5 Provinzen, 7 große Anwendungsfälle für „5G + Smart Grid“!

Die Entwicklung des intelligenten 5G+-Stromnetzes ist in vollem Gange.

Am 12. März 2020 veröffentlichten die Nationale Entwicklungs- und Reformkommission und das Ministerium für Industrie und Informationstechnologie gemeinsam eine Erklärung.„Bekanntmachung zur Organisation und Durchführung neuer Infrastrukturbauprojekte im Jahr 2020 (Breitbandnetz und 5G-Bereich)“.

Die „Bekanntmachung“ schlägt sieben innovative 5G-Anwendungen für das Jahr 2020 vor, darunter intelligente medizinische Versorgung, Internet +, intelligente Stromnetze, Internet der Fahrzeuge, intelligente Bildung, intelligente Häfen, Infrastruktur für die Produktion und den Rundfunk von Ultra-High-Definition-Systemen usw.

Unter ihnen inGroßflächige Anwendung neuer 5G-Technologien für intelligente Stromnetzewird Forschung und Entwicklung von 5G-End-to-End-Netzwerkslicing- und Ressourcenplanungssystemen auf Basis der neuen 5G-Netzwerkarchitektur und Smart-Grid-Szenarien durchführen, wichtige Netzwerkgeräte und Prototypensysteme entwickeln und umfassende Smart-Grid-Lösungen unter Integration der 5G-Technologie bereitstellen.

　　
Was sind also die konkreten Anwendungsbereiche von „5G + Smart Grid“? Schauen wir uns das im Folgenden genauer an!

　　Anwendung von 5G+ Smart Grid im südlichen Stromnetz Chinas

5G+KI bietet sichere und flexible intelligente VPN-Dienste für das Stromnetz und unterstützt damit maßgeblich die digitale Transformationsstrategie von China Southern Power Grid. Im Bereich der Stromverteilung ermöglicht 5G mit seiner hohen Zeitgenauigkeit und geringen Latenz den differenziellen Schutz des Verteilungsnetzes und reduziert so die Netzausbaukosten um 50 %. Im Bereich der Stromübertragung und -umwandlung wird 5G+KI für intelligente Inspektionen eingesetzt, wodurch die Arbeitseffizienz um das 80-Fache gesteigert wird. Durch End-to-End-Slicing-Technologie und Chipverschlüsselung wird die sichere Trennung der Stromnetzdienste gewährleistet.

Aktuell wird die Anwendung in Guangzhou und Shenzhen in kleinem Umfang kommerzialisiert und soll 2021 in den fünf Provinzen des südlichen Stromnetzes flächendeckend eingeführt werden. Mit über 10 Millionen Nutzern und einem sozioökonomischen Nutzen von über 5 Milliarden Yuan ist eine breite Anwendung geplant. Zukünftig soll 5G auf weitere Bereiche wie den Stromverbrauch ausgeweitet und an Millionen oder sogar Milliarden von Endgeräten eingesetzt werden. Dadurch werden Stromausfälle effektiv verkürzt, die Effizienz der Stromversorgung insgesamt verbessert, die Stromkosten für die Bevölkerung gesenkt, sozioökonomische Verluste vermieden und die Betriebskosten des Stromnetzes reduziert.

　　Inspektion der Stromleitungen mit 5G- und Beidou-Drohnen des staatlichen Stromnetzes

Kürzlich schloss State Grid die Forschung und Entwicklung, die gemeinsame Fehlersuche und den Testflug des ersten 5G + Beidou Drohnen-Stromleitungsinspektionssystems bei State Grid Qingdao Power Supply Company ab und markierte damit die Implementierung einer weiteren wichtigen Anwendung neuer Technologien wie 5G und Beidou im Stromnetz.

Um den Aufwand bei der Inspektion von Freileitungen zu reduzieren, wird in den letzten Jahren vermehrt die Inspektion per Drohne eingesetzt. Mit der zunehmenden Verbreitung dieses Modells traten jedoch einige Probleme auf: Erstens ist die Steuerung der Drohnen schwierig. Um Details klar zu erfassen, müssen die Inspektionsmitarbeiter Nahaufnahmen von Masten und Leitungen machen. Unsachgemäße Bedienung kann leicht zu Abstürzen oder Unfällen durch Berührung der Leitungen führen und somit die Sicherheit und Qualität der Inspektionen beeinträchtigen.

