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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)代開始，通信網(wǎng)絡(luò)能耗不斷攀升，用戶在享受更好的覆蓋、更高的網(wǎng)絡(luò)速率的同時(shí)，運(yùn)營(yíng)商也在對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行持續(xù)建設(shè)，而更多的基站、更廣的頻段、更大的帶寬、更強(qiáng)的處理能力帶來(lái)了絕對(duì)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(shù)量又是成倍增加。當(dāng)前主流廠商的5G基站單系統(tǒng)滿載功耗約為3.5~4kW，據(jù)統(tǒng)計(jì)現(xiàn)有運(yùn)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(jì)算，每年全國(guó)僅5G基站電費(fèi)支出將達(dá)到763億，這對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)是沉重的負(fù)擔(dān)。

基站的電源設(shè)備、發(fā)射設(shè)備、傳輸設(shè)備等都是較大的發(fā)熱體，空調(diào)系統(tǒng)要持續(xù)為基站降溫，據(jù)統(tǒng)計(jì)空調(diào)的電費(fèi)支出約占整個(gè)基站電費(fèi)支出的54%左右，成為基站機(jī)房中的主要耗電設(shè)備。

除了電費(fèi)高昂之外，還有基站供電問(wèn)題。由于5G基站負(fù)荷比4G基站高出近3倍，原有4G基站的配電系統(tǒng)可能不足以提供這么高的功率，包括供電線纜、斷路器、空調(diào)、開關(guān)電源、蓄電池等都需要升級(jí)，這樣成本會(huì)更高。因此對(duì)于運(yùn)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(xiàn)代能源系統(tǒng)中的一個(gè)創(chuàng)新概念，其解決的問(wèn)題遠(yuǎn)不止于單一的能源供應(yīng)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(dú)立的電力系統(tǒng)，能夠集成多種分布式能源（如太陽(yáng)能、風(fēng)能、儲(chǔ)能設(shè)備等），并通過(guò)先進(jìn)的控制和通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)局部區(qū)域內(nèi)的電力自給自足與智能調(diào)度。

提升能源供應(yīng)的可靠性

在自然災(zāi)害或主電網(wǎng)故障時(shí)，微電網(wǎng)能夠迅速孤島運(yùn)行，保障關(guān)鍵負(fù)荷的不間斷供電。這種能力對(duì)于醫(yī)院、數(shù)據(jù)中心、應(yīng)急指揮中心等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施尤為重要，它們需要持續(xù)的電力供應(yīng)來(lái)維持正常運(yùn)行，從而確保社會(huì)服務(wù)的連續(xù)性和公共安全。

促進(jìn)可再生能源的消納

隨著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(zhàn)。微電網(wǎng)通過(guò)靈活調(diào)度其內(nèi)部的分布式能源，特別是儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)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，還促進(jìn)了綠色低碳的能源轉(zhuǎn)型。

優(yōu)化能源配置與利用

微電網(wǎng)內(nèi)部的能源管理系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)、負(fù)荷需求、天氣預(yù)測(cè)等信息，智能調(diào)整分布式能源的發(fā)電計(jì)劃和儲(chǔ)能充放電策略，實(shí)現(xiàn)能源的槜優(yōu)配置和高效利用。這種精細(xì)化管理有助于降低用戶的用電成本，同時(shí)提高整個(gè)能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。

增強(qiáng)電力系統(tǒng)的靈活性和韌性

微電網(wǎng)作為電網(wǎng)的“細(xì)胞”或“微單元”，其靈活性和韌性對(duì)于提升整個(gè)電力系統(tǒng)的適應(yīng)性和恢復(fù)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(gòu)，有效應(yīng)對(duì)未來(lái)能源結(jié)構(gòu)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(gòu)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(bǔ)機(jī)制，促進(jìn)能源的高效利用和可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，微電網(wǎng)也為用戶提供了更多參與能源市場(chǎng)的機(jī)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(yīng)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(qiáng)電力系統(tǒng)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)揮著重要作用。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和政策的持續(xù)支持，微電網(wǎng)有望在未來(lái)能源系統(tǒng)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(tǒng)，是我司根據(jù)新型電力系統(tǒng)下微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的要求，總結(jié)國(guó)內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，專門研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及充電樁的接入，全天候進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電樁運(yùn)行狀態(tài)及健康狀況，是一個(gè)集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)，促進(jìn)可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)；有效實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷，提高電力設(shè)備運(yùn)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(jì)運(yùn)行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，整個(gè)能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個(gè)層：設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持Modbus RTU、Modbus TCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT 等通信規(guī)約。

系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

光儲(chǔ)充一體機(jī)示意圖

功能特點(diǎn)

安科瑞微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)能夠微電網(wǎng)的源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、診斷告警、全景分析、有序管理和高級(jí)控制，滿足微電網(wǎng)運(yùn)行視監(jiān)全面化、安全分析智能化、調(diào)整控制瞻前化、全景分析動(dòng)態(tài)化的需求，完成不同

目標(biāo)下光儲(chǔ)充資源之間的靈活互動(dòng)與經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)能源效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益Z大化。

主要功能

?實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

?能耗分析

?智能預(yù)測(cè)

?協(xié)調(diào)控制

?經(jīng)濟(jì)調(diào)度

?需求響應(yīng)

系統(tǒng)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(jì)性

?降低充電設(shè)備對(duì)局部電網(wǎng)的沖擊

?降低站內(nèi)配電變壓器容量

?實(shí)現(xiàn)源荷最高匹配效能