分布式能源在5G基站中的應用分析

閆啟明，熊昌全，張宇寧，詹 巍，單怡琳

（1.國家電投集團西南能源研究院有限公司，四川 成都 610000；2.國家電投集團四川電力有限公司，四川 成都 610200）

0 引 言

目前，基站采用的供電方式主要有3種，分別是直供電、轉供電、路燈電，其中以直供電方式最為普遍。直供電方式是直接從電網公司輸電線路側引380 V三相電或220 V單相電至基站，受到基站容量的限制，無法滿足5G基站的負荷要求，面臨著大規模改造的問題[1-5]。轉供電方式是從第三方（如小區物業處）引電至基站，容易受到業主方供電穩定性和供電容量的影響，無法通過直接增容的方式來滿足5G基站建設需求。路燈電是從路燈箱式變電站引電至基站，無法滿足新增5G基站的負荷需求[6]。基于此，以分布式光伏發電系統和分布式儲能系統為例，探索新型分布式能源（分布式光伏+分布式儲能）在5G基站中的應用，利用新型分布式能源的能量管理策略來管理5G基站的電源供給，實現變壓器動態擴容，解決市電擴容困難的問題。

1 分布式能源系統

1.1 分布式光伏發電系統

分布式光伏發電系統是采用光伏組件將太陽能直接轉換為電能的能量轉換系統，圍繞就近發電、就近并網、就近轉換、就近使用的原則運行，不僅能夠有效提高同等規模光伏電站的發電量，還能有效解決電力長途傳輸過程中的損耗問題[7-9]。分布式光伏發電系統的特點在于環保效益突出，能夠實現發電用電并存，在一定程度上緩解局地的用電緊張狀況。

1.2 分布式儲能系統

分布式儲能系統以儲能技術為主要手段來實現用戶電源供給，具備完善的能量管理和監控體系，其規模可以根據實際需求確定，建設方式與地點也呈現多樣化特征。分布式儲能系統可以改善供電質量，提高供電可靠性，實現分布式可再生能源消納[10]。分布式儲能電源為能源存儲設備，可以在5G基站中替代常規備電設備，同時利用儲能技術的控制策略和調度方式實現5G基站能源的綜合供給，提高基站用電的經濟性。

2 分布式能源系統在5G基站中的接入

近年來，分布式光伏發電系統和分布式儲能系統的融合發展為實際供電系統解決了不少問題，利用分布式光伏發電系統解決發電問題，利用分布式儲能系統解決電能儲存問題，形成發、儲、用一體化的獨立微電網系統[11]。光伏發電系統配合儲能系統接入5G基站電源系統中，通過儲能系統的能量管理策略（Energy Management Strategy，EMS）實現光伏自發自用、余電存入電池、削峰填谷以及應急備電等模式，為5G基站系統提供更優的供電方案。

分布式能源系統在5G基站中的接入方案如圖1所示。

圖1 分布式能源系統在5G基站中的接入方案

3 分布式能源在5G基站中的應用策略

在光伏發電系統中，提高自發自用率是衡量光伏電站經濟性指標的重要手段之一，可以通過分布式光伏發電系統和分布式儲能系統的融合應用實現電力最大化的自發自用。將光伏發電多余的電量存入電池系統，以供緊急電量需求或光伏不發電時使用[12]。

利用峰谷電價差，在峰時利用儲能電池放電提供負載能量，減少電網電能消耗；在谷時則采用電網供電，并對蓄電池進行充電。通過反復循環的充放電，既保證了負載持續供電的需要，又大大降低了平均電價，給企業或用戶帶來了顯著的經濟效益，降低了設備運行成本。

在通信技術領域，供電系統應急備電功能尤為重要。電池系統作為應急供電的重要能量來源，其穩定性和快速響應能力是重要考核指標。由于基站供電條件不同，受供電功率、停電時間、停電頻率等因素的影響，其備電時間長短也不相同，分布式能源系統可以根據不同基站的具體情況進行備電電量設置，保證基站時時都有電可用[13-15]。

4 分布式能源在5G基站中的應用案例分析

以多家通信運營商共享的某宏基站為例，基站供電系統采用1套分布式儲能系統和1套分布式光伏發電系統。實際配置分布式儲能系統輸出功率為30 kW，最長備電時間為3 h。根據地區時間光照情況，實現光伏發電盡量被負載消納和存入儲能系統。

考慮光伏發電系統的發電效率為80%，結合光伏組件容量每年的衰減情況，預計該基站供電系統未來25年（含2022年）的發電量數據如表1所示。

表1 基站供電系統未來25年的分布式光伏發電數據

分布式光伏發電系統年平均發電量約24 356 kW·h，按照平均電價0.975 元/（kW·h）計算，年平均節約電費約23 747元，25年總節約電費約593 678元。結合投資成本分析，分布能源系統在5G基站中的應用可以帶來一定的經濟收益，對于基站發展十分有利。此外，基站儲能系統可以配合電力公司實現調峰、調頻、需求側響應等內容，充分體現分布式能源參與電網服務的重大意義。

5 結 論

隨著5G通信技術的快速發展，電源供給問題是當前5G基站建設與改造面臨的重要問題。分布式能源系統在5G基站中的應用已經成熟，其采用分布式光伏發電系統和分布式儲能系統來解決5G基站電源供給問題，實現基站的正收益。隨著分布式能源系統在5G基站中的大量應用，可實現5G基站系統綠色高效發展的全新局面。