Zweitens ist die Datenübertragung aufwendig. Die bei Drohneninspektionen aufgenommenen Bilder werden standardmäßig auf der Speicherkarte gespeichert. Nach Abschluss des Fluges muss die Speicherkarte entnommen und zur Analyse und Verarbeitung in den Computer eingelesen werden. Eine Echtzeitübertragung der Bilder ist nicht möglich, was die zeitnahe Erkennung von Mängeln stark einschränkt. Besteht zudem die Gefahr eines Datenlecks durch die Übertragung über öffentliche Netzwerke, muss dringend ein sicherer Übertragungskanal gefunden werden; die Bildanalyse gestaltet sich schwierig. Die von Drohnen aufgenommenen Inspektionsbilder müssen manuell klassifiziert und anschließend einzeln vergrößert werden, um Mängel zu erkennen, zu kennzeichnen und zu benennen. Diese Abfolge von Bildanalyse- und Verarbeitungsprozessen ist sehr zeitaufwendig und beeinträchtigt die Effizienz von Drohneninspektionen.

Als Reaktion auf die oben genannten Probleme integrierte die State Grid Qingdao Power Supply Company das 5G-Slicing-Netzwerk und das Beidou-Bodenverbesserungssystem, um das Potenzial der intelligenten Bildfehleranalyse auszuschöpfen, die Anwendung des industriellen Internets „5G+“ und „Beidou+“ zu erweitern und ein umfassendes Set intelligenter Inspektionslösungen zu schaffen. Dazu gehören autonome Drohneninspektionen, die Echtzeit-Bildübertragung via 5G, die intelligente Fehlererkennung und die automatische Datenanalyse. Dies wird die Effizienz und den Intelligenzgrad von Leitungsinspektionen erheblich verbessern und die Anwendung von Beidou, 5G und anderen Netztechnologien fördern.

　　State Grid Jiangsu Electric Power schafft ein neues Win-Win-Ökosystem aus „5G + Strom“.

Am 4. März 2021 wurde in Jiangsu die erste „5G+ intelligente Ladesäule“ an der Schnellladestation an der Xuxian Road in Gaoyou City, Yangzhou, in Betrieb genommen. Diese Ladesäule vereint das Laden von Elektrofahrzeugen, 5G-Mikrostationen, intelligente Beleuchtung, Videoüberwachung und weitere Funktionen in einem Gerät. Dadurch wird eine Mehrfachnutzung ermöglicht, Landressourcen werden effektiv geschont, Baukosten gesenkt und der Aufbau neuer Infrastruktur in Smart Cities unterstützt.

Die Errichtung von 5G-Mikrostationen auf Ladesäulen ist eine weitere Maßnahme von State Grid Jiangsu Electric Power zur Unterstützung des 5G-Netzausbaus. „Ursprünglich beliefen sich die durchschnittlichen Investitionskosten für den Bau einer 5G-Mikrostation auf über 100,000 Yuan. Die Errichtung einer 5G-Mikrostation auf einer intelligenten Ladesäule erfordert hingegen nur 29,000 Yuan, was eine Einsparung von rund 70 % der ursprünglichen Investitionskosten bedeutet und keine zusätzlichen Flächen benötigt“, so Yu Xiang, Direktor der Abteilung für Wissenschaft und Technologie im Bereich Internet bei State Grid Yangzhou Power Supply Company. Er erklärte weiter, dass die Förderung des Baus solcher intelligenter Ladesäulen, die wenig Platz beanspruchen, vielfältige Funktionen bieten und mit geringen Investitionskosten verbunden sind, schnell gemeinsame Einnahmen generieren und gleichzeitig der Öffentlichkeit und den Kommunen dienen sowie die Entwicklung aufstrebender Internetunternehmen weiter vorantreiben wird.

