世界5G大会组委会-赋能双碳行动，加速产业转型 ——基于5G虚拟专网的能源大数据中心应用实践

产品功能及原型设计理念和框架

平台采用了123N的四层架构，分别是物联层、网络和硬件资源层、中台层、应用层。

（1）应用层

结合政府机构各、用能企业、能源服务商等各方需要，形成城市总体用能总览、城市企业能耗优化、能源服务精准推介、运维服务效率提升的全流程业务闭环。各个应用模块相互解耦相互独立，降低应用的迭代更新难度，保证应用可以不断升级和扩充，从而及时响应市场和用户需求的快速变化。

（2）中台层

实现城市用能企业的相关数据的数据接入、数据治理、数据分析，并且提供数据安全、监控告警、标准规范、开发工具等多样化的平台服务。满足不同类型的数据协议接入，既可以处理来自现场直接采集的设备运行数据，也可以对接来自第三方系统的数据接口。

（3）网络及基础设施层

平台搭建私有云运营环境，配置专属的计算储存资源，对接入驻式UPF，为数据流转、系统安全、服务质量、运维管理提供有效控制和有力保障。网络层根据联研院研究成果使用边缘计算保护框架实现接入和运算环境的可信。

（4）物联层

在城市和企业范围内，大范围、深层次采集关键的用能数据，支持多种异构数据的协议转换与边缘处理，为平台提供稳定、可靠、真实的数据资源，给智慧能源管理打下坚实的数据基础。

创意特色及技术性能

（1）5G多元新能源大数据中心

5G网络广域覆盖，数据终端采集，服务政府、服务企业、服务电网、服务双碳。创新5G技术与能源大数据中心应用的深度融合，解决服务对象感知滞后、各类能源数据联系不够紧密的难点痛点问题，实现供给侧、消费侧数据的全检测、全感知5G新业态。

服务政府方面：利用5G广连接技术实现大量低功耗采集器接入，对于部分偏远的地区采用700Mhz频段终端实现更远距离的信号覆盖，便于“核风光水蓄氢储”的全面接入和全链条监控。通过入驻式UPF和5G硬切片实现分布式能源控制信号的安全接入。

服务企业方面：结合5G技术优势，开展企业级数据采集，整合多元能源数据。通过5G边缘计算让园区采集的数据得更加准确，利用5GLAN技术保持园区原有网络结构，提高5G部署效率。建设企业级数据采集系统，编制《智慧电务终端采集器安装作业安全规范(试行)》和《终端采集器安装作业安全规范》，确保数据“应采尽采、数据准确”。

服务电网方面：分步接入分布式储能电站、光伏电站、水电站、风电站、充电站各种能源数据，建立与发改、经信、税务等多个政府部门数据采集机制，依托5G技术全面建立跨行业数据采集通道，打通能源与经济数据链，实现数据的全采集。创新5G在基于多站融合边缘数据中心的应用。在变电站基础上融合了充换电（储能）站和分布式新能源站，基于多站融合的边缘数据中心，打造信息流的边缘节点，加快电网信息化、智能化和自动化发展进程。

服务双碳方面：通过5G跨行业采集，利用云计算技术，构建形成“碳画像五色图”评价体系，赋能碳效码，实现对规上企业的全面能效监测和碳效监测。

（2）全国首个电力5GLAN试点应用落地

在现有的5G专网应用中，由于5G原本不支持二层通信，需在端侧和服务侧对齐部署AR路由器实现L3与L2转换，实现一对设备的点对点二层通信，这种方案有AR额外成本开销、组网和配置复杂、基于点对点专线通信模式，难以灵活扩展和大量部署，CPE需签约固定IP等诸多弊端。

为此，项目在电网管理中引入5GLAN，具备组管理、本地转发和业务隧道3个特性，支持极简组网和组内全互连二层通信，适用于构建企业5G云办公、支持企业物联网的接入，节省电力网络建设和维护成本，允许限定的终端组在一个5GLAN虚拟网络内进行基于Ethernet或IP的点对点通信。

