5G助力电力物联网：网络架构与关键技术

电力物联网（electricity internet of things, EIoT）作为物联网和智能电网的结合,能够有效整合各类通信设备以及电力资源,提高电网信息化水平及现有设备利用率,并为建设具备全面感知、高效应变、灵活处理的智慧能源互联网提供了典型范例。第5代移动通信（the fifth generation mobile communication network,5G）具备“高速率、高容量、高可靠性、低时延与低能耗”的特点,其关键技术能够满足电力系统“海量设备接入、海量电力数据传输、电网极高可靠性、灵活协同响应、设备寿命持久”的需求,因此将5G通信技术与电力物联网进行深度融合已成为下一步研究与发展的重点。首先概述了电力物联网的基本概念,并结合5G通信技术的特点,提出了基于5G的电力物联网总体架构;然后分析总结了现有5G关键技术及其在物联网中的应用,最后对5G通信技术和电力物联网融合的未来研究趋势进行展望。     

移动通信网络安全技术探讨

随着4G通信时代的到来,移动通信网络的速度越来越快,利用IP技术发展和承载的业务种类也越来越多,同时对移动网络的安全性提出了新的要求。本文总结了移动通信中存在的安全问题,回顾第一代（1G）到第四代（4G）移动网络安全措施的演进过程,分析了如何利用各种安全技术手段保障通信的安全。     

高比例新能源电力市场不同发展阶段划分及形态结构演进

随着双碳目标和新型电力系统建设要求的提出,新能源将逐步取代传统发电资源成为电力系统主体电源,与此同时,通过市场交易拓宽新能源消纳空间、实现资源在更大范围内的优化配置已形成广泛共识。然而,从当前到碳中和目标的实现过程中,电力市场机制将伴随系统电力电量平衡特性的演化不断动态调整,需分阶段考虑高比例新能源电力市场形态结构演进轨迹;同时,其演进需以电力系统物理形态演进为基础,并与面向电力能源转型的国家重大战略目标相匹配。因此,该文首先对高比例新能源电力系统及电力市场的发展政策进行梳理与分析,以战略导向为依据划分高比例新能源电力市场发展阶段,明确各阶段发展要求;其次,基于阶段划分,详细论述电力系统物理形态结构演进轨迹,并基于此进一步论述高比例新能源电力市场的市场形态结构演进轨迹,归纳各阶段的主要特征与研究边界;最后探讨了服务中国特色高比例新能源电力市场发展的关键技术。     

面向泛在电力物联网的5G通信:技术原理与典型应用

在坚强智能电网的深化建设与泛在电力物联网的快速发展中,第5代移动通信技术(5thgenerationmobile networks,5G通信)因具有"高带宽、高容量、高可靠性、低延时、低功耗"的特点,将成为引领和支撑电力系统技术创新、实现万物互联的关键技术。电力系统本身的特点以及其对通信的要求决定5G通信技术在某些特定领域能够发挥关键作用。该文介绍5G通信的基本技术原理及其特征、关键性能指标,分析5G在未来电力系统通信中的应用定位,深入探讨其在电力系统中面向高带宽、高容量、低时延3大需求的潜在应用场景;最后分析了其在物理、信息和用户层面对电力系统的影响与挑战。     

高比例可再生能源电力系统的关键科学问题与理论研究框架

大力发展可再生能源是应对能源危机和环境问题的重要手段,高比例可再生能源并网将成为未来电力系统的基本特征。文中从高比例可再生能源接入带来的强不确定性和高度电力电子化带来的稳定机理变化两个方面,分析了高比例可再生能源电力系统面临的关键科学问题。在此基础上,从中国未来电力系统结构形态分析与电力预测、含高比例可再生能源的输电系统规划、含高渗透率可再生能源的配电系统规划、电力电子化电力系统稳定性分析、含高比例可再生能源交直流混联系统的优化运行等5个方面,提出了高比例可再生能源电力系统的研究框架,重点阐述了这5个方面的相互关系。最后,对未来高比例可再生能源电力系统的研究进行了总结和展望。     

