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實(shí)現碳達峰、碳中和是推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的內在要求。今年中央經(jīng)濟工作會(huì )議提出,傳統能源逐步退出要建立在新能源安全可靠的替代基礎上。抓好煤炭清潔高效利用,增加新能源消納能力,推動(dòng)煤炭和新能源優(yōu)化組合。要深入推動(dòng)能源革命,加快建設能源強國。
在與能源深度融合方面,5G網(wǎng)絡(luò )傳輸的速率和內容從一維到多維,相比4G有了質(zhì)的飛躍,這將引領(lǐng)今后的生產(chǎn)生活產(chǎn)生革命性的變化。5G與能源領(lǐng)域深度融合,將有效帶動(dòng)能源生產(chǎn)和消費模式創(chuàng )新,為能源革命注入強大動(dòng)力。
5G技術(shù)賦能產(chǎn)業(yè),不僅有助于我國經(jīng)濟社會(huì )的綠色發(fā)展,而且“雙碳”目標對世界的貢獻將有助于推動(dòng)人類(lèi)命運共同體的構建。
5G﹢煤炭:科技助力實(shí)現“碳減排”
“機械化換人、自動(dòng)化減人、智能化無(wú)人”曾是煤炭行業(yè)的一句響亮口號。面對2030年碳達峰和2060年碳中和的目標,煤炭業(yè)作為實(shí)施減排的重點(diǎn)領(lǐng)域,利用5G、大數據等新技術(shù)新手段,實(shí)施智能采礦,將煤礦工人從艱苦的工作環(huán)境和高強度的體力勞動(dòng)中解放出來(lái),最大限度實(shí)現“少人則安,無(wú)人則安”。
在采礦行業(yè),碳排放的主要來(lái)源是礦產(chǎn)在勘查、開(kāi)采過(guò)程中產(chǎn)生的排放,礦產(chǎn)選冶及加工過(guò)程中產(chǎn)生的排放,以及車(chē)輛使用化石燃料產(chǎn)生的排放。如今,有了5G技術(shù)的加持,不但礦井下作業(yè)可以實(shí)現無(wú)人化,礦區運送煤炭也逐漸向無(wú)人駕駛方向發(fā)展。
視頻通話(huà)、高清4K影像的實(shí)時(shí)傳送是黃陵礦業(yè)一號煤礦5G專(zhuān)網(wǎng)與十萬(wàn)兆環(huán)網(wǎng)等新型基礎設施建設的一個(gè)縮影。今年,該礦加快以5G先進(jìn)技術(shù)為引領(lǐng)的數字化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化礦山建設,通過(guò)與十萬(wàn)兆環(huán)網(wǎng)、WiFi、4G融合通信,形成了礦井數據立體化高速傳輸模式,開(kāi)啟通信的新時(shí)代。
早在2020年9月,中國電信依托“一云一網(wǎng)”(天翼云、電信5G網(wǎng)絡(luò ))優(yōu)勢,建設了全國首個(gè)5G﹢煤機行業(yè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,并在井下5G無(wú)線(xiàn)通信系統、三維可視化透明礦山、5G﹢智慧選煤廠(chǎng)以及AI煤礦智慧集運站四大5G煤炭行業(yè)應用方面深入實(shí)踐,取得顯著(zhù)成效,有效推進(jìn)了5G賦能煤炭生產(chǎn)、洗選、運銷(xiāo)和安全等煤炭產(chǎn)業(yè)鏈。
今年5月,陜西省咸陽(yáng)市首家5G﹢智慧礦山正式建成并投入使用。利用5G技術(shù)大寬帶、低時(shí)延、廣連接的特點(diǎn),該礦山打造了5G“1﹢1﹢4”智慧礦山解決方案。即1張礦山5G專(zhuān)網(wǎng)、1個(gè)礦山工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺、4個(gè)5G智慧礦山細分應用場(chǎng)景,包括井下融合組網(wǎng)、高清視頻監控、綜采工作面和綜掘工作面,將人工智能、云計算、大數據等與煤炭開(kāi)采深度融合,從頂層設計、算力分配、數據應用和敏捷響應等環(huán)節,重塑煤礦開(kāi)采模式和運行方式,實(shí)現遠程控制采煤、一鍵啟停等智慧開(kāi)采,將創(chuàng )新技術(shù)應用、商業(yè)模式和服務(wù)體系、工具轉化為生產(chǎn)力,工作面減員達70%,生產(chǎn)效率提升23%,實(shí)現智慧開(kāi)采、少人則安的預期目標。