5GLAN的技术优势体现以下4个方面：

1.应用不变，针对企业应用中采用广播或组播通信，无需重构；

2.拓扑不变，保持原有组网，保持组间隔离关系；

3.配置不变，保持企业（固定）IP分配，无需对接或修改配置；

4.性能不变，最大程度保证时延抖动、可靠性指标。

在传统的5G网络架构中，受限于现有5GTSN架构，2个DTU之间的TSN业务流不支持在一个UPF内或2个UPF间互相转发，即UPF必须外接TSN网络，增加网络的的复杂度和建设维护成本，额外增加了两个DTU之间的时延、降低了传输可靠性。项目将5GLAN和5GTSN技术相结合。对临近的DTU进行5GLAN分组，通过5G网络提供的LANservice功能完成点到点或者点到多点的通讯，进一步降低通信时延。

（3）5G网络的深度应用

项目在传输中使用5G大带宽、高可靠低时延和边缘计算、安全切片的技术特性，开发多个网络要求高的实时互动功能。同时，结合5G关键技术，深度运用边缘侧计算，减少网络传输带宽、传输资费压力，可及时在企业侧边缘测触发报警，保障企业用电安全，同时也减少云端服务器压力与云端服务器成本。

与5G结合性及强相关性及产业联动效应

（1）对电力5G终端产业链的影响：

在终端产业拉动方面：项目要求在人口低密度区有良好的覆盖，加速了700M电力相关终端的研发，目前国网电力在文成、平阳、泰顺等地落地数据采集类业务。

针对DCS类业务项目推动了电力5G+LAN设备开发测试，并在企业园区和温州移动数据中心落地业务测试。

针对项目中安全性较高的要求，国网电力联合国盾量子开发软探针实现更加安全的网络接入。

（2）电力行业的影响：

能源大数据中心是推动能源革命和数字革命深度融合的重要载体，是能源数据汇聚中心、价值创造中心和开放共享服务中心。

项目严格遵循“盘、规、治、用”的数据资产管理总体思路，建立健全数据资产管理体系，推进数据汇集融合共享。为公司进一步开展数据资产管理奠定了良好基础，从而有效支撑公司未来逐步完成数字化企业转型建设工作。能源大数据中心为电网运行更安全、管理更精益、投资更精准的数据资产运营模式，实现电力物联网对内质效提升、对外融通发展的建设目标。

（3）对5G技术发展的影响：

项目通过国家电网对5G技术的在安全性和可靠性的严格要求，催生对5G从无线网、传输网和核心网的适应性改造需求。在无线网方面通过RB资源预留保障电力网络的优先级，并通过探针和平台的动态交互进一步提升保证数据传输的可靠性。

在传输网测，通过和核心网、终端同步改造实现对5GLAN的支持，方便电力已有设备剪辫子接入，实现电网光纤换无线降低运维成本，在光纤无法覆盖的地区实现快速接入，促进落后地区的能源数字化，为共同富裕做出贡献。

在核心网侧入驻式UPF直连能源大数据中心，能源大数据中心采用云原生架构，通过算法和网络互动实现网络和应用的动态调整。

5G与AI、大数据、先进计算、区块链等技术的融合度

（1）服务政府

1.能源供应与消费监测

全方位分析全市能源的供应与消费情况，打造从能源供应侧到消费侧的能流图，形成“核风光水蓄氢储”的全链条监控，为市发改局专项定制全市能源装机监测，打造智慧光伏运营平台，汇集全市分布式光伏资源，实现区域监测，新能源装机监测和发电量监测。项目中风、光、水、储四个缓环节已经投入商用，针对这些环节中涉及的15934台终端设备采用5G-NBIOT实现接入，对于部分距离市区较远的地区采用700Mhz终端为山顶和沿海风力、滩涂光伏等场景实现平台接入。通过入驻式UPF和5G硬切片实现分布式能源控制信号的安全接入。

2.经济运行与产业链预警

分析不同产业用能水平，开展全市各行业规上单位工业增加值能耗景气度排名。通过能源数据中心用能监测，开展产业链预警，全面监测企业停产、半停产、减产、正常、增产、异常增产6种产能状态和锐减、平稳、激增3种环比状态，及时预警产业苗头性、倾向性、潜在性问题，协助政府对困难企业第一时间落实帮扶指导措施，针对标志性产业产业链风险感知滞后、产业链分析治理缺乏上下游关联分析等问题为全省产业链预警机制建设提供可借鉴样板。

