在數字化潮流中，科技的創新與能源的變革如影隨形。隨著 10 月中旬工信部《關于推進5G輕量化（RedCap）技術演進和應用創新發展的通知》（后簡稱《通知》）的發布，5G RedCap 規?；涞乇愠闪诵袠I關注的焦點。眾多討論聲都認為，電力行業將是5G RedCap 最先大規模上量的方向之一。
為什么電力行業的變革需要 5G RedCap？被寄予厚望的5G RedCap技術，將如何成為電力行業變革的契機？電力攜手 5G RedCap 的變革路徑將會如何推進，有哪些需要克服的阻礙，其發展前景又如何？本文將就這些問題展開討論。
在RedCap之前，人們對于電力行業牽手 5G 的場景就有過許多美好的暢想。德勤的一份報告曾提到：據估算，到 2026 年，5G 將為全球十個主要產業帶來 1.3 萬億美元的數字化市場規模，其中能源產業/公用事業（水、電、燃氣等）占比最高為 19%，約為 2500 億美元。
對于電力行業，5G 也的確是其久旱所盼的甘霖。從年中發布的《新型電力系統發展藍皮書》中我們可以看到，為了推進綠色低碳和電網智能化，電力系統將迎來重大變革。
構建新型電力系統的挑戰
按照藍皮書的規劃。在新型電力系統中，電源側將以可控連續出力的煤電裝機占主導，逐漸走向不確定性強、弱可控出力的新能源發電裝機占主導。電網側將由單向逐級輸電為主的傳統電網，向包括交直流混聯大電網、微電網、局部直流電網和可調節負荷的能源互聯網轉變。負荷側將由傳統的剛性、純消費型，向柔性、生產與消費兼具型轉變。電力系統整體的運行特性，將由“源隨荷動”的實時平衡模式、大電網一體化控制模式，向“源網荷儲協同互動”的非完全實時平衡模式、大電網與微電網協同控制模式轉變。
所謂“源隨荷動”，指的是傳統電力系統可以根據用電側的負荷來調整電源的發電量，其前提是用可控的發電系統去匹配波動幅度不大且可測的用電系統，在運行過程中滾動調節，從而實現電力系統安全可靠運行。
但是，隨著電能替代戰略陸續落實，新能源充電樁、電采暖等電能替代產品在負荷端接入，分布式光伏、分布式儲能接入，使得負荷側用戶的用電行為更加復雜，隨機性和不確定性增加，預測難度增大。
由于隨機變化、弱可控的電源并不容易直接跟隨隨機性升高、可測性降低的負荷做出調整，電力系統需要從“被動”的跟隨調控，轉變為“主動”的協同調控。這就需要通過源源互補、源網協調、網荷互動、網儲互動和源荷互動等多種交互形式。也即通過“源網荷儲互動”模式，充分發揮發電側、負荷側的調節能力，促進供需兩側精準匹配，保障電力可靠供應。
為了讓電力系統在如此復雜的情景下依舊保障可靠供應，電力系統的通信模塊需要在原有基礎上呈指數級增加。這些通訊模塊的連接，如果僅僅依靠扯光纖（傳統的做法）的方式，成本太大，但是傳統的無線通信技術，又無法滿足低時延和可靠性方面的要求。
及至5G 商用的號角吹響，電力行業的殷殷期盼，才算是看到了一絲希望的曙光。
5G + 電力的應用場景及挑戰
5G 所具備的低時延、高可靠、廣覆蓋等特性，可以有效助力新型電力系統的構建，起碼理論上是如此。
德勤和國網聯合發布的名為《5G 賦能未來電力》的報告中，總結了 5G可能在電力行業發揮作用的四大應用場景：
在控制類業務中，5G 技術將優化能源配置，避免大面積停電以影響企業和居民用電，同時也將滿足配電網實時動態數據的在線監測應用。
在采集類業務中，5G 將推動收集和提供整個系統的原始用電信息。
在移動應用類業務中，5G 將推動監控機房整體環境， 預防安全事故和環境污染，減少人工巡檢工作量，提高運維效率。
在多站融合業務中，5G 賦能有助于對內支撐堅強智能電網業務，對外拓展能源服務渠道，助力電力物聯網發展，推進電力企業搭建共享平臺，更好地為社會創造價值。
然而，剛剛出現的時候，人們往往只關注新生事物的優點及其帶來的可能性，一旦決定用真金白銀去應用新生事物時，一些之前忽略的問題也隨即顯現。5G 盡管有上述提到的種種好處，但是其高功耗和高成本的問題，又讓電力在內的工業領域在是否采用上犯了難。