„Aktuell rüsten wir die bereits errichteten Ladesäulen schrittweise zu intelligenten 5G+-Ladesäulen um. Im nächsten Schritt werden wir in Zusammenarbeit mit den städtischen Planungsbehörden und dem Bau neuer Ladestationen die Einführung dieser intelligenten 5G+-Ladesäulen in der gesamten Provinz flächendeckend vorantreiben“, erklärte Zhao Yue vom Business Development Office der Jiangsu Electric Power Internet Department von State Grid. Gleichzeitig wird das Unternehmen die gemeinsame Nutzung von Basisressourcen wie Standorten, Rohrleitungsgräben und Glasfaserkabeln schrittweise ausweiten, vom traditionellen physischen Ressourcenaustausch auf das Internetgeschäft expandieren, weiterhin als Drehscheibe und Verbindungsstelle für die Stromnetzplattform fungieren und ein Energieökosystem für gemeinsame Nutzung und Steuerung aufbauen.

　　Hebei China Unicom und Hebei Electric Power bauen ein "5G+ Power"-Demonstrationsprojekt

Am 20. Oktober 2020 wurde das von Hebei China Unicom und State Grid Hebei Electric Power Company gemeinsam entwickelte „Demonstrationsprojekt zum Schutz von Verteilungsnetzrelais auf Basis eines 5G-SA-Netzwerks“ von der Expertengruppe abgenommen und damit offiziell in Betrieb genommen. Dies markiert den offiziellen Start von Chinas erstem Demonstrationsprojekt zum Schutz von Stromversorgungsanlagen auf Basis einer unabhängigen Netzwerkarchitektur, das auf „5G + Edge Computing“ basiert.

Dieses Projekt, das auf den extrem niedrigen Latenzeigenschaften des 5G+MEC-Netzes basiert, hat im neuen Stadtbezirk Xiong’an einen „Modellraum“ für die drahtlose und digitale Modernisierung der Stromversorgungsanlagen geschaffen. Dadurch wird die nahtlose Integration neuer Energiequellen und mobiler Verbraucher sowie die schnelle automatische Wiederherstellung der Stromversorgung nach Stromausfällen ermöglicht. Die Kerntechnologie ist international führend, und mehrere Anwendungen sind branchenweit erstmalig. Es handelt sich um ein Vorzeigeprojekt für die erfolgreiche Zusammenarbeit zweier zentraler Unternehmen zur Umsetzung der nationalen Strategie für digitale Wirtschaft und neue Infrastruktur.

　　State Grid Hebei Electric Power setzt intelligentes Videoüberwachungssystem „5G + künstliche Intelligenz“ ein.

Im September 2020 nahm State Grid Hebei Electric Power Co., Ltd. das innovative, auf 5G und künstlicher Intelligenz basierende intelligente Videoüberwachungssystem offiziell in Betrieb. Seit über einem Monat überwacht das Unternehmen mithilfe dieses Systems 33 Stromversorgungszentren, 20 Ladestationen, 3 Messleitungen mit einer täglichen Prüfkapazität von rund 20,000 intelligenten Stromzählern sowie eine intelligente Zählerbank mit einer Speicherkapazität von 1.2 Millionen Zählern in Echtzeit. Dadurch wurden die Qualität und Effizienz der Stromversorgung und weitere Aspekte verbessert, und die Beschwerdequote beim Kundenservice ist deutlich gesunken.

Das intelligente Videoüberwachungssystem „5G + Künstliche Intelligenz“ erfasst und integriert die Überwachung verschiedener Geschäftsszenarien, darunter Stromversorgungszentren, Ladestationen, Marketingstandorte, automatisierte Energiezählerkalibrierungslinien und intelligente Lager. Es erkennt automatisch 46 Arten von Störungen, wie z. B. Warteschlangen, Mitarbeiter ohne Schutzhelm und Fahrzeuge mit konventioneller Energieversorgung, die Ladeplätze belegen. Das System bildet ein geschlossenes Management- und Kontrollsystem zur sofortigen Alarmbearbeitung. Es ermöglicht die Steuerung auf Provinz-, Stadt- und Kreisebene und führt eine integrierte, schrittweise Überwachung gemäß der Zuständigkeitsschnittstelle durch. So wird sichergestellt, dass Störungen zeitnah behoben werden, die Marketing-Services verbessert und die Kundenzufriedenheit gesteigert wird.

　　Intelligenter Inspektionsroboter für Umspannwerke: Hochfrequenzinspektion rund um die Uhr, erledigt die Arbeit von drei Tagen in einer Stunde.