3.用能预算化管理

围绕省下达的能耗双控目标任务，通过开展重点行业企业用能预算化管理工作，综合考虑用能权交易、节能监察情况等因素，根据企业年度用能预算核定方式确定其年度用能预算，同时对企业的用能预算使用情况进行监测、分析、预警，推进能源资源优化配置，确保全市完成单位GDP能耗下降目标，助力实现碳达峰碳中和。

4.需求响应与能源双控

以日运行监测指数是支撑“能耗双控”工作，监测全省和全市的日电量运行指数情况，以及企业自监测以来日电量运行情况。

能耗双控场景中对系统控制的时延和安全性有极高的要求，通过入驻式UPF和5G硬切片实现设备控制信令的接入。项目采用UL-CL分流：SMF通过PDU会话的数据路径中插入一个"ULCL"(Uplinkclassifier)。支持ULCL功能的UPF通过匹配SMF提供的流过滤器将某些流量进行分流，实现根据目的地址的分类。

5.电e查

以数智引领，协助政府打击虚拟货币“挖矿”活动，对采集的用电量、用电负荷波动率、业务受理信息及虚拟货币币价曲线变化特性等数据开展统筹应用、分析，构建“挖矿”用户甄别模型。同时，智能诊断“居民用电工业化”问题，通过对用户电量、符合特性以及业务变更等多维度的数据组建模型，助力政府开展问题排查、整治。

（2）服务企业

1.数字园区

聚焦基础设施智慧化、服务应用移动化、数据运营可视化、产业服务自动化，运用5G边缘计算技术，开展园区的日常管理、能效服务、安防监控、人行管理、设备管理等功能融合建设，提供智慧化的技术设施服务、开放的平台服务和个性化的应用服务，推动实现智慧化园区管理系统化、精细化、数智化。

2.综合能效管理

依托5GLAN技术，采集各类能源数据，建立能效管理、电能质量管理、用电安全管理分析，精确到产线及设备端的功率因数分析治理，各级线路电能损耗分析，实现水、煤、气、油、电的全量能源数据接入，引入AI数据算法模块，形成AI用能分析报告，提供用能预测、设备故障预测、闪断预测等服务，实现智慧能效综合服务进行管理提升，切实提升企业整体的精细化管理水平，达到综合降低用能成本，提高能源使用效率的目的。

由于园区内涉及大量DCS系统，园区内部配电系统、工业生产能源管理系统等，为保证园区快速接入，通过5GLAN的方式保持园区内网络结构结构不变，直接实现有线变无线。园区DCS管理工厂内部大量生产设备对信息处理时延要求极高，终端接入到园区的UPF上通过边缘云处理控制类信令并将结果反馈到终端和能源大数据中心。

而5G+边缘计算让园区采集的数据变得更加准确，人工智能的介入让系统决策更加智能，提高供配电与控制决策的准确性，实现更科学的需求侧管理，为电网创造更大的经济效益。

（3）服务电网

1.千万千瓦

准确把握温州黄金海岸线风光资源丰富、电网与浙江大网交互能力不足、产业用电峰谷差偏高等特征。聚焦大规模清洁能源深度开发，构建区域能源绿色发展新格局。聚焦网架深度补强，构建能源灵活配置新格局。聚焦灵活资源深度聚合，构建生产消费高度互动新格局。聚焦碳电市场深度协同，构建能源服务精准多元新格局。聚焦调节性资源深度发展，构建区域电网自平衡新格局。聚焦多维度信息深度畅通，构建智慧调度新格局。

700M5G网络减少了风力和太阳能发电的场开通过程中的网络配置，实现和以往光纤同等信号传输能力，相比于传统的光纤网络成本更低、开通更简单、运维更方便。

2.光储联调

通过700M频段5G技术，支持多类型储能设备、光伏、等站点信息接入，通过对分布式光伏的出力精准预测，对储能电池的运行状态评估和安全监测，形成能源聚合中心，以虚拟电厂调度管理策略，实现光、储聚合的可观、可测、可控，最终通过用户侧储能、线路侧储能、集中式储能，分布式光伏、可控负荷等的灵活调度，达到台区级、网格级、区域级的电网自平衡。

