5G电力转换

通过Gaurav Gopal,Semra Barutchu,克里斯汀•卡尔霍恩 2020年1月|文章| 20分钟阅读|本文的电子邮件|下载

5G将推动新的世界数字经济

能源和公用事业公司在积极开发5G业务案例、服务和合作伙伴方面处于领先地位。根据印孚瑟斯知识研究所最近的一项调查，56%的能源和公用事业公司正在定义5G的使用案例，20%的公司已经和生态系统合作伙伴一起定义了其5G服务组合。raybet雷竞app下载¹(图1)这并不奇怪，因为这项技术可以帮助公用事业公司更好地在他们的网络和客户之间“感知和响应”，这是Infosys所称的Live Enterprise的关键组成部分。

在过去的几十年里，我们看到了电信网络的重大转变，开启了新的可能性和模式。1980年，移动电话首次通过1G网络(即第一代无线技术)推出，提供纯语音解决方案。

2G来自20世纪90年代 - 制作发短信和MMS实现现实。3G于2001年推出，数据率高达2Mbps。将此视为一个机会，Apple于2007年推出了第一款iPhone，生活从未如此。2009年推出4G网络，支持高速多媒体，数据率为100Mbps，生下多个新兴产业和商业模式。支持新的商业模式，卓越的经验和不断增加的设备的综合需要推动了电信网络的不断发展。这将我们带到2018年推出5克。

图1所示。公用事业公司大多处于5G发展的早期阶段

来源:印孚瑟斯

5G技术是对前几代技术的一大步。它提供高达100倍的带宽，20-50倍的低延迟和极高的可靠性(URLLC:超可靠的低延迟通信)。因此，它有能力支持超过100倍的连接设备(mMTC:大型机器类型通信)，以更快的速度传输超过1000倍的数据。(图2)能源和公用事业公司可以利用5G能力来帮助解决行业面临的一些关键问题。如果公用事业公司现在采取行动，5G可以在不久的将来产生深远的影响，改善员工的健康和安全，创造新的收入模式，降低资产管理成本，加快维护和维修，以及便利远程现场劳动力培训。

图2。预计5G技术的改进将有助于公用事业

资料来源：反馈见解

公用事业行业的5G使用案例

用例1：数字现场劳动力

公用事业行业是资产驱动的，在管理和维护其资产上花费大量时间和金钱。如今，大部分工作都是由数千名训练有素的现场技术人员手工完成的，他们在广阔的地理范围和复杂的城市社区检查每个地点。

这既昂贵，又对健康和安全构成重大风险。此外，缺乏足够的技术人员培训可能会严重影响客户体验，导致故障的第一时间解决能力较低。

如果使用5G供电的AR / VR / MR解决方案的帮助，则可以解决所有这些问题。想象一下现场强制技术人员，需要专家的远程帮助。如果配备VR耳机和流式录制设备的高清视频，技术人员将能够远程寻求专家指导，并在单一卡车卷中修复问题。

5G让公共事业公司能够推出使用VR/AR或混合现实的数字培训，因此员工可以使用数字双胞胎学习新技能或诊断故障，而无需返回基地

培训新员工或现有员工是公用事业的另一个问题。一个公用事业在现场工作中可以有10,000-20,000个工人。很难让那么多人回到基地接受训练。此外，根据美国能源部2017年的一项研究，美国电力行业25%的劳动力将在未来五年内退休。²

所有这些都需要非常高的带宽来支持4k/8k视频，这是5G网络的核心价值主张之一。

用例2:聪明的“一切”

对于一个聪明的城市，它需要远程查看和控制数百万单位设备和机器。例如，部署启用AI的流量管理网格需要从全市数百万信标和传感器的实时数据收集，并基于预测算法实时控制交通信号。当前的无线网络（Wi-Fi或4G）无法满足此卷的设备和数据，并且不具有可靠性或延迟来支持实时，任务关键操作。同样，对于一个能够部署远程视频监控的城市，它需要一个可以支持极高带宽的网络，其延迟非常低。此外，不同类型的服务可能对服务质量（QoS）有不同的需求。相同的概念适用于智能家庭，智能建筑和智能社区。5G只是通过高带宽，URLLC和提供网络切片的能力来支持这些要求的合适网络（图3），因为它是一个软件定义的网络（SDN）。