Das Umspannwerk Pengcheng dient als zentraler Demonstrationsstandort für 5G-Anwendungen im Rahmen des „5G + Smart Grid“-Ökosystems des Energieversorgungsamtes Shenzhen. Das Projekt wurde auf der Konferenz „Light up Shenzhen, 5G Smart City Conference“ in Shenzhen mit einer Lizenz als 5G-Smart-Model-Projekt ausgezeichnet.

Es wird davon ausgegangen, dass die tägliche Last des Umspannwerks Pengcheng etwa 20 % des Stromnetzes von Shenzhen ausmacht. Nach Abschluss des Gleichstromprojekts in Nordwest-Yunnan ist es ein wichtiger Knotenpunkt für die Stromversorgung von Shenzhen. In der Vergangenheit mussten zahlreiche Anlageninspektionen, Betriebsabläufe und andere Arbeiten manuell vor Ort durchgeführt werden, was mit einem relativ hohen Arbeitsaufwand verbunden war.

Im Umspannwerk Pengcheng scannt ein kleiner Roboter mit seinen elektronischen Augen sorgfältig jede Schraube im Kraftwerk und übermittelt die Daten an die Leitwarte. Das kürzlich modernisierte 500-kV-Umspannwerk Pengcheng ist ein intelligentes 5G-Umspannwerk der neuesten Generation des Energieversorgungsunternehmens Shenzhen des China Southern Power Grid. Dieser Inspektionsroboter dient als mechanischer Wächter im Umspannwerk.

Dank 5G genügt nun ein Klick am Computer, und der Inspektionsroboter im Umspannwerk kann sofort mit der Arbeit beginnen. Er bewegt sich langsam entlang der vorgegebenen Route, wobei sich die Kamera am Kopf regelmäßig dreht, um Schalter, Druckplatten, Kontrollleuchten, Instrumente usw. an den Anlagen zu erkennen und auszulesen. Die hochauflösenden Videobilder werden an die Leitstelle übertragen. Die Übertragungszeit beträgt nur eine Millisekunde – so schnell, dass der Roboter praktisch unempfindlich ist. Die Effizienz der Anlageninspektion im Stromnetz kann dadurch um 270 % gesteigert werden.

　　„5G+UHV“ fördert die Transformation und Modernisierung des Stromnetzes.

Am 2. Juni 2020 inspizierte ein intelligenter 5G-Roboter, ausgestattet mit einer VR-Holografiekamera, einer Infrarot-Wärmebildkamera und einer 4K-Kamera für sichtbares Licht, automatisch eine festgelegte Route auf der Baustelle des Umspannwerks im südlichen Henan des ± 800 kV-Höchstspannungs-Gleichstromprojekts Qinghai-Henan (im Folgenden „Qingyu DC-Projekt“ genannt). Er verfügt über eine VR-Holografiekamera, eine Infrarot-Wärmebildkamera und eine 4K-Kamera für sichtbares Licht. Bei Hindernissen kann er diese mithilfe von Ultraschallwellen automatisch umfahren.

Dies ist ein Anwendungsbeispiel für 5G-Technologie auf der Baustelle des Umspannwerks im Süden der Provinz Henan, dem Standort des Projekts „Qingyu DC“. Es ist zudem das erste Mal, dass 5G-Technologie in der Provinz auf einer Höchstspannungsinfrastruktur-Baustelle eingesetzt wurde. Dabei wurden die Anforderungen der Bauphase und des späteren Betriebs umfassend berücksichtigt und die intelligente Infrastruktur-Baustelle mit dem späteren intelligenten Umspannwerk synchronisiert.

Das Projekt „Qingyu DC“ ist Chinas erster Ultrahochspannungskanal, der speziell für die Übertragung sauberer Energie errichtet wurde. Als Vorzeigeprojekt der „neuen Infrastruktur“ verdeutlicht die Anwendung der 5G-Technologie im Umrichterwerk in Süd-Henan die gelungene Verbindung von neuer Infrastruktur und Projekten, von Umrichter- und gesellschaftlichen Ressourcen sowie von Energie- und Digitalisierungsrevolution und ist daher von großer strategischer Bedeutung.