隨著(zhù)“5G﹢工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”賦能采礦行業(yè)的典型案例不斷涌現,5G技術(shù)革新著(zhù)傳統采礦作業(yè)的模式,讓采礦業(yè)實(shí)現智能化嬗變。
5G﹢油氣:四大典型應用場(chǎng)景催生行業(yè)新機遇
5G前進(jìn)的步伐正在加快,它自身低時(shí)延、高速率、廣連接的特點(diǎn)為各行各業(yè)深度賦能。具體到油氣領(lǐng)域,以5G為代表的新一代信息技術(shù)的飛速發(fā)展,為行業(yè)向綠色低碳轉型升級提供了一條全新的進(jìn)階路徑。
油氣行業(yè)的四大典型應用場(chǎng)景即智能勘探、智能油氣井、智能煉廠(chǎng)、智能管輸。5G技術(shù)的加速推廣,勢必為這些典型應用場(chǎng)景帶來(lái)新機遇、新變革。
在智能勘探應用場(chǎng)景中,5G可以助其實(shí)現大規模地震節點(diǎn)儀集中接入、數據實(shí)時(shí)回傳和實(shí)時(shí)預處理,大幅提升油氣地震勘探作業(yè)及數據分析效率。
在智能油氣井應用場(chǎng)景中,實(shí)現油田各場(chǎng)站、單井、儀表等實(shí)時(shí)數據的穩定傳輸,鉆井、定向、錄井、壓裂實(shí)時(shí)數據和視頻數據的統一管理與及時(shí)傳輸,以及機器人/無(wú)人機巡檢、AR巡檢維護及大型機器遠程操控。
在智能煉廠(chǎng)應用場(chǎng)景中,實(shí)現視頻、儀表數據、高危作業(yè)、?;愤\輸、中控室、管廊等監控任務(wù),治污設施檢測、異味溯源等環(huán)保任務(wù),以及消防、應急智慧車(chē)、無(wú)人機等應急任務(wù)。
在智能管輸場(chǎng)景中,實(shí)現場(chǎng)站生產(chǎn)數據、設備狀態(tài)、環(huán)境信息的實(shí)時(shí)采集與傳輸,輸送管道狀態(tài)監測、泄漏檢測、地質(zhì)災害監測,以及長(cháng)輸管線(xiàn)的應急通信、智能巡檢、無(wú)人機巡檢。
事實(shí)上,我國油氣領(lǐng)域在5G應用上已開(kāi)始不少探索。今年初,中國海油的首個(gè)“5G﹢海上智能平臺”試點(diǎn)項目也在文昌氣田開(kāi)啟試運行。通過(guò)5G與海上平臺生產(chǎn)中現有通信傳輸系統、生產(chǎn)控制系統及服務(wù)管理系統等的結合,實(shí)現多個(gè)通信系統之間的互聯(lián)互通、集成顯示,解決了普通指揮中心資源不能共享、多媒體調度指揮煩瑣、效率低下的難題。
6月10日,國內首個(gè)“5G專(zhuān)網(wǎng)全覆蓋,5G運營(yíng)全流程,5G合作全生態(tài),5G應用全場(chǎng)景”智能煉廠(chǎng)在長(cháng)慶石化正式發(fā)布,標志著(zhù)我國石化行業(yè)開(kāi)啟了5G﹢智能應用。通過(guò)部署5G SA網(wǎng)絡(luò )、移動(dòng)邊緣計算(MEC)平臺,構建高速率、大帶寬、低時(shí)延、高可靠的5G云網(wǎng)基礎設施,滿(mǎn)足了長(cháng)慶石化在網(wǎng)絡(luò )時(shí)延、數據安全等方面的應用需求,成功打造出國內首個(gè)5G智能煉廠(chǎng)在MEC平臺上部署的5G﹢動(dòng)設備智能預警系統,可自動(dòng)跟蹤廠(chǎng)區內數百臺動(dòng)設備的運行狀態(tài),保障了煉油生產(chǎn)的安全平穩運行。