所有这些都是公用事业公司潜在的新的收入来源。智能家居市场预计将以每年7.5%的速度增长，到2025年达到2626.3亿美元。^3.根据一份报告，智能城市将为公用事业创造1000亿美元的收入。⁴由于电力分销商将电线杆和电线连接到城市和社区的所有地方，他们可以利用自己的资产为社区、执法机构和企业提供智能监控解决方案或智能照明解决方案。5G将是公用事业公司将这些收入模式商业化的关键促成因素。此外，5G使公共事业公司有机会改善客户体验，包括降低服务成本，改善健康和安全，因为许多运营可以利用5G网络进行远程和实时管理。

图3. 5G网络切片创建量身定制的网络，以满足不同的行业要求

来源:印孚瑟斯

用例3:分布式能源

如今，可再生能源占全球发电能力的三分之一。根据国际可再生能源机构(International Renewable Energy Agency)的新数据，2018年全球可再生能源产能增长了171千兆瓦。61%的新可再生能源安装在亚洲。可再生能源占美国总发电量的17%。在一半以上的州，电力公司被要求使用可再生资源生产一定比例的能源。世界各国政府都在鼓励公民使用可再生能源。澳大利亚有200多万家庭使用太阳能⁵-占澳大利亚所有家庭的20%。瑞典54.5%的能源来自可再生能源。芬兰紧随其后，有41%。

随着数以百万计的消费者和企业变成小型电力生产商，他们希望与电网或彼此之间分享多余的能源。这为公用事业公司提供了一个创建和运行分布式能源网络的机会。目前，净计量是用于适应双向电力流量。

公用事业公司需要一个分布式能源管理平台。这个平台应该能够管理来自不同来源的能源流，并适应双向电力流——家庭到电网和家庭到家庭。下一代智能电网将发回数据，供电力公司优化运营。目前的4G网络无法大规模支持所有这些设备。每一毫秒，将有数十亿台设备相互通信并共享数据。能源管理系统应该能够实时处理所有这些要求。4G让这些机会更接近现实，但目前数据传输速度和带宽的限制阻碍了这些可能性发挥其全部潜力。

5G具有超低延迟和大带宽的能力，可以加速电网的现代化。5G能够实时收集和分析来自各种设备的大量数据，如发电厂、传输线、仪表等

这可以帮助电网预测能源需求和检测停电。超低延迟可以帮助自动化潮流切换、负载管理和电压稳定，使其真正智能化和高效。通过5G进行实时数据管理，还将使使用双向电力流的灵活计费系统成为可能。5G将在社区参与的规模化和可再生资源无缝分布的整合方面发挥重要作用。

用例4:植被管理的航空图像

电力基础设施故障是野火的主要原因之一。⁶2017年的加州大火导致44人死亡，烧毁了至少24.5万英亩的土地，原因是出现故障的电线接触了干燥的植被。⁷相关公用事业公司同意支付110亿美元，以解决2017年和2018年森林火灾的保险索赔。此外，停电给经济造成了数十亿美元的损失。⁸然而，要监控穿越数百万英里森林、沙漠和山脉的电力线路是不可能的。

一般来说，公用事业公司勘测其整个领土需要数年时间。检查是手动完成的，通过沿着道路上的电线或由直升机/无人机/无人机。这使得预防行动非常缓慢。以激光雷达(光探测和测距)为基础的技术和捕获数据的航空图像没有充分发挥其潜力。在大多数情况下，无人机捕获信息，然后进行离线检查。如果有任何问题，无人机或直升机会回去获取更多信息，到那时可能就太晚了。有了5G，大量数据可以以非常高的速度传输。无人机可以实时传输高清视频和图像，可以使用复杂的AI/ML算法与老图像进行比较。如果检测到异常，无人机可以立即放大，捕捉受影响区域的360度图像，以便进一步评估和纠正行动。

