新能源技术在通信基站供电系统中的应用.pdf

2 0 2 4年3期 4 5 2 0 2 4年第4 6卷第3期新能源技术在通信基站供电系统中的应用朱春丽作者简介:朱春丽(1 9 8 3-),本科,系统工程师,研究方向为新能源技术研发与应用。(上海芃阳光伏科技有限公司 上海2 0 0 4 3 6)摘 要 文中旨在探究新能源技术在通信供电系统中的应用。随着国内5 G网络的正式商用,人们对信息的处理、传输、交互等的要求越来越高,原有的通信基站规模已无法满足人们日益增长的通信需求,越来越多的通信基站正在选址、设计、建设及投运。同时,考虑到能源的可持续发展,需减少对传统化石能源的依赖,存量通信基站及新建通信基站都应考虑对新能源技术的应用与研究。文中提出了新能源技术在通信供电系统中的具体应用,希望能促进通信供电系统的能源结构转型,扩大绿色能源的应用范围。关键词:新能源;通信;供电中图分类号 T N 9 2 9.5A p p l i c a t i o no fN e wE n e r g yT e c h n o l o g y i nC o mm u n i c a t i o nB a s eS t a t i o nP o w e rS u p p l yS y s t e mZ HUC h u n l i(S h a n g h a iP e n gY a n gP h o t o v o l t a i cT e c h n o l o g yC o.,L t d.,S h a n g h a i 2 0 0 4 3 6,C h i n a)A b s t r a c t T h ep u r p o s eo f t h i sp a p e r i s t oe x p l o r e t h ea p p l i c a t i o no fn e we n e r g y t e c h n o l o g y i nc o mm u n i c a t i o np o w e r s u p-p l ys y s t e m.W i t h t h eo f f i c i a l c o mm e r c i a l i z a t i o no f d o m e s t i c 5 Gn e t w o r k,p e o p l e s r e q u i r e m e n t s f o r i n f o r m a t i o np r o c e s s i n g,t r a n s m i s s i o n,i n t e r a c t i o n,e t c.a r eg e t t i n gh i g h e r a n dh i g h e r.T h eo r i g i n a l s c a l eo f c o mm u n i c a t i o nb a s e s t a t i o n s c a nn o l o n-g e rm e e tp e o p l e sg r o w i n gc o mm u n i c a t i o nn e e d s.M o r e a n dm o r e c o mm u n i c a t i o nb a s e s t a t i o n s a r eb e i n g l o c a t e d,d e s i g n e d,c o n s t r u c t e da n dp u t i n t oo p e r a t i o n.A t t h e s a m e t i m e,c o n s i d e r i n g t h e s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t o f e n e r g ya n dr e d u c i n gd e-p e n d e n c eo nt r a d i t i o n a l f o s s i le n e r g y,b o t he x i s t i n gc o mm u n i c a t i o nb a s es t a t i o n sa n dn e wc o mm u n i c a t i o nb a s es t a t i o n ss h o u l dc o n s i d e r t h ea p p l i c a t i o na n dr e s e a r c ho f n e we n e r g y t e c h n o l o g y.T h i sp a p e rp r o p o s e s t h e s p e c i f i c a p p l i c a t i o no f n e we n e r g yt e c h n o l o g y i nc o mm u n i c a t i o np o w e r s u p p l y s y s t e m,h o p i n g t op r o m o t e t h e e n e r g y s t r u c t u r e t r a n s f o r m a t i o no f c o m-m u n i c a t i o np o w e rs u p p l ys y s t e ma n de x p a n dt h ea p p l i c a t i o ns c o p eo fg r e e ne n e r g y.K e y w o r d s N e we n e r g y,C o mm u n i c a t i o n s,P o w e rs u p p l y0 引言“十四五”信息通信行业发展规划 在“发展目标”部分提出了(到2 0 2 5年)“行业整体规模进一步壮大,发展质量显著提升”“成为建设制造强国、网络强国、数字中国的坚强柱石”的总体目标,并具体从通信网络基础设施能力、数据与算力设施能力、融合基础设施能力、数字化应用水平、行业治理和用户权益保障能力、网络与数据安全保障能力、绿色发展水平等方面提出了分项目标。明确了未来通信设施的规模要求、质量要求、技术要求、环保要求,确定了在通信行业中应用新能源技术的紧迫性和必要性,故研究新能源技术在通信供电中的应用,具有较高的价值。