3.新能源汽车充电基础设施智能服务——车联网

在市发改委的牵头下，打造了温州市新能源汽车充电基础设施智能服务平台，是市政府发放相应补贴的唯一认证平台，已通过5G接入充电运营商106家，充电站657个，充电桩5355台，充电枪6288个，实现了全市所有的公共、公交充电运营商数据的全接入。内容包括全市充电设施的运维、运营总体、运营商的分布，同时以热力图来展示全市充电设施的利用率和充电量，实现电动汽车充电设施的统一聚合，为后续的统一调度提供有效支撑。

车联网充电桩大量使用5G网络接入，充电桩部署时只需要考虑电力供应，改用5G网络后，大大简化网络配置和调试时间。

4.多站融合

多站融合配备了大量的传感器，在电网内部署大量控制器，并配备高清摄像头和巡检机器人，通过5G+边缘计算服务器不仅可以更加安全的实现数据处理。在分布式新能源站中部署的传感器和控制器实现电网更精确的供电和负荷调整。

（4）服务双碳

1.电碳协同监测

通过全市电-碳转换，通过5G终端采集和融合链接煤、油、气、热等其他各类能源消费数据，实现以电量全景、动态地展现碳排放情况，形成电-碳协同监测。

2.企业碳效评价

对规上企业的全面能效监测和碳效监测，结合区域碳排指标及排名，围绕企业的单位产值碳排放等指标，构建形成“碳画像五色图”评价体系。主要围绕企业的单位工业增加值能耗、近3个月单位产值碳排放、清洁能源占比3个核心指标，以50%、30%、20%的权重赋分排名，赋予企业绿、蓝、黄、橙、红五色碳效等级，同时给予专属“碳效码”。

项目的价值以及市场需求、分析市场容量和

（1）市场容量和趋势

随着5G在能源大数据中心业务的应用，以服务双碳、服务政府、服务企业、服务电网的全面应用，可以推广至浙江全省。

服务双碳

在工业领域开展碳效评价，需要对5G，区块链、大数据等技术的应用进行融合应用，建立“电—碳”协同的高效机制，以温州市为例，目前已将全市8154家规上企业纳入评价，下步将全市工业近3万户工业企业纳入评价。

1.服务政府

从浙江来看，我省分布式光伏电站容量达到现有规模的1.6倍以上，全省光伏装机达到2762万千瓦，以温州为例，全市清洁能源占比从目前的2.7%提升到20%以上的目标，将实现10万量级分布式能源接入。全省共有规上企业54299家，将至少超7万个企业侧5G+应用场景，助力政府推动产业的低碳转型。

2.服务企业

浙江省拥有1000余个小微企业园，入驻企业也将超10万户，在21年有36个被认定为数字化园区，依托能源大数据中心打造能效协同、数字管理的小微企业园的是必然趋势，也将至少带动上千万级别的园区数字化改造。另外，企业通过能效管理进行降本增效是在国际复杂环境与疫情叠加影响的重中之重，以乐清为例，依托碳画像五色图评价的383家低碳效企业，亟需进行能效提升。

3.服务电网

根据浙江省“十四五”能源发展规划，到2025年，浙江将建成综合供能服务站800座以上，公共领域充电桩8万个以上，新型储能装机规模将大于100万千瓦，届时将需要数十万个5G场景，集中聚合光伏-储能-充电桩等能源进行统一调度和控制。

（2）接受程度及规模化生产的可行性

一是省里有目标要求。省经信局在统推规上采集器安装，服务产业链预警体系，同时全省正在实施“风光倍增”工程，都在以整县规模化开发分布式光伏，以高质量推广集中式光伏，浙江省也发布“十四五”能源发展规划，对新型能源发展有了明确的目标，5G技术的成熟应用能够发挥巨大的作用。二是能源数据有需要。结合5G的特点，建立能源大数据中心才能够实现高效、精准、低延时的服务生态。

（3）社会效益

1.营造良好绿色发展环境

温州供电公司及所属市县供电企业全面践行“双碳”战略目标，采取政府主导，多方共建的思路，建成地市级综合能源数据中心，全面监控规上企业能效、碳效水平以及企业生产经营状态，及时预警发现苗头性、倾向性、潜在性能效碳效问题，第一时间落实帮扶指导措施。通过政府宏观管控，市场灵活引导的方式，以乐清为试点建立健全全省地方级碳普惠体系。成果实施以来，取得良好节能减排效果，全方位引导全社会低碳发展路径。在能源大数据中心的支持下，温州下辖各县市探索出符合地方实际的低碳发展路径，以乐清为例，2020年规上工业增加值能耗降至0.32吨标准煤/万元，为全省平均的38%；规上企业亩均税收54.6万元、亩均工业增加值266.5万元，均居全省各县市前列。