这可以为公共事业节省数百万美元的维护费用，并防止对环境和生命的灾难性破坏。

障碍和挑战

导航5G采用各个阶段的能源和公用事业公司可以期望面对几个障碍和挑战。5G的带宽和低延迟显着提高，带来了支持MMTC和MIOT（大规模物联网）的独特能力。终点连接数量越多导致跨越5G网络生成和传输的量子倍数。由于大多数公用事业公司支持关键基础设施，确保数据安全将是该行业最大的挑战之一。

随着公用事业公司转向可再生能源，他们必须对资本投资的回报非常谨慎。选择和优先考虑5G使用案例，以提供理想的投资回报率也是公用事业公司面临的一个关键挑战。

在5G相关技术上寻找创造和货币化用案例所需的技能将成为能源和公用事业行业的另一个挑战。大多数用例都需要在数字技术中的技能，如AI / ML，AR / VR和SDN。这些仍然是利基技巧，并找到让他们成为关键的人。

对跨标准和网络互操作性的更广泛的监管关注仍将贯穿所有行业。随着网络的不断发展，政府、行业论坛和服务提供商将继续应对这一挑战。

将概念转化为现实

在公用事业公司充分认识到5G的好处之前，还有很多工作要做。根据我们的研究,能源和公用事业公司是引领时用例定义,有39%参与了原型阶段,比例远高于其他行业(图4)。但在商业条款执行,设施落后,只有7%的公司在这个阶段的成熟。

我们的研究还发现，系统集成商合作伙伴在将5G生态系统共同进行使用案例的商业执行时被视为网络运营商。当其中考虑不同技术，业务策略和操作模型和流程的数量来实现和实施，这是有道理的。实用程序需要使用各种关键数字技能，如体验设计，数据，AI / ML，IOT，区块链，云和边缘计算，SDN / NFV和安全性，使系统集成商的作用更加突出。

这是Infosys 5G Living Labs等协作创新举措可以提供帮助的地方。这些实验室为行业提供了一个平台，使用完全模拟的5G网络来实现和实验，以建立用例的可取性，可行性和可存活率。

本型工业行业正在测试5G，但最先到达那里的公用事业是将使他们的运作变化最大的公用事业。较快的公用事业使得移动到5G，更具竞争力。通过使用5G领导，一家公用事业公司将在新的商业模式中引领市场和减少运营成本。

图4。与其他正在开发服务的行业相比，大多数能源和公用事业公司正在评估或原型化5G

来源:印孚瑟斯

参考文献

1. 印孚瑟斯，2019年3月，“5G现状——未来之路”，//www.microbizcard.com/services/engineering-services/insights/state-of-5g-road-ahead.html
2. IBM, 2018年1月，https://www.ibm.com/blogs/insights-on-business/energy-and-utilities/preparing-aging-utility-workforce/#_edn1
3. “智能家居产品供应商与公用事业、电信、保险和在线零售公司的合作伙伴关系对大众市场采用至关重要，”researchandmarkets.com, 2019年10月，https://www.prnewswire.com/news-releases/future-of- amart-and-connection-homes-2019-2025-partnss-between-mart-home-product-providers-andsutility-telecom-insurance-和在线零售公司 - 群众 - 群众市场采用-300934024.html
4. 智能城市将为公用事业带来1000亿美元的收入，2019年2月，国际智能能源，https://www.smart-energy.com/industry-sectors/smart-grid/smart-cities-to-generate-100-billion-in-revenue-for-utilities-by-2027/
5. 清洁能源委员会，2018年12月，“澳大利亚屋顶使用太阳能的家庭数量达到200万户，并且还在增加。”https://www.cleanenergycouncil.org.au/news/number-of-australian-homes-with-rooftop-solar-tops-2-million-and-counting
6. “再思考实用植被管理，国际电网，2018年5月，https://www.elp.com/articles/powergrid_international/print/volume-23/issue-5/features/rethinking-utility-vegetation-management.html
7. 2018年6月，旧金山的加州大火称，“PG&E设备和电线引发了北加州的野火。”https://sf.curbed.com/2018/6/8/17443508/santa-rose-napa-fire-wildfire-pge-report-findings
8. “伯克利实验室估计，持续的电力中断每年给美国造成约440亿美元的损失——自2006年以来增加了25%，”电力市场与政策集团，2018年10月，https://emp.lbl.gov/news/berkeley-lab-estimates-sustained-electric