不同于手機等消費行業，電力這類工業行業，因為對通訊模塊的需求量大，所以對成本也更為敏感。此外，工業級的通訊設備對功耗都有具體的要求，一旦新增的通信單元功耗過大，也無法很好地融入原系統。
5G RedCap，電力行業真正的甘霖
直到5G RedCap提出，屬于電力行業的甘霖才算是真正降下。一方面，其有效繼承了5G NR 的高可靠、低時延、切片、定位等功能；另一方面，又具備更低功耗、更小尺寸和更低成本等優勢。可以說是很好地切中了電力行業的“病癥”。
由此，當我們看到電力及其它相關企業對5G RedCap的積極響應時，也就不足為奇。
去年 12 月份，南方電網、中國聯通和華為就攜手在深圳完成了一場面向電力場景的5G RedCap技術驗證。據相關報道，本次測試主要針對電力場景中的網絡覆蓋、業務性能、業務共存及移動性管理等5G新能力進行技術驗證，為5G RedCap在電力場景商用部署奠定了基礎。
今年 1 月份，國網浙江電力、中國電信浙江分公司、天翼物聯 5G 物聯網聯合開放實驗室，華信設計院與華為 RedCap 技術團隊攜手在杭州完成全國首個 5G 定制網電力場景 RedCap 技術驗證。
今年 4 月份，國網杭州供電公司聯合浙江移動通信有限責任公司、南京南瑞信息通信科技有限公司和華為利用基于RedCap的電力負荷控制系統終端，在杭州市錢塘區泰爾茂醫療用戶機房內完成真實業務測試并正式投入運行。
今年 5 月份，國網山東省電力公司、中國聯通、華為、國網南瑞攜手在濟南萊蕪首次完成了基于省域5G電力專網的RedCap商用部署，推動5G新技術與電網的進一步深度融合。本次商用基于電力配電自動化、分布式光伏場景，證明了輕量化、低成本的5G RedCap在電力行業規?；逃玫目尚行?。
5G RedCap 在電力行業將會如何落地？
《中國電信 5GRedCap 產業白皮書》中提到，電力行業是RedCap技術應用的重點行業之一，RedCap終端可在發電、輸電、配電、變電、用電、儲電等多個智能電網場景下應用。
《中國移動5G RedCap技術產業白皮書》中預測，電力配電網絡的智能終端總體規模預估在 5000 萬以上，是 RedCap 的重要市場之一。之所以有如此預測，是因為配電環節的差動保護、自動化三遙、精準負荷控制、配電站綜合監測等業務對低時延、高可靠的網絡有強烈需求。
5G RedCap 在電力行業究竟會如何落地，將會遵循怎樣的路徑，這個過程中又有哪些需要解決的問題和待跨越的障礙？帶著這些問題，智次方·物聯網智庫采訪了國網北京智芯微電子科技有限公司數字芯片設計中心副總工程師趙旭先生。
在采訪中，趙（旭）總表示，國網系統其實從 2021 年就開啟了5G RedCap相關的部署。作為國家電網直管單位，跟隨國網的大戰略，智芯也從 2021 年就開啟了5G RedCap 芯片和模組方面的布局。
通過采訪趙（旭）總，我們也了解到，作為輕量化 5G 芯片組組長級單位，智芯很早就參與了《通知》的意見征集和修改環節。對于智芯而言，《通知》的發布，某種程度上是加快了其原有布局的進程，預計今年年底智芯就會在一些網省開展規模級的上量。
《通知》中提到，要打造5個以上實現百萬連接的應用領域。趙（旭）總對電力領域能夠達到百萬連接充滿信心，他說已經能夠看到各網省都在分批次、分階段開始積極推進5G RedCap相關終端的使用了。
趙（旭）總提到，智芯方面開展的相關業務，已經包含了電力的三大應用場景，比如，與山東網省公司在廣域網場景、與浙江網省公司在園區網場景、與湖北網省公司在核心網場景都分別有合作。
但是，面對大家都看好的配電領域，趙（旭）總卻表示，盡管前景很好，但是短期內，5G RedCap最先在電力領域的落地，不會是配電相關的場景，而是用采場景，諸如集中器、能源控制器和融合終端等。
原因是，電力行業屬于國家基礎設施行業，關系國計民生。獨特的地位使得其對安全的要求會比其它行業高很多。因此，對新技術的采用也會有一個循序漸進的過程。