能源互联网背景下5G网络能耗管控关键技术及展望

第五代移动通信(5G)网络基础设施建设逐步加快,绿色节能通信网络的构建关乎5G网络能否可持续发展.研究5G网络能耗管控技术,对于探究能源互联网背景下,分布式清洁能源系统、储能系统与需求响应在5G网络能耗管控中如何应用以实现节能减排具有重要意义.文中从基站能耗管控研究的模型、算法、技术路线等角度出发,以配置有能量收集装置的5G基站为基础,介绍和分析了5G网络能耗问题研究现状和5G网络能耗管控相关技术,并对能源互联网背景下5G通信网与电力网的联合电力流优化控制及其技术创新与应用进行了展望,以期通过5G网络能耗管控技术的协同应用降低5G网络运营商与电网运营商的运营成本,为绿色5G网络建设提供思路.     

高比例可再生能源电力系统结构形态演化及电力预测展望

在清洁化、低碳化和智能化的能源革命背景下,高比例可再生能源成为电力系统未来发展的一个突出特征,也导致了电力系统结构形态的巨变。文中对高比例可再生能源电力系统结构形态演化及电力预测方法进行了阐述。首先分析了电力系统结构形态的内涵及其要素,建立了其形态演化的驱动力综合模型,然后结合高比例可再生能源发展趋势,分析其对电力系统形态结构的影响,建立高比例可再生能源驱动的电力系统形态演化模型。围绕高比例可再生能源电力系统结构形态演化机理和复杂多重不确定性运行场景下的电力预测理论两个科学问题,分四个方面对其研究体系进行了详细阐述。     

能源转型中我国新一代电力系统的技术特征

我国能源生产和消费面临转型,构建新一代电力系统是实现这一重大转变的关键步骤。新一代电力系统是其发展历程的第三代,大幅提高非化石能源电力占比,形成非化石能源为主的电源结构是其重要标志,在智能电网发展的基础上构建更加智能化和多能互补的能源互联网是其发展方向。根据当前及未来电力系统发展面临的主要问题和关键因素分析,提出了新一代电力系统的主要技术特征:适应高比例可再生能源接入、具有高比例电力电子装备、支撑多能互补综合能源网,以及与信息通信技术进一步深度融合。高效低成本太阳能风能发电技术、高效低成本长寿命储能技术、高可靠性低损耗电力电子技术、高强度低成本绝缘技术和超导输电技术,以及新一代人工智能技术等几类技术整体突破将对新一代电力系统的未来发展具有决定性影响。上述技术特征内涵和核心技术问题的分析,有助于进一步探讨新一代电力系统研究和发展的方向。     

面向高比例新能源接入的电氢耦合系统设想及分析

高比例新能源接入电力系统,其高随机性与波动性将造成系统“源-荷”结构失衡,且高比例电力电子化将导致传统电力系统以同步发电机和机电动态特性为基础的技术特性发生深刻变化。为此,提出了一种采用“送端绿电离网外送-受端离网制氢-氢燃气并网发电”模式的电氢耦合系统,即在送端将新能源电力汇集接入至与交流电网无电气联系的直流输电网络中,在受端满足电解水制氢直流负荷并通过氢燃气发电方式支撑交流电网,从而将大量新能源消纳和新增“西电东送”需求与送端/受端交流电网解耦。所提电氢耦合系统不仅能改善系统电力电量平衡,促进高比例新能源消纳,还能够保障电力系统的安全可靠运行,可为我国高比例新能源电力系统的演进方向提供参考。     

电力CPS环境下电力4G无线专网向5G演进策略

构建高效连接、大容量带宽、低通信时延的电力无线专网,是电力信息物理系统（cyber physical system, CPS）业务可靠运行的重要保障,有必要对电力CPS环境下电力无线专网进行研究。首先分析了电力CPS环境下电力业务对通信网络的需求,结合电力业务特征研究了5G通信技术的通信组网架构。然后结合电力业务需求和5G通技术特点,提出了电力4G无线专网向5G演进目标,并构建了循序渐进的演进思路。分别提出电力4G无线专网终端、基站、回传网、核心网的演进策略。最后,对电力无线专网的演进策略进行了展望。     