2.促进生产侧清洁能源优化

温州供电公司科学谋划电网发展。把高弹性电网规划要求及清洁绿色能源全额消纳列入发展规划，确保全口径电网投资纳入政府核价。一是加强电力发展规划与可再生能源规划的衔接，推动属地发改委发文明确新能源的储能配额制，实现温州市县两级“新能源+储能”政策全覆盖，以政策支撑清洁能源的高效消纳利用。二是开展温州市域储能布局规划，推动“一县一储能”电网侧储能选址的相关工作，并形成“十四五”期间储能项目库。积极争取乐清湾港区共享储能的项目立项，助力能源低碳转型。三是与华能、华润、国能等三家发电集团的下属单位分别签订战略合作框架协议，在新能源开发及消纳、共享储能投资及运营、能源数据统一管理等方面深化合作。四是积极引导，编写形成温州地区新能源消纳能力报告，促使新能源发电项目业主根据电网实际消纳能力进行科学投资，从立项源头规避因条件不完善而引起的超规模或无效投资。五是针对消纳困难的区域，结合“十四五”规划修编，积极争取相关主网基建项目纳入规划库，推动项目落地，缓解区域电网上送瓶颈问题。

3.加速消费侧产业低碳转型

基于能源大数据中心应用场景，乐清市依托“碳画像五色图”，对等级为红色、橙色等383家低碳效企业，向政府提供能效、碳效数据，协助开展淘汰和整治提升工作；对等级为黄色、蓝色等737家中碳效企业，大力推广实施智能化技改、数字化转型和绿色制造。针对企业及特定环节中的能耗问题，发现企业节能降耗的潜力，并向企业客户有偿提供能效诊断、产品供应、项目实施等一站式服务，激发客户节能降耗的内生动力，帮助企业提高能源效率，降低用能成本。对等级为绿色的121家高碳效企业，鼓励打造一批示范引领的“零碳工厂”。

商业模式

（1）市场模式

依托能源大数据中心汇聚的有效碳资产，能够探索绿色金融。新型清洁能源的高质量发展，不管是新能源发电企业还是传统企业建设分布式光伏自用发电设施，由于投资规模较大，都离不开银行等金融机构的支持。当前企业存在通过固定资产抵押方式获取银行贷款有限的困境。

温州公司以永嘉公司、乐清公司为试点，将能源大数据中心汇聚的碳资产作为虚拟抵押品，联合银行开发“碳易贷”金融产品。永嘉公司联合永嘉县人民银行出台《永嘉县创新推广碳资产融资工具，促进企业绿色发展三年行动计划》，在永嘉县范围内推出省内首个“碳易贷”产品，为具有“碳”资产的企业提供贷款优惠。永嘉公司对新能源发电企业发电量、上网电量、节能减排数据进行核算，并出具“碳积分”核算书。银行机构对拥有碳积分客户的信贷准入、贷款授信额度、贷款利率、还款方式等方面给予重点支持，通过“碳易贷”产品，按照最高不超过碳积分3倍的贷款放款规则，同时结合企业的经营情况和还款能力核定贷款金额。目前首批试点银行机构已经拓展至永嘉农商银行、永嘉恒升村镇银行等。

乐清公司按照“碳画像五色图”评价结果，形成“碳均论英雄”指标排名，联合银行机构对最优碳排放企业进行金融扶持，申请10亿元碳均英雄专项贷款，用于解决乐清市域低碳企业的周转资金需求，目前已为乐清30多家低碳企业发放贷款近2亿元。

（2）战略合作协议

国网温州供电公司、中国移动温州分公司、联究院信通所三方签订5G建设应用战略合作协议。三方将遵循“友好合作、充分信任、优势互补、资源共享、互惠共赢、共同发展”的原则，充分发挥三方特点和优势，在加快5G网络基础建设、打造多元融合高弹性电网、强化优势资源共享、推动综合能源发展等领域深化合作，提升能源通信基础设施综合利用效率效益，全面服务温州数字经济发展。共同当好“重要窗口”的建设者、维护者、展示者。