趙（旭）總表示， 5G RedCap 作為一項新技術，會優先在用采領域大規模上量，而諸如配電系統這類保護類、控制類系統，則會比較謹慎地推進。因為電力系統并不是只有端側，端側設備還需要與網絡配合。端側設備很容易引入，但是要讓整個網絡熟練配合卻并不容易，所以必須等網絡訓練成熟后，才會在保護類、控制類這種敏感的領域上量。
5G RedCap 牽手電力，還需要克服哪些問題？
如果從單純的產品角度看，一個新技術加持的產品誕生后，只要質量過關，就可以推動上新汰舊了。但是產品背后，更重要的是商業模式，因為背后涉及各種商業利益問題，也就需要多方參與者頻繁地溝通、協調。
趙（旭）總也表示，5G RedCap要滲透到整個電力系統中，商業模式能否跑通是關鍵。
5G 時代的商業模式將由 B2X 模式（B2B/B2C/B2G）向 B2B2X 模式轉變，即通信運營商在其所構建的 5G 環境中，將某項具有附加價值的服務提供給電力企業，電力企業發揮中心作用并向最終用戶提供以前無法做到的新服務。
但是，目前“5G RedCap+電力”的業務模式尚未成形，企業仍在摸索自身定位以及不同定位下的核心業務模式。
以切片為例，目前就有三種潛在的業務模式：
標準模式：運營商鋪設基礎設施，提供增值服務 ，電力公司根據業務需求租用其中的一片或多片。
混合租賃模式：運營商統一建設端到端5G網絡，提供增值服務，電力公司向運營商租用運營商基礎設施網絡，包含基站和核心網，滿足對網絡切片資源的可視化透明管理需求，盡可能利用現有的傳輸專網資源 。
托管模式：運營商提供運維管理服務，電力企業拿到5G頻譜資源，自建獨立專用、資源專享的 5G專網，利用運營商在網絡運營方面的經驗和優勢，把 5G專網切片托管給運營商進行運維管理 。
不同模式下，電力企業的角色不同，對其資源和能力的要求也不同。相關企業需要共同探索哪種模式更可行或找到新的模式。
商業模式之外，還有網絡安全的問題。
電力系統對通信網絡的可靠性和安全性有著特殊的要求，且網絡切片、核心網下沉、超低延時業務承載、海量連接等網絡特征對現有電力安全防護架構及網絡管理提出了新的要求。
在采訪中，趙（旭）總也提到，國際之間的網絡安全對抗愈發明顯，同時新型電力系統的構建又增加了網絡的復雜性。傳統的電網安全系統能夠起到的保護作用越來越有限，在推進新技術和新方案的過程中，安全問題必須被嚴格要求。
目前，在尚不成熟的技術和商用環境下，5G RedCap技術如何滿足能源互聯網下的電力業務安全需求仍有待驗證。 不同主體需要協同配合，明確安全責任邊界，同步推進5G RedCap發展與安全防護。電力企業、網絡運營商和設備供應商需要進一步量化網絡的技術指標和架構設計，包括網絡切片安全性、業務隔離、端到端業務時延，協商網絡能力開放、網絡管理界面等要求，以提供滿足電力行業多場景差異化的解決方案，并進行技術驗證和示范。同時，發揮政府部門、標準化組織、企業、研究機構等各方的能動性，打造多方參與的安全治理體系。
5G RedCap 相關的產品要求
在具體的產品布局上，我們也能夠看到一些企業的動作。
今年年初，中國聯通發布了全球首款通用型 5G RedCap 商用模組 NX307。
9 月份，利爾達NR90系列5G RedCap模組正式上市，官方宣稱NR90系列模組將更好地賦能5G技術在包括能源電力在內的諸多垂直行業，助力RedCap技術快速商用。
在 10 月底的2023世界物聯網博覽會上，中移物聯呈現了一款5G RedCap電力網關產品，宣稱具備5G通信和高精度授時能力。
國網智芯也已經推出了一款5G RedCap通信模組，并于9月10日的2023中國能源電子產業（信息通信）創新發展論壇上進行展示。趙（旭）總表示，智芯方面近期預計總共會推出三款5G RedCap模組，明年也會公開發布相關芯片。此外，智芯聯合南瑞將推出一款 5G RedCap電力通信倉產品，將大幅降低5G終端價格，加速5G終端在垂直行業的規模上量。
