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5G 赋能实现碳达峰碳中和
乐舒 杨赞 邓聪 2021-12-17 人民邮电报
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实现碳达峰、碳中和是推动高质量发展的内在要求。今年中央经济工作会议提出,传统能源逐步退出要建立在新能源安全可靠的替代基础上。抓好煤炭清洁高效利用,增加新能源消纳能力,推动煤炭和新能源优化组合。要深入推动能源革命,加快建设能源强国。

在与能源深度融合方面,5G网络传输的速率和内容从一维到多维,相比4G有了质的飞跃,这将引领今后的生产生活产生革命性的变化。5G与能源领域深度融合,将有效带动能源生产和消费模式创新,为能源革命注入强大动力。

5G技术赋能产业,不仅有助于我国经济社会的绿色发展,而且“双碳”目标对世界的贡献将有助于推动人类命运共同体的构建。

 

5G﹢煤炭:科技助力实现“碳减排” 

“机械化换人、自动化减人、智能化无人”曾是煤炭行业的一句响亮口号。面对2030年碳达峰和2060年碳中和的目标,煤炭业作为实施减排的重点领域,利用5G、大数据等新技术新手段,实施智能采矿,将煤矿工人从艰苦的工作环境和高强度的体力劳动中解放出来,最大限度实现“少人则安,无人则安”。

在采矿行业,碳排放的主要来源是矿产在勘查、开采过程中产生的排放,矿产选冶及加工过程中产生的排放,以及车辆使用化石燃料产生的排放。如今,有了5G技术的加持,不但矿井下作业可以实现无人化,矿区运送煤炭也逐渐向无人驾驶方向发展。

视频通话、高清4K影像的实时传送是黄陵矿业一号煤矿5G专网与十万兆环网等新型基础设施建设的一个缩影。今年,该矿加快以5G先进技术为引领的数字化、网络化、智能化矿山建设,通过与十万兆环网、WiFi、4G融合通信,形成了矿井数据立体化高速传输模式,开启通信的新时代。

早在2020年9月,乐鱼app官方手机版依托“一云一网”(天翼云、电信5G网络)优势,建设了全国首个5G﹢煤机行业工业互联网平台,并在井下5G无线通信系统、三维可视化透明矿山、5G﹢智慧选煤厂以及AI煤矿智慧集运站四大5G煤炭行业应用方面深入实践,取得显著成效,有效推进了5G赋能煤炭生产、洗选、运销和安全等煤炭产业链。

今年5月,陕西省咸阳市首家5G﹢智慧矿山正式建成并投入使用。利用5G技术大宽带、低时延、广连接的特点,该矿山打造了5G“1﹢1﹢4”智慧矿山解决方案。即1张矿山5G专网、1个矿山工业互联网平台、4个5G智慧矿山细分应用场景,包括井下融合组网、高清视频监控、综采工作面和综掘工作面,将人工智能、云计算、大数据等与煤炭开采深度融合,从顶层设计、算力分配、数据应用和敏捷响应等环节,重塑煤矿开采模式和运行方式,实现远程控制采煤、一键启停等智慧开采,将创新技术应用、商业模式和服务体系、工具转化为生产力,工作面减员达70%,生产效率提升23%,实现智慧开采、少人则安的预期目标。

随着“5G﹢工业互联网”赋能采矿行业的典型案例不断涌现,5G技术革新着传统采矿作业的模式,让采矿业实现智能化嬗变。

5G﹢油气:四大典型应用场景催生行业新机遇 

5G前进的步伐正在加快,它自身低时延、高速率、广连接的特点为各行各业深度赋能。具体到油气领域,以5G为代表的新一代信息技术的飞速发展,为行业向绿色低碳转型升级提供了一条全新的进阶路径。