计及分时电价的5 G基站光储系统容量优化配置方法

随着第5代移动通信技术（5G通信）的迅速发展,5G基站数量不断增加,5G通信耗电量大、用电成本高的问题日益突出。为此,提出了考虑光伏和储能接入的5G基站光储系统优化配置方法,以提高5G基站运行的经济性。首先,考虑5G基站负荷情况和配电网分时电价,建立了5G基站光储系统的经济调度模型;然后,通过量子粒子群优化算法计算典型日内5G基站光储系统的最小综合成本,以此确定光伏和储能的最优接入容量;最后,通过算例证明合理配置光伏和储能容量可以提高5G基站系统的经济性。光伏和储能容量的配置受储能成本和峰谷电价差的影响较大,且光储系统所能带来的经济效益随峰谷电价差的增大和储能成本的降低而增大。     

计及分时电价的5 G基站光储系统容量优化配置方法

随着第5代移动通信技术（5G通信）的迅速发展,5G基站数量不断增加,5G通信耗电量大、用电成本高的问题日益突出。为此,提出了考虑光伏和储能接入的5G基站光储系统优化配置方法,以提高5G基站运行的经济性。首先,考虑5G基站负荷情况和配电网分时电价,建立了5G基站光储系统的经济调度模型;然后,通过量子粒子群优化算法计算典型日内5G基站光储系统的最小综合成本,以此确定光伏和储能的最优接入容量;最后,通过算例证明合理配置光伏和储能容量可以提高5G基站系统的经济性。光伏和储能容量的配置受储能成本和峰谷电价差的影响较大,且光储系统所能带来的经济效益随峰谷电价差的增大和储能成本的降低而增大。     

5G通信测试技术挑战

第5代移动通信（5G）采用的大规模天线阵列、新型多址技术、全频谱接入、超密集组网、新型网络架构等关键技术给测试带来了巨大的挑战，为便于进一步的开展具体测试方案研究，本文从测试的角度提出了第5代移动通信测试技术体系结构，结合5G通信新的网络架构、新的空口要求，重点对5G通信的无线信道模拟与评估测试、Massive MIMO系统测试、新波形和多址方案测试、业务和系统级集中测试等测试技术的难点和挑战进行了论述。     

GPRS技术在电能量计费系统中的应用

随着新一代移动通信技术的发展,GPRS通信技术以其独特的技术特点迅速得到广泛应用。在青海电能量计费系统中,采用了多种通信通道,但是,在一些边远地区,电力通信网无法到达,利用GPRS网络作为采集电能量的通道,不失为一种投资少、见效快、应用效果好的选择。本文介绍了GPRS传输解决方案,以及相应的安全措施。     

平流层通信及其相关技术的应用前景

平流层通信兼有地面无线通信和同步卫星及低轨卫星通信的优点,具有传输时延短、容量大、覆盖区域广、承载业务丰富、相关技术应用领域广泛等诸多优点,将能成为兼容固定和移动业务的新一代无线通信系统.文章分析了该技术在电力通信系统和应急领域、输变电设施监测、电力工程建设中通信保障等方面的应用前景,并首次提出和探讨了近空间太阳能发电及应用的设想和概念.     

用于智能电网的新一代宽带无线移动通信技术

随着ICT技术的迅猛发展和电力通信网络的发展,新一代宽带无线移动通信技术应用于电力通信网络已成为人们关注的热点,智能电网的配电、用电需求对宽带无线移动通信业提出了更高的要求。文章简要介绍了移动通信系统的发展演进和新一代宽带无线移动通信系统．并对其在我国电力通信网络中的应用作了展望。     

新一代移动通信测试技术探讨

新一代移动通信系统包括目前的3G移动通信系统、下一代B3G/4G移动通信系统,以及无线宽带通信系统。论述了新一代移动通信测试技术在系统和终端设备研制生产中的需求,给出了3G通信系统测试、3GPP数据增强系统测试、CDMA2000-1X高速数据传输测试、3GPP LTE通信系统测试、WiMAX通信系统测试、B3G/4G通信系统测试和UWB无线通信测试技术的方向与重点。