總的來(lái)看,在油氣行業(yè),5G能助力人們完成一些高難高危工作,實(shí)現生產(chǎn)運行監控、實(shí)時(shí)數據采集分析、事件自動(dòng)報警、事件應急處理等。這對于能源行業(yè)來(lái)說(shuō),都是技術(shù)性的突破,既能推動(dòng)行業(yè)綠色低碳發(fā)展,也能給更多企業(yè)帶來(lái)“彎道超車(chē)”的機會(huì )。
5G﹢電力:為電網(wǎng)五大環(huán)節帶來(lái)變革
從電流走向視角來(lái)看,電網(wǎng)主要包括五大環(huán)節:發(fā)電、輸電、變電、配電及用電。隨著(zhù)5G商用化深入推進(jìn),千行百業(yè)積極探索5G賦能行業(yè)的新方式。電力作為與通信息息相關(guān)的行業(yè),5G的到來(lái)勢必對這五大環(huán)節及現有的電力行業(yè)運行帶來(lái)變革。
目前,光纖在電力通信系統中占有重要的地位,短期來(lái)看,光纖的優(yōu)勢更明顯,但5G擁有獨特的優(yōu)勢:在河流交叉的山區等地貌非常復雜的情況下架設電力設備,光纖接入難度和成本遠高于5G,此時(shí),5G的商用價(jià)值就能得到凸顯。同時(shí),5G為在環(huán)境惡劣情況下鋪設電力設備提供了可能性。5G網(wǎng)絡(luò )的超快速響應可以提高現有電網(wǎng)的可靠性,并將一些以前無(wú)法實(shí)現的管理功能變?yōu)楝F實(shí),拓寬電力行業(yè)的邊界。
在應用中,5G在電力行業(yè)已有多個(gè)場(chǎng)景。在輸電線(xiàn)路智能巡檢裝置上應用5G技術(shù),大大解放了人力。以前,巡檢裝置每隔半個(gè)小時(shí)進(jìn)行監測拍照,用上5G技術(shù)后,巡檢裝置不僅能實(shí)時(shí)監測拍照,傳回的畫(huà)面也更加穩定、清晰,隱患源一目了然,有助于運維人員判別故障類(lèi)型,縮短搶修時(shí)間;5G將為變電站設備運行狀態(tài)監控、變電站機器人巡檢、遠程移動(dòng)視頻監控等新型運維業(yè)務(wù)提供支持,大幅降低人工操作的安全生產(chǎn)風(fēng)險,推動(dòng)變電站監控、安防等業(yè)務(wù)向智能化、可視化、高清化升級。同時(shí),變電站內部的一部分光纖和電纜將被取代,大大縮小站內有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的建設規模;在配電房測溫方面,目前已建成的基于5G云化小基站的智能配電房新增了紅外在線(xiàn)測溫和環(huán)境在線(xiàn)監測功能,可通過(guò)安裝的卡片式測溫熱像儀實(shí)時(shí)監測設備溫度,并能快速提供各類(lèi)突發(fā)事故的應急處置預案。
此外,在用電方面,運營(yíng)商正在積極試點(diǎn)5G基站削峰填谷供電的應用:在用電低谷時(shí)段儲存能源,在高峰時(shí)段使用儲存能源為5G基站供電,可以平衡電網(wǎng)用電高峰和低谷時(shí)段的整體負荷。據測算,單基站可節省用電費用20%,大大降低5G基站運維成本。另外,由于5G基站布點(diǎn)密集,目前已廣泛布局的電力桿塔是建設5G基站可利用的優(yōu)良資源。部分地區已經(jīng)在積極探索合作,實(shí)現社會(huì )基礎資源的共建共享共用。
從長(cháng)遠看,5G對電力行業(yè)帶來(lái)的影響是深刻的。由于光纖目前在電力行業(yè)仍然占據通信方面主要優(yōu)勢,5G替代現有的基礎電力設備通信模式的現實(shí)性仍較小,但在電力行業(yè)的移動(dòng)終端設備通信中,5G的優(yōu)勢不言而喻。5G的大帶寬、低時(shí)延、廣連接特性為電網(wǎng)的不同業(yè)務(wù)提供了差異化網(wǎng)絡(luò )的服務(wù)能力,同時(shí)為智慧電網(wǎng)的建設帶來(lái)新機遇??梢灶A見(jiàn),不久的將來(lái)5G和電力行業(yè)將形成相互受益、共同促進(jìn)的局面。
達到雙碳目標5G大有可為
