5G通信网络环境下可调节负荷应用分析

◆杨涛

无线通信与移动互联网安全

5G通信网络环境下可调节负荷应用分析

◆杨涛

（中国通信建设第四工程局有限公司 河南 450052）

可调节负荷在实际应用期间会受到带宽、网络覆盖、时延等各项因素影响，而5G在连接时速、数量、延迟等各个方面都发挥着重要优势，因此，5G技术对可调节负荷会造成直接影响。下面，在对5G网络特点进行介绍基础上，对5G通信网络环境下可调节负荷应用进行全面分析，希望文中内容对整个行业的发展可以有所帮助。

5G；网络环境；可调节负荷；需求响应

电力行业的快速发展使我国电力系统中的电网侧、电源侧、负荷侧都发生了显著变化，各种变化对电力系统的运行会带来了一定挑战。同时，在电力系统中出现了新能源，新能源具有波动性、随机性对电力系统在运行过程中的功率平衡性造成巨大影响，而通过对可调节负荷进行应用，能够使电网调峰手段变得更加丰富。

1 5G网络特点

（1）具有超大网络容量，能够提供千亿连接能力，从而使物联网通信能够得到满足。

（2）具有连续广域覆盖，而且有高移动下，可以使用户在对5G网络应用时的体验速度达到100Mb/s。

（3）连接密度和流量密度大幅度提高。

（4）能够满足虚拟现实、高清视频等各项数据的传输，在信息传输过程中，能够达到高效、全面、准确[1]。

（5）空中接口时延水平能够保持在1ms左右，因此，可以满足现代医疗、自动驾驶等各个方面的应用需求。

2 可调节负荷在5G网络环境中应用场景

可调节负荷可以在不同的应用场景中应用，而需求响应是其中最典型的应用场景，为了使可调节负荷作用能够得到最大程度发挥，需求响应业务对带宽、网络时延、连接数量等各个方面都有一定要求[2]。非执行需求响应期间内，用户用电负荷采集周期要控制在15min以内，执行需求响应期间，约定需求响应采集周期应当控制在1min以内，实时需求响应采集周期则要控制在0.5min以内。

开展业务期间，要详细分析实时响应能力，监测实时响应过程，这就要需求响应终端——云平台——需求响应终端信息交互能够达到一定的实时性。另外，连接速度，低时延和高数据传输速率对响应业务的开展能够起到一定帮助。在将来参与到互动的设备的总量会超过上百亿台，这也就对通信网络的具体连接密度提出了更高的要求，而对5G技术的应用，则为上述场景提供了相应的解决方案[3]。

3 分析可调节负荷潜力

选取工业、居民、商业综合体的典型可调节负荷情况完成相应的分析作业，在5G通信网络环境下，深度挖掘可调节负荷潜力，进而进一步优化调节。

3.1 工业行业

在工业行业中选取具有代表性的钢铁行业，以该行业为例，完成相应的分析工作，钢铁行业中可调节负荷如表1所示。

表1 钢铁行业典型可调节负荷

在需求响应期间，如果要对生产中的单个设备的运行情况进行调整，要全面监控工艺流程。例如，在调控轧钢生产线前，要全面监控轧钢生产线的具体生产进度，以及存量钢坯数等各项信息，并且要分析作业，对上下游的生产作业的具体节奏进行适当调整，调控作业应当在全部清除库存钢坯下进行，避免因为清除不彻底，导致生产的部分钢坯质量减低，无法满足应用需求，因此，必须保证通信网络能够全面覆盖不同的生产线系统[4]。而在实际生产作业过程中，为了确保生产工作的顺利开展，以及生产的产品质量能够达到相应要求标准，要对炉内温度进行控制，确保炉内温度稳定。同时，在具体调控期间，若可以将功率调节时延能够下降到毫米级，这会快速降低温度影响，而5G通信网络在具体应用期间具有覆盖范围广，而且延时低等特性，因此，在工业中的钢铁行业中对5G网络进行应用，能够满足可调节负荷在实际调节期间的具体要求，保证生产作业的顺利进行[5]。

3.2 居民用户

我国土地辽阔，不同地区的气候不同，居民的生活习惯也不同，但是，从整体情况来看，各地常见的可调节负荷都集中在电冰箱、照明设备、空调等。居民用户时典型可调节负荷情况如表2所示。

表2 居民用户典型可调节负荷

对于居民用户中采用的各种电气设备，如果采取直控方式，则个体调节潜力能够达到50%，而在具体调控过程中，准备时长从毫秒级到分钟级，因此，在一定密度情况下，进行接入，可以对先进的5G通行网络进行应用，通过对网络具有低时延和可靠低等各项特点，进而实现对居民用户采用的各项设备的精准调控[6]。