油气行业的四大典型应用场景即智能勘探、智能油气井、智能炼厂、智能管输。5G技术的加速推广,势必为这些典型应用场景带来新机遇、新变革。

在智能勘探应用场景中,5G可以助其实现大规模地震节点仪集中接入、数据实时回传和实时预处理,大幅提升油气地震勘探作业及数据分析效率。

在智能油气井应用场景中,实现油田各场站、单井、仪表等实时数据的稳定传输,钻井、定向、录井、压裂实时数据和视频数据的统一管理与及时传输,以及机器人/无人机巡检、AR巡检维护及大型机器远程操控。

在智能炼厂应用场景中,实现视频、仪表数据、高危作业、危化品运输、中控室、管廊等监控任务,治污设施检测、异味溯源等环保任务,以及消防、应急智慧车、无人机等应急任务。

在智能管输场景中,实现场站生产数据、设备状态、环境信息的实时采集与传输,输送管道状态监测、泄漏检测、地质灾害监测,以及长输管线的应急通信、智能巡检、无人机巡检。

事实上,我国油气领域在5G应用上已开始不少探索。今年初,中国海油的首个“5G﹢海上智能平台”试点项目也在文昌气田开启试运行。通过5G与海上平台生产中现有通信传输系统、生产控制系统及服务管理系统等的结合,实现多个通信系统之间的互联互通、集成显示,解决了普通指挥中心资源不能共享、多媒体调度指挥烦琐、效率低下的难题。

6月10日,国内首个“5G专网全覆盖,5G运营全流程,5G合作全生态,5G应用全场景”智能炼厂在长庆石化正式发布,标志着我国石化行业开启了5G﹢智能应用。通过部署5G SA网络、移动边缘计算(MEC)平台,构建高速率、大带宽、低时延、高可靠的5G云网基础设施,满足了长庆石化在网络时延、数据安全等方面的应用需求,成功打造出国内首个5G智能炼厂在MEC平台上部署的5G﹢动设备智能预警系统,可自动跟踪厂区内数百台动设备的运行状态,保障了炼油生产的安全平稳运行。

总的来看,在油气行业,5G能助力人们完成一些高难高危工作,实现生产运行监控、实时数据采集分析、事件自动报警、事件应急处理等。这对于能源行业来说,都是技术性的突破,既能推动行业绿色低碳发展,也能给更多企业带来“弯道超车”的机会。

5G﹢电力:为电网五大环节带来变革 

从电流走向视角来看,电网主要包括五大环节:发电、输电、变电、配电及用电。随着5G商用化深入推进,千行百业积极探索5G赋能行业的新方式。电力作为与通信息息相关的行业,5G的到来势必对这五大环节及现有的电力行业运行带来变革。

目前,光纤在电力通信系统中占有重要的地位,短期来看,光纤的优势更明显,但5G拥有独特的优势:在河流交叉的山区等地貌非常复杂的情况下架设电力设备,光纤接入难度和成本远高于5G,此时,5G的商用价值就能得到凸显。同时,5G为在环境恶劣情况下铺设电力设备提供了可能性。5G网络的超快速响应可以提高现有电网的可靠性,并将一些以前无法实现的管理功能变为现实,拓宽电力行业的边界。

在应用中,5G在电力行业已有多个场景。在输电线路智能巡检装置上应用5G技术,大大解放了人力。以前,巡检装置每隔半个小时进行监测拍照,用上5G技术后,巡检装置不仅能实时监测拍照,传回的画面也更加稳定、清晰,隐患源一目了然,有助于运维人员判别故障类型,缩短抢修时间;5G将为变电站设备运行状态监控、变电站机器人巡检、远程移动视频监控等新型运维业务提供支持,大幅降低人工操作的安全生产风险,推动变电站监控、安防等业务向智能化、可视化、高清化升级。同时,变电站内部的一部分光纤和电缆将被取代,大大缩小站内有线网络的建设规模;在配电房测温方面,目前已建成的基于5G云化小基站的智能配电房新增了红外在线测温和环境在线监测功能,可通过安装的卡片式测温热像仪实时监测设备温度,并能快速提供各类突发事故的应急处置预案。