今年中央經(jīng)濟工作會(huì )議提出,實(shí)現碳達峰、碳中和是推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的內在要求,要堅定不移推進(jìn)。傳統能源逐步退出要建立在新能源安全可靠的替代基礎上。要立足以煤為主的基本國情,抓好煤炭清潔高效利用,增加新能源消納能力,推動(dòng)煤炭和新能源優(yōu)化組合。要狠抓綠色低碳技術(shù)攻關(guān)。要深入推動(dòng)能源革命,加快建設能源強國。
煤炭、油氣、電力等能源在國家能源體系中占有重要的地位,對于實(shí)現碳達峰、碳中和目標有重要影響。傳統能源如何在保障國家能源安全的前提下與新能源優(yōu)化組合、降低污染、提升效率、助力實(shí)現“雙碳”目標,成為我國建設能源強國亟待探索的課題。
5G為能源領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展帶來(lái)了新方案。5G具有高速率、低時(shí)延、廣連接等特征,是支撐能源轉型的重要戰略資源和新型基礎設施。5G與能源領(lǐng)域各行業(yè)深度融合,將有效帶動(dòng)能源生產(chǎn)和消費模式創(chuàng )新,為能源革命注入強大動(dòng)力。拓展能源領(lǐng)域5G應用場(chǎng)景,探索可復制、易推廣的5G應用新模式、新業(yè)態(tài),從長(cháng)遠看,是支撐能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的有效路徑。
目前,在煤炭、油氣、電力等能源領(lǐng)域,5G已展現出強大的潛力。在煤炭應用場(chǎng)景中,5G助力企業(yè)從安全生產(chǎn)、環(huán)境改善、減員增效三方面提升生產(chǎn)效能,解決了深井安全、高效開(kāi)采難題,通過(guò)5G可以把工人從生產(chǎn)一線(xiàn)換下來(lái),促進(jìn)礦工從“黑領(lǐng)”向“藍領(lǐng)”轉變。在油氣應用場(chǎng)景中,由于油氣田通常處于遠郊,人煙稀少且地域寬廣,值守和維護工作量很大。同時(shí),油氣田的工作環(huán)境具有高危險性,油氣一旦泄漏,會(huì )對人體、周?chē)h(huán)境產(chǎn)生重大影響。5G解決了傳統煉廠(chǎng)在安全環(huán)保管控、生產(chǎn)效率提升和工藝運行優(yōu)化等領(lǐng)域的問(wèn)題。在電力應用場(chǎng)景中,5G在電網(wǎng)主要環(huán)節——發(fā)電、輸電、變電、配電及用電方面,都展現了賦能的價(jià)值,為智慧電網(wǎng)的建設帶來(lái)新機遇。
推動(dòng)5G與能源深度結合,努力達到“雙碳”目標,接下來(lái),需要加快能源領(lǐng)域5G專(zhuān)用技術(shù)研發(fā)。研制一批關(guān)鍵共性技術(shù),例如,加快5G虛擬專(zhuān)網(wǎng)建設所需的網(wǎng)絡(luò )切片、多接入邊緣計算、定制化核心網(wǎng)網(wǎng)元、5G LAN等關(guān)鍵設備研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化;研制一批場(chǎng)景配套專(zhuān)用技術(shù)和產(chǎn)品,針對不同場(chǎng)景滿(mǎn)足不同需求;研究建立能源領(lǐng)域5G應用技術(shù)標準體系,規范5G技術(shù)在能源領(lǐng)域的推廣應用等。
此外,加快相關(guān)基礎設施和安全保障能力建設。一方面,推進(jìn)基礎資源共建共享,鼓勵電網(wǎng)企業(yè)與電信運營(yíng)商、鐵塔公司等加強合作,在確保安全、符合規范、責任明確的前提下,通過(guò)電力桿塔加掛通信天線(xiàn)和光纜,以及共享電力光纜、纖芯、變電站站址等資源,支撐電信運營(yíng)商節約高效建設5G網(wǎng)絡(luò );另一方面,構建5G應用安全保障體系,統籌安全與發(fā)展,將5G網(wǎng)絡(luò )安全保障納入能源領(lǐng)域5G應用的全流程全環(huán)節。