域5G频谱许可，用来建5G独立专网。 日本发放的2．575MHz－2．595MHz和28．2GHz－28．3GHz频段，特别打上了“本地专用”的属性，即本地5G频率只可在本地专网中使用，全国性的运营商不可申请本地5G频率。

日本富士通、丰田、东京都政府都已获得本地5G频率许可，纷纷开始区域5G专网的建设。 美国、法国也都以不同的频谱共享接入监管模式或独立频段专用的方式，用于工业企业建设私有专网。 在中国电信股份有限公司研究院的专家看来，这些国家的工业专网频率分配，或多或少也给国内推进5G专网频谱提供了启示：一是与电信运营商的全国性5G公网频谱相比，大部分专网频谱都限定了使用区域范围；二是可以通过监管机构二次授权的方式向企业分配专网频谱。

在中国国内尚无5G专网频谱的局限下，与电信运营商合作成为了工业企业最主要的5G建网途径，电信运营商也推出了网络切片和共建等不同合作方式。 网络切片，即运营商负责网络运营支撑，不需要企业部署本地化的网络硬件基础设备，适合对数据安全性要求不高的企业进行5G专网部署。 共建，即共享或租用运营商公网核心网，在企业园区内建设接入网以及下沉本地的核心网，但这对安全性要求极高的企业来说也存在风险。 无论采用哪一种方式，既有5G公网频谱对于工业生产中各类复杂需求的限制，也有代建、代维、服务等各方面不菲的成本。

此前中国工业互联网产业联盟调研了汽车制造场景和电子信息制造场景两种典型工业场景下的频谱需求，其中汽车制造工业场景的频谱需求在200M－600M之间，当使用全向小区时，频谱需求高达1800M；电子信息制造工厂的频谱需求则在60M－350M之间。 就像在本不宽裕的大操场，企业还要想办法辟出自己的跑道。 而“不差钱”的大厂，更钟意的方式则是依赖专用频谱企业自建。 业内人士“天线圈圈”提及该问题时称，虽然自建5G专网专网成本很高，但与运营商共建的方式，也意味着服务等方面需要一定的支出。像富士康这类有经验、有能力的大厂，从安全性、物理隔离等要求出发，很可能更倾向于自建5G独立专网。所以有技术有能力的车企、电子制造企业等，很多都倾向于自己建一个专网，除非这个企业是有广域连接需求的（例如电网、车联网），自己建网成本会很大。

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徘徊在外围的运营商

“在中国工业生产的自动化改造中，一个继电器改造成功率开关管（IGBT）就花了近二十年，但是移动通信这二十年已经从2G发展到5G。我们经常打趣说人们离婚很大的原因是因为一个人走得太远，另一个人却停留在原地导致两者无法继续有共同的语言。工业界需要的是稳定和不变化，而通信业发展却是不断变革和快速迭代，如今5G和工业似乎就是这种境地。”

名为“赖振波”的知乎用户这样形容5G进入工业的“难”。

几十年来，电信运营商的商业模式也导致其无法真正地与工业企业的复杂需求实现完美对接。

“工业生产、质检环节开始引入大量机器人，5G网络可以代替有线网络实现信息效率传递的大幅提升，且机器人有传感器数据采集，即需要大容量无线传输，下发的控制命令也需要在更可靠的网络上，以更低的时延到达目的方，所以，相比运营商更擅长的发卡、套餐营销、卖流量等，工业企需要的是一个很懂工业企业的中间服务商，从架构、数据平台、AI大数据分析、数据连接和传感器到数据网络集成再到生产系统，实现数字化改造。”上述人士称，这也是运营商与工业企业目前最大的隔阂。

此外，“天线圈圈”也提到，工业很多环节对上行数据带宽要求极高，例如自动控制、高清摄像头的实时监控等。

“其实电信运营商也提供了一些增强上行能力的技术，例如5G超级上行、上行专用帧结构等，一定程度上可以满足工业企业的上行带宽需求，但是这方面的产业链有待成熟，基站、终端、频段都需要支持这类技术。”

这也涉及到对毫米波这类更高频段的需求，不过目前既缺乏牌照支持，也缺乏完整产业链能力。

美的集团的一位人士还提到了5G模组的问题。“不说百万级、千万级，甚至上亿的企业自建5G网络的成本，单从5G工业模组来看，价格也偏高。而且目前5G模组过多，电机里无法腾出更多空间。”因此，该人士也呼吁模组厂商与三大运营商联合推出更合理的解决方案。

这样的现实，让电信运营商一方面大力投入5G＋，另一方面却始终进入不到核心环节。

而且摆在5G＋工业面前的还有另一个现实，即我国制造业中90％以上的企业属于中小企业，这其中大部分企业现有的设备，尚不具备智能化数字化采集的能力，升级改造的资金与成本压力很大，企业承受能力不足。

即便搞定10％的大企业，又如何服务这90％的中小制造业企业。

或许，考验5G到底能不能全面＋工业，就不仅仅是标准、频谱、技术能力、中间服务商合作的问题了。