此外,在用电方面,运营商正在积极试点5G基站削峰填谷供电的应用:在用电低谷时段储存能源,在高峰时段使用储存能源为5G基站供电,可以平衡电网用电高峰和低谷时段的整体负荷。据测算,单基站可节省用电费用20%,大大降低5G基站运维成本。另外,由于5G基站布点密集,目前已广泛布局的电力杆塔是建设5G基站可利用的优良资源。部分地区已经在积极探索合作,实现社会基础资源的共建共享共用。

从长远看,5G对电力行业带来的影响是深刻的。由于光纤目前在电力行业仍然占据通信方面主要优势,5G替代现有的基础电力设备通信模式的现实性仍较小,但在电力行业的移动终端设备通信中,5G的优势不言而喻。5G的大带宽、低时延、广连接特性为电网的不同业务提供了差异化网络的服务能力,同时为智慧电网的建设带来新机遇。可以预见,不久的将来5G和电力行业将形成相互受益、共同促进的局面。

达到双碳目标5G大有可为 

今年中央经济工作会议提出,实现碳达峰、碳中和是推动高质量发展的内在要求,要坚定不移推进。传统能源逐步退出要建立在新能源安全可靠的替代基础上。要立足以煤为主的基本国情,抓好煤炭清洁高效利用,增加新能源消纳能力,推动煤炭和新能源优化组合。要狠抓绿色低碳技术攻关。要深入推动能源革命,加快建设能源强国。

煤炭、油气、电力等能源在国家能源体系中占有重要的地位,对于实现碳达峰、碳中和目标有重要影响。传统能源如何在保障国家能源安全的前提下与新能源优化组合、降低污染、提升效率、助力实现“双碳”目标,成为我国建设能源强国亟待探索的课题。

5G为能源领域高质量发展带来了新方案。5G具有高速率、低时延、广连接等特征,是支撑能源转型的重要战略资源和新型基础设施。5G与能源领域各行业深度融合,将有效带动能源生产和消费模式创新,为能源革命注入强大动力。拓展能源领域5G应用场景,探索可复制、易推广的5G应用新模式、新业态,从长远看,是支撑能源产业高质量发展的有效路径。

目前,在煤炭、油气、电力等能源领域,5G已展现出强大的潜力。在煤炭应用场景中,5G助力企业从安全生产、环境改善、减员增效三方面提升生产效能,解决了深井安全、高效开采难题,通过5G可以把工人从生产一线换下来,促进矿工从“黑领”向“蓝领”转变。在油气应用场景中,由于油气田通常处于远郊,人烟稀少且地域宽广,值守和维护工作量很大。同时,油气田的工作环境具有高危险性,油气一旦泄漏,会对人体、周围环境产生重大影响。5G解决了传统炼厂在安全环保管控、生产效率提升和工艺运行优化等领域的问题。在电力应用场景中,5G在电网主要环节——发电、输电、变电、配电及用电方面,都展现了赋能的价值,为智慧电网的建设带来新机遇。

推动5G与能源深度结合,努力达到“双碳”目标,接下来,需要加快能源领域5G专用技术研发。研制一批关键共性技术,例如,加快5G虚拟专网建设所需的网络切片、多接入边缘计算、定制化核心网网元、5G LAN等关键设备研发及产业化;研制一批场景配套专用技术和产品,针对不同场景满足不同需求;研究建立能源领域5G应用技术标准体系,规范5G技术在能源领域的推广应用等。

此外,加快相关基础设施和安全保障能力建设。一方面,推进基础资源共建共享,鼓励电网企业与电信运营商、铁塔公司等加强合作,在确保安全、符合规范、责任明确的前提下,通过电力杆塔加挂通信天线和光缆,以及共享电力光缆、纤芯、变电站站址等资源,支撑电信运营商节约高效建设5G网络;另一方面,构建5G应用安全保障体系,统筹安全与发展,将5G网络安全保障纳入能源领域5G应用的全流程全环节。

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