德国专家建议建立专用电信基础设施推动能源数字化转型

8月20日，德国联邦经济与能源部（BMWi）发布了一份专家意见，审查了各种电信技术对能源系统数字化转型的利弊 。该意见由德国基础设施和通信服务科学研究院（WIK）的专家出具，详细审查了能源供应系统对电信基础设施和条例的要求，以及如何改造现有基础设施以满足这些要求。专家认为，建立450 MHz频段关键基础设施的专用移动网络可以全面、低成本地满足能源转型的要求。该意见的主要内容如下：

一、未来能源系统对电信服务和基础设施提出了新的要求

随着能源转型的进行，可再生能源的扩张正在稳步推进。目前，大多数可再生能源发电厂都与配电网连接，其发电的分散化、小规模和波动性增加了能源供应的复杂性，对配电系统运营商的要求也相应提高。配电系统运营商必须双向连接设备、可再生能源系统、热电联产、储能设施和新用电负荷（特别是电动汽车的充电基础设施），同时还必须符合应急管理的通信技术要求。根据德国2016年修订的《能源转型数字化法案》，电表运营商必须为全国范围内的电网和市场参与者的双向通信提供基础设施，将智能电表网关作为安全和标准化的平台。针对不同用户，需确保能够通过优先级划分保障数据传输的“服务质量”，还需提供应急通信服务，包括语音通信。因此，需要考虑电信网络运营商的现有产品是否满足需求并可支持系统协同运行的数字化。系统协同的基本先决条件是确保配电网的弹性，即在电压下降或电源故障的情况下保证通信服务。

二、移动通信基础设施需求的评估结果

WIK的专家基于系统模型进行计算，量化了不同移动解决方案所需的基础设施，并与现有移动通信基础设施比较，确定了建造和/或扩展的要求。

1、在中期和长期内，有线宽带基础设施需要与其他电信基础设施结合使用，但无法发挥协同作用。宽带、光纤和数字用户线路（DSL）在技术上都非常适合，但需确保管理员在任何时间对智能电表网关的访问。德国目前缺乏将宽带和DSL用作专有通信设施的必要技术框架条件，而光纤尚处于普及阶段。因此，在中期和长期内有线宽带基础设施需要与其他电信基础设施结合使用，但这些技术无法协同用于智能电表网关互连、配电网络（如设备的控制和监控）以及语音通信（如紧急通信）。

2、宽带电力线通信技术具备连接智能电表网关的潜力，但其发挥的作用取决于使用的标准。在各种限定条件下，特定的电力线通信基础设施是整体综合解决方案的一部分，即可与其他无线或无线电通信基础设施组合使用，但无法支持应急通信。

3、非专用无线电频段通信无法满足智能能源网络的要求。近年来，越来越多的无线电技术被用于使用非授权频率的机器对机器通信（物联网）。由于没有专有频率，无法保证服务质量，因此不能支持智能能源网络中的关键和安全相关应用需求，而且其传输容量无法满足覆盖95%的智能电表网关的要求。

4、现有1 GHz以下的公共LTE 移动通信基础设施用于能源系统需进行大规模扩容。当前LTE移动通信基础设施已经具有大量的基站，但要覆盖95%的智能电表网关需大规模扩容移动通信网络，即1 GHz以下频率的基站需增加10000个以上。即使达到了95%的覆盖目标，也不能保证任何智能电表网关都可以使用移动技术连接。因此，必须提供补充技术解决方案以满足特定要求，但各移动通信网络的协同作用实际上无法实现。

5、450 MHz专用LTE移动网络是用于能源系统首选方案。由于所使用的频率的传播特性，450 MHz专用LTE移动通信网络所需站点的数量比使用公共移动网络所需站点少1/3。通过明确定义专用网络的用户组可以实现优先级的划分，因此在技术上可以满足智能电表网关相关通信要求。

三、监管机构需制定新的频率分配方案，并与能源转型同步建立相关电信基础设施

德国电信监管机构必须确定2021年起无线频率的使用权分配方案。如果450 MHz网络支持的电信服务可用于能源领域，德国电信监管机构应确保在新的分配方案中，使用条款和条件的设计能够鼓励在全国范围内建立关键基础设施移动网络。此外，对电信市场的行业特定监管的分析表明，如果间接地促进对此类网络的投资，则可以推动通过光纤网络连接智能电表网关。该研究表明，应与能源转型同步建立电信基础设施，以支持发展智能电表网关通信网络和配电网中的其他特定的联网能源设施，但这都取决于无线电频率的相关法规规定。