胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

前景

5G基站的高能耗

從2G時(shí)代開(kāi)始，通信網(wǎng)絡(luò )能耗不斷攀升，用戶(hù)在享受更好的覆蓋、更高的網(wǎng)絡(luò )速率的同時(shí)，運營(yíng)商也在對網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行持續建設，而更多的基站、更廣的頻段、更大的帶寬、更強的處理能力帶來(lái)了絕對功耗的上升。相比4G基站，5G不僅功耗提高了近3倍，并且由于覆蓋范圍的衰減，5G基站的數量又是成倍增加。當前主流廠(chǎng)商的5G基站單系統滿(mǎn)載功耗約為3.5~4kW，據統計現有運行的5G微基站平均每天耗電約65kWh，如果按照電價(jià)1元/kWh計算，每年全國僅5G基站電費支出將達到763億，這對運營(yíng)商來(lái)說(shuō)是沉重的負擔。

基站的電源設備、發(fā)射設備、傳輸設備等都是較大的發(fā)熱體，空調系統要持續為基站降溫，據統計空調的電費支出約占整個(gè)基站電費支出的54%左右，成為基站機房中的主要耗電設備。

除了電費高昂之外，還有基站供電問(wèn)題。由于5G基站負荷比4G基站高出近3倍，原有4G基站的配電系統可能不足以提供這么高的功率，包括供電線(xiàn)纜、斷路器、空調、開(kāi)關(guān)電源、蓄電池等都需要升級，這樣成本會(huì )更高。因此對于運營(yíng)商而言，5G基站的高功耗甚至成為了制約5G發(fā)展的首要原因。

需求

2. 微電網(wǎng)為基站解決哪些問(wèn)題

概念

微電網(wǎng)，作為現代能源系統中的一個(gè)創(chuàng )新概念，其解決的問(wèn)題遠不止于單一的能源供應或管理層面。在深入探討其解決的具體問(wèn)題之前，讓我們先回顧一下微電網(wǎng)的基本定義：微電網(wǎng)是一個(gè)小型、獨立的電力系統，能夠集成多種分布式能源（如太陽(yáng)能、風(fēng)能、儲能設備等），并通過(guò)先進(jìn)的控制和通信技術(shù)實(shí)現局部區域內的電力自給自足與智能調度。

提升能源供應的可靠性

在自然災害或主電網(wǎng)故障時(shí)，微電網(wǎng)能夠迅速孤島運行，保障關(guān)鍵負荷的不間斷供電。這種能力對于醫院、數據中心、應急指揮中心等關(guān)鍵基礎設施尤為重要，它們需要持續的電力供應來(lái)維持正常運行，從而確保社會(huì )服務(wù)的連續性和公共安全。

促進(jìn)可再生能源的消納

隨著(zhù)可再生能源比例的不斷提高，其間歇性、波動(dòng)性給電網(wǎng)帶來(lái)挑戰。微電網(wǎng)通過(guò)靈活調度其內部的分布式能源，特別是儲能系統的應用，有效平抑可再生能源的波動(dòng)，提高可再生能源的利用率和電網(wǎng)的接納能力。這不僅有助于減少化石燃料的依賴(lài)，還促進(jìn)了綠色低碳的能源轉型。

優(yōu)化能源配置與利用

微電網(wǎng)內部的能源管理系統可以根據實(shí)時(shí)電價(jià)、負荷需求、天氣預測等信息，智能調整分布式能源的發(fā)電計劃和儲能充放電策略，實(shí)現能源的槜優(yōu)配置和高效利用。這種精細化管理有助于降低用戶(hù)的用電成本，同時(shí)提高整個(gè)能源系統的經(jīng)濟性和環(huán)保性。

增強電力系統的靈活性和韌性

微電網(wǎng)作為電網(wǎng)的“細胞"或“微單元"，其靈活性和韌性對于提升整個(gè)電力系統的適應性和恢復力至關(guān)重要。通過(guò)微電網(wǎng)的廣泛部署和互聯(lián)互通，可以形成更加靈活多變的電網(wǎng)架構，有效應對未來(lái)能源結構的多元化和電力需求的多樣化。

推動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

微電網(wǎng)是構建能源互聯(lián)網(wǎng)的重要基石之一。通過(guò)微電網(wǎng)之間的信息交互和電力交易，可以形成更大范圍、更高層次的能源共享和互補機制，促進(jìn)能源的高效利用和可持續發(fā)展。同時(shí)，微電網(wǎng)也為用戶(hù)提供了更多參與能源市場(chǎng)的機會(huì )，激發(fā)了市場(chǎng)的活力和創(chuàng )新。

綜上所述，微電網(wǎng)在提升能源供應可靠性、促進(jìn)可再生能源消納、優(yōu)化能源配置與利用、增強電力系統靈活性和韌性以及推動(dòng)能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展等方面發(fā)揮著(zhù)重要作用。隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步和政策的持續支持，微電網(wǎng)有望在未來(lái)能源系統中扮演更加重要的角色。

方案

安科瑞為基站微電網(wǎng)提供解決方案

概述

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統，是我司根據新型電力系統下微電網(wǎng)監控系統與微電網(wǎng)能量管理系統的要求，總結國內外的研究和生產(chǎn)的先進(jìn)經(jīng)驗，專(zhuān)門(mén)研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統。本系統滿(mǎn)足光伏系統、風(fēng)力發(fā)電、儲能系統以及充電樁的接入，全天候進(jìn)行數據采集分析，直接監視光伏、風(fēng)能、儲能系統、充電樁運行狀態(tài)及健康狀況，是一個(gè)集監控系統、能量管理為一體的管理系統。該系統在安全穩定的基礎上以經(jīng)濟優(yōu)化運行為目標，促進(jìn)可再生能源應用，提高電網(wǎng)運行穩定性、補償負荷波動(dòng)；有效實(shí)現用戶(hù)側的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷，提高電力設備運行效率、降低供電成本。為微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、經(jīng)濟運行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統應采用分層分布式結構，整個(gè)能量管理系統在物理上分為三個(gè)層：設備層、網(wǎng)絡(luò )通信層和站控層。站級通信網(wǎng)絡(luò )采用標準以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線(xiàn)、屏蔽雙絞線(xiàn)等。系統支持Modbus RTU、Modbus TCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT 等通信規約。

系統架構

本平臺采用分層分布式結構進(jìn)行設計，即站控層、網(wǎng)絡(luò )層和設備層，詳細拓撲結構如下：

光儲充一體機示意圖

功能特點(diǎn)

安科瑞微電網(wǎng)能量管理系統能夠微電網(wǎng)的源、網(wǎng)、荷、儲能系統、充電負荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監控、診斷告警、全景分析、有序管理和高級控制，滿(mǎn)足微電網(wǎng)運行視監全面化、安全分析智能化、調整控制瞻前化、全景分析動(dòng)態(tài)化的需求，完成不同

目標下光儲充資源之間的靈活互動(dòng)與經(jīng)濟優(yōu)化運行，實(shí)現能源效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益Z大化。

主要功能

?實(shí)時(shí)監測

?能耗分析

?智能預測

?協(xié)調控制

?經(jīng)濟調度

?需求響應

系統特點(diǎn)

?平滑功率輸出，提升綠電使用率；

?削峰填谷、谷電利用，提高經(jīng)濟性

?降低充電設備對局部電網(wǎng)的沖擊

?降低站內配電變壓器容量

?實(shí)現源荷最高匹配效能