本文旨在探讨新能源供电系统在通信基站中的应用,充分分析了传统通信基站供电系统的基本情况,介绍了新能源的种类和特点,阐述了适用于通信基站供电的新能源技术的接入与应用。通过这些研究,本文将为未来通信基站的多种能源融合应用化、能源绿色化等提供新的思路和方法,积极响应 信息通信行业绿色低碳发展行动计划(2 0 2 2-2 0 2 5年)的倡议。1 传统通信基站供电系统简介及供电特征1.1 简介传统通信基站的供电系统主要由交流供电系统及直流供电系统组成,其供电系统如图1所示。(1)交流供电系统。主要由电源输入单元(2路电源输入,一般为市电输入与发电机组输入)、防雷单元及配电单元组成。(2)直流供电系统。主要由通信专用高频开关电源(包括交流配电单元、监控单元、A C-D C整流单元、直流配电单元)、后备蓄电池组组成1。4 6 2 0 2 4年3期图1 传统通信基站供电系统图1.2 供电特征(1)交流供电系统的供电特征。主用电源为市电,备用电源为发电机组,两路电源互锁运行。(2)直流供电系统的供电特征。主用电源为高频开关电源整流模块提供的4 8 V直流稳压电源(D C)电源,备用电源为蓄电池组。鉴于5 G网络的建设现状,通信基站的供电系统主要沿用此方案。2 新能源技术分类与通信适配性分析除传统化石能源外,各种新型能源逐渐被广泛地应用于工业生产中,如核能、太阳能(光伏、光热)、风力发电、地热能、氢能、生物质发电、水利发电、储能(抽水蓄能、压缩空气能、飞轮、超导线圈、超级电容、电化学)等。各类能源的特征与应用价值各不相同,与通信基站供电的适配性、兼容性也存在差异。通过分析,各种新能源的特征及其与通信基站供电的适配性如表1所列。各种新能源技术都具有固有的特征,与通信基站供电系统的适配性也不相同。截至2 0 2 3年,具备大范围商用价值的能源主要以太阳能(光伏)发电技术、风力发电技术及电化学储能为主,上述3类新能源技术可与传统通信基站供电系统形成能源互补。未来,将会产生一种应用价值较高的新型通信基站供电模式,该供电系统通过不同能源间的组合,可以达到可靠、稳定、高效、经济、智能、绿色可持续的用能状态2。表1 各种新能源的特征及其与通信基站供电的适配性序号类别特征适配性投资成本维护成本技术难度空间需求4 8 VD C供电注1核能高高高大不适用2太阳能(光伏)低低中小适用3太阳能(光热)高低高大不适用4风力发电低低中小适用小型城市风机5地热能高低中大不适用6氢能高高高大不适用存储与运输成本高7生物质高高低中不适用8水利发电高中高大不适用9储能(电化学)中低中小适用三元锂、磷酸铁锂1 0储能(其他类)高高高大不适用3 新型基站供电系统的应用通过对太阳能(光伏)发电技术、风力发电技术及电化学储能技术的融合应用,可以让通信基站的供电系统实现多能互补,典型系统如图2所示。(1)在通信基站交流输入侧增加风力发电机组,一般为38 k W三相风力发电机组。该风力发电机组主要以并网模式运行,在风能条件足够的情况下,可自行启动运行,为通信基站提供交流电源,降低对传统市电的依赖,具备较好的节能、环保作用。(2)通信基站直流输入侧增加太阳能(光伏)发电系统,根据通信基站负荷大小,一般为41 2 k W的光伏组件方移动信息2 0 2 4年3期 4 7 阵,配套13台3 k W的光伏控制器(又称太阳能充电器)。在白天时段,该太阳能(光伏)发电系统可提供4 8 VD C电源,直接为通信设备供电。相对于直流交流或交流直流的变换模式,该太阳能(光伏)发电系统主要为直流直流变换,效率更高。同时,由于其模块化的配置,针对不同规模的通信基站具有更灵活的适配性,这提升了通信基站中的清洁能源应用比例。(3)传统的通信基站采用阀控式铅酸蓄电池组作为应急后备保障电源,该蓄电池组的放电深度一般低于8 0%,在该放电深度下,电池寿命(即循环次数)约为4 0 0次3。随着新能源电动汽车行业的发展,国内电化学技术(磷酸铁锂、三元锂电)突飞猛进,截至2 0 2 3年,锂电型电池造价不断降低,已逼近0.6元/瓦时,部分电池制造商的电池寿命(即放电次数)达到了1 2 0 0 0次(8 5%放电深度)。目前,越来越多的新建通信基站和旧站改造采用锂电池组作为直流供电系统的补充。同时,在市电存在峰谷价差的区域,锂电池组优异的循环次数和放电深度可以实现“谷充峰放”的工作模式,提高了峰谷价差的收益,降低了通信基站的运行成本。(4)在新型基站供电系统中,不仅融合应用了风能、太阳能(光伏)和电化学能,而且增加了一套智能监控系统,即能源管理系统(EM S)。其可以根据负载特征(通信基站一级负荷和二级负荷)来设定系统阀值,智能化地调动、调配和控制上述各种能源的输出。图2 新型基站通信供电系统4 新型基站供电系统应用试验(1)某东南亚电信公司于2 0 2 2年建设了新型基站供电系统,主要应用了太阳能(光伏)技术和电化学储能技术,该系统被应用于无市电的区域,以太阳能光伏发电和锂电池组为主要能源,通过EM S系统(见图3)的稳定控制,基站在线率始终符合试验目标。图3 通信基站供电系统 EM S系统该系统经历了东南亚热带雨林气候的严酷考验,未发生系统性的故障及安全问题,截至2 0 2 3年,该系统运行稳定。(2)国内江苏某地尝试利用太阳能(光伏)技术与存量通信基站的叠光技术。其利用太阳能光伏发出的直流电为通信设备供电,降低了市电用量,减少了基站的电费支出。5 结语本文对通信基站供电系统叠加新能源技术进行了实践和探索。然而,本文并没有深入探讨和研究新型基站供电系统在上层管理和详细的逻辑控制方面存在的问题,通信运营商可根据自身建设需要,结合行业规范和法律要求进行针对性的深化应用研究。本文重点分析和探索了不同新能源技术在通信基站供电系统中的融合和叠加,为通信领域在新能源技术的应用中提供了有价值的参考。为相关领域的研究和实践提供参考和启示,推动通信领域的绿色转型和可持续发展。参考文献1张瑞芳,崔国民,徐玥,等.一种新的多能互补分布式能源系统动态约束工作点设计方法J.动力 工程 学 报,2 0 2 4,4 4(1):1 2 8-1 3 7.2邬超,李玉昇,王泉,等.信息通信系统叠光技术研究与分析J.电信工程技术与标准化,2 0 2 3,3 6(z 1):1 1 6-1 2 0.3常亚峰.通信基站分布式光伏发电系统的应用探索J.江苏通信,2 0 2 3,3 9(3):1 1 9-1 2 1.移动信息