3.3 商业综合体

经济的快速发展使我国城市中出现大量的大型商业综合体建筑，这些综合体建筑中存在大量的能源消耗和可调节设备，其中最典型的系统为照明系统和空调系统，由于用电量较大，在实际运行期间可能会面临供电不足情况。商业综合建筑中的空调系统主要有分散式空调、中央空调，以及变制冷剂流量多联式空调，典型的商业综合体中，中央空调系统在实际运行过程中的负荷占比为49.6-50.4%，而照明系统在运行过程中的能耗占比为21.5%-22.8%，两者累计可调控量达到了27%，具体情况如表3所示。

表3 典型商业综合体可调节符合情况

对现代城市中的综合商场的具体情况进行分析，可以发现商业综合体楼宇密集程度较高，针对该区域的供电，为了确保供电的安全性，减少由于供电原因而引起的各项问题，要采取A+等级进行供电。每平方千米的楼宇面积约为4989000m2，加设该区域一共有办公楼24栋，建站9个，每栋楼存在398个房间，在整体栋建筑中一共安装了的29956个空调末端，空调末端主要包括空调主机、风机、泵三相内容，综合体中一共具有105800个灯具，整栋建筑中可以接入的调节负荷一共有135756个，数量巨大，调控起来难度较大。因此，如果不对5G技术进行应用，那么无论是负荷调整的接入终端，还是接入后受的负荷调整都面临着较大的难度，难以达到期望要求。而在5G通信网络环境下，每平方米可以接入1000000个终端，这一接入终端密度，能够满足综合体负荷调节的需求，避免因为电力不足而出现各种问题。

4 面向5G需求相应系统的互动流程

针对电网的具体运行情况，在5G网络通信背景下，制定可调控负荷参与电网需求响应活动流程，从实际情况来看，整个响应流程应当是一个闭环过程，电网在运行期间发出了消纳或削减指令，负荷在运行期间收到了响应指令后，要选择具有针对性的项目，选取和聚合响应资源，完成聚合后，将该响应时间及时、准确的返送给相应用户；用户可以参与或不参与，答复后，负荷利用自身云平台，完成对相应容量情况的精准计算，对可以实时的响应计划进行确定；完成上述操作后，将制定的计划上报给省级需求响应平台，由其对制定的计划进行审批，通过审批后，下发计划制定通知；用户接收到了响应的指令后，严格依据指令执行响应的计划，在实际执行期间，要对用户采用的设备，以及系统的具体情况进行动态监控，执行需求响应项目前，以及具体执行期间，要动态监测具体用电数据；如果在同一时间达到目标，以及没有出现响应指令，完成响应执行后[7]。在执行前，通过监测能够获取到基线数据，而且在实际执行期间，或获取到负荷变化数据，核证电力用户在对电力进行应用时的需求响应效果，同时，对产生的具体费用进行结算。在整个执行期间，采集频率必须保持在秒级，进而保证最终核证内容的精准性与合理性。在上述整个流程中的关键点如下：

（1）制定激励机制。

（2）打破通信壁垒。

（3）实时进行数据监测和调控。

要想实现上述内容，采用的通信网络必须安全、稳定，实现精准控制，以及海量接入，而这也是5G网络通信的优势所在。需要相关研究人员特别注意的是，如果数据的传输量较大，可能会出现延时情况，此时，5G通信网络为需求响应的顺利进行提供了支持，确保了负荷调节的顺利开展。

5 结语：

通过对5G网络通信技术的合理应用，可调节负荷参与到需求响应中，能够很好打破不同系统、设备、平台在信息交流过程中的通信壁垒，而且能够满足需求响应在连接密度，以及可靠性等各个方面的需求。

[1]佘璐.5G背景下突发事件网络舆情失控现象及其规避策略[J].新媒体研究，2020，6（08）：58-60.

[2]杜书华，齐翼，孙浩.5G网络环境下的移动4K直播传输的应用和发展[J].现代电视技术，2020（03）：93-96.

[3]姚颖颖，梁晋春，王晓艳，宫铭豪.5G网络环境下广播电视业务应用与安全需求[J].广播电视网络，2020（01）：33-36.

[4]黎宇，班瑞.5G网络环境下汽车自动驾驶算法和应用安全AI研究[J].自动化与仪器仪表，2019（12）：118-121.

[5]孙霞，周朋光.5G超密集网络环境下功率控制方案研究[J].无线电工程，2019，49（08）：666-669.

[6]高瑞，郭红霞，杨苹，郭敏铧，任智君.基于用户侧可调节资源的售电公司实时市场偏差电量管控策略[J].电力建设，2019，40（06）：114-122.

[7]王召健，陈来军，刘锋，汪雨辰，梅生伟.考虑可控负荷调节能力的多微电网分布式频率控制[J].电力系统自动化，2016，40（15）：47-52+66.