就“這些產品應該滿足哪些基本要求”這一問題，趙（旭）總提到：首先要滿足一些最基礎的工業級的要求和標準，比如特定的溫濕度要求、抗輻射性和抗干擾能力等。此外，還需要滿足一些 5G 的特性，比如切片特性、5G LAN 特性、高精度授時和高精度定位等。
針對智芯和南瑞計劃推出的電力通信倉產品，趙（旭）總也做了簡單介紹：這是一款適配電力終端設備的RedCap產品，具備尺寸小、功耗低和接口多的特性，能夠滿足不同電力終端設備的接入，在支持正常的終端接入、用戶識別和數據傳輸這些基本功能之外，還支持5G RedCap+LTE Cat.4 雙模、切片和高精度授時等功能。
5G RedCap 攜手電力的未來之路
隨著 5G RedCap 在電力領域的逐步滲透，其對電力領域傳統業務的優化也將逐步顯現。
上文提到，新能源發電的大量并網將給電網的運行、管理帶來新的挑戰。隨著電網設備、電力終端、用電客戶通信需求的爆發式增長，5G RedCap將支持能源領域基礎設施的智能化，并支持雙向能源分配，并發展新的商業模式以提高生產、交付、使用和協調有限能源資源的效率。
5G RedCap獨特的可定制化的網絡切片技術，可端到端保障電網的高隔離性應用，更好地滿足電力網絡對“行業專網”的需求，為智能電網不同業務提供差異化的網絡服務。
在用采類業務場景下，有了5G RedCap的賦能，電網企業或電表制造商可以源源不斷獲取用戶的各種能源數據（如用電功率）和與能源系統運行狀態相關的數據（如電網電壓）。這些一手數據蘊含解釋用戶消費習慣、生活方式等重要信息，可以為政府部門提供宏觀經濟預測風向標或在其他跨行業領域產生巨大商業價值。
此外，為用能用戶、售電企業、新能源開發企業提供創新服務也是5G RedCap采集類業務的重要價值體現，可以在用能特性與潛力的挖掘、能源用量預測分析、能源市場交易等創新服務等方面得到充分應用。
無論是運營商還是電力企業，借助5G RedCap攜手共進是一種必然趨勢。
對運營商而言，2C市場飽和，增長放緩；2B將成為潛在收入增長點和主要賽道。對電力企業而言，5G RedCap的中高速率、高容量、高可靠性、低延時、低能耗與智能電網電力系統可靠性、靈活響應與協同控制、海量數據傳輸以及電池壽命與保障的基本需求相匹配，能夠有效助力電網智能化，并創造新的商業價值。
當然，RedCap與電力行業的融合，是一項業務線復雜龐大，同時也是一項長周期任務，這也就注定其不是一兩家企業能夠勝任的使命。這個過程中，需要電力企業、網絡運營商和設備供應商發揮各自的資源和能力優勢，合作探索核心價值路徑下的可行商業模式。
寫在最后
在5G RedCap與電力行業的融合中，我們仿佛見證了一場科技與能源的奇妙婚禮。5G RedCap的低時延、高可靠、廣覆蓋、低功耗、低成本等特性，使得電力系統不再被動地跟隨，而能夠主動協同調控。源、網、荷、儲之間的互動，如交織的音符，在電力交響曲中奏響，實現了供需的精準匹配，保障了電力的可靠供應。
這不僅是一項技術的升級，更是電力行業迎來的一場變革之旅，在5G RedCap的助力下，我們將見證電力行業穿越傳統的電力格局，踏入智能、高效和可持續的未來。這一結合不僅僅給電力系統帶來了全新的通信方式，更是點燃了電力行業發展的新引擎。
與此同時，我們也要看到，5G RedCap攜手電力的未來道路并不平坦，其中還蘊藏著諸多挑戰。商業模式的構建、網絡安全的保障、產品的創新等問題都需要各方通力合作。只有電力企業、網絡運營商和設備供應商在這個奇妙的融合中各顯神通，共同努力，才能為5G RedCap與電力行業的融合搭建更加堅實的橋梁。
參考文獻：
《RedCap大規模落地在即！哪個領域先上百萬？》，物聯網智庫
《5G 賦能未來電力》，德勤&國家電網
《2019-2020電力通信專業發展報告 》，中國電機工程學會
《新型電力系統視角下的能源IT研究框架》，華西證券
《5G 電力虛擬專網網絡安全白皮書》，5GAIA & 5GDNA
《中國電信 5GRedCap 產業白皮書》，中國電信
《中國移動5G RedCap技術產業白皮書》，中國移動
《5G 助力智能電網應用白皮書》，南方電網 & 中國移動 & 華為
