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全球移動(dòng)通信技術(shù)幾乎始終延續(xù)著十年一代的創(chuàng)新頻率，每一次代際演變都能極大地推動(dòng)各行各業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展?？梢哉f，我們的工作效率和生活質(zhì)量，在很大程度上取決于移動(dòng)通信時(shí)代。
2019年6月6日，工業(yè)和信息化部向四大運(yùn)營商頒發(fā)了5G商用牌照，正式進(jìn)入我國5G商用元年。它是以“高速、低延遲、大連接”為特點(diǎn)的新一代寬帶移動(dòng)通信技術(shù)。它是實(shí)現(xiàn)人機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。
市場(chǎng)挑戰(zhàn)機(jī)遇并存
作為新一代移動(dòng)通信技術(shù)，5G具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但也對(duì)其移動(dòng)基站的建設(shè)提出了一些挑戰(zhàn)。
一是能耗高。一個(gè)5G基站將消耗3KW-4kW的電量，是相同4G配置的300%至350%。作為信息基礎(chǔ)設(shè)施的核心，5G基站預(yù)計(jì)到2025年將比2020年增加1100億千瓦時(shí)的用電量。
二是密度。由于高頻點(diǎn)高，信號(hào)滲透差，5G基站的覆蓋半徑一般在100-300米左右。為了達(dá)到相同的覆蓋區(qū)域，5G基站的數(shù)量將是4G的兩倍以上。
第三，維護(hù)費(fèi)用高。為了實(shí)現(xiàn)高覆蓋率的網(wǎng)絡(luò)中,大量的5 g基站建立野生山,平民房屋的制高點(diǎn),高溫和高濕度地區(qū),這不僅使交流供電困難,但也會(huì)導(dǎo)致雷擊的概率增加,高溫和高濕度,降低了設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和使用壽命，增加了故障率。一旦出現(xiàn)問題，不僅人工干預(yù)維護(hù)和恢復(fù)的直接成本高，而且如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)“下線”給客戶帶來的影響和間接損失。
雖然難度較大，但5G基站密度大、數(shù)量多，市場(chǎng)容量大，發(fā)展空間大。根據(jù)工業(yè)和信息化部發(fā)布的《2020年通信統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，2020年5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，按照適度推進(jìn)的原則建設(shè)5G基站60多萬個(gè)，全國5G基站已建成71.8萬多個(gè)。
目前，中國距離到2026年建成600萬幢的目標(biāo)還差528.2萬幢，每年需要新建90萬幢左右。作為新基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，5G基站建設(shè)將在未來幾年實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展。要實(shí)現(xiàn)5G基站的快速發(fā)展，靈活的供電方式和高可靠性的集成解決方案成為關(guān)鍵。
混合基站取長(zhǎng)補(bǔ)短
可再生能源的迅速發(fā)展為移動(dòng)基站柔性供電提供了新的選擇。但由于可再生能源間歇性發(fā)電，不能完全滿足基站穩(wěn)定可靠的供電需求?？稍偕茉窗l(fā)電配備了一定的儲(chǔ)能設(shè)備，部分解決了可靠性問題。
隨著5G甚至6G技術(shù)的成熟和發(fā)展，以及移動(dòng)用戶對(duì)數(shù)據(jù)需求的增加，基站的功耗也在不斷增加，這就需要更先進(jìn)、更集成的解決方案來保證基站功耗的可靠性。
金風(fēng)科技依托多年分布式能源運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，形成了儲(chǔ)風(fēng)儲(chǔ)氫一體化運(yùn)營模式，在技術(shù)層面體現(xiàn)了能源與信息的深度融合。具有較好的儲(chǔ)風(fēng)儲(chǔ)氫綜合運(yùn)控能力和負(fù)荷適應(yīng)性，可為基站提供較好的服務(wù)。特別是利用儲(chǔ)能和氫能的雙重保障，提高了基站供電的可靠性。
金風(fēng)低碳能源設(shè)計(jì)研究院創(chuàng)新研究部主任高超表示，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，太陽能和風(fēng)能儲(chǔ)能(氫)混合能源基站一體化解決方案的供電系統(tǒng)包括太陽能和風(fēng)能發(fā)電，電池儲(chǔ)能、氫燃料電池發(fā)電及智能控制系統(tǒng)。風(fēng)扇、光伏板、電解槽、鋰電池、燃料電池和負(fù)載均連接到直流母線上。電解電池產(chǎn)生的氫氣儲(chǔ)存在儲(chǔ)氫罐/固態(tài)儲(chǔ)氫裝置中，燃料電池在必要時(shí)利用儲(chǔ)氫裝置中的氫氣輸出電能。整個(gè)系統(tǒng)以風(fēng)和光為一次能源，為基站運(yùn)行提供電源。鋰電池和燃料電池用于風(fēng)電和光伏輸出不足時(shí)維持供電，風(fēng)電和光伏輸出過剩時(shí)充電產(chǎn)氫。
通訊基站風(fēng)光儲(chǔ)氫通訊系統(tǒng)
全面打通關(guān)鍵環(huán)節(jié)
雖然太陽能儲(chǔ)存(氫)混合基站的綜合解決方案的原理可能看起來并不復(fù)雜，但要使多種不同的能源有效地協(xié)同工作，這些技術(shù)必須一次解決一個(gè)。
以太陽能電池板的配置為例，為了使發(fā)電盡可能的連續(xù)穩(wěn)定，“最佳傾斜角度應(yīng)分別計(jì)算在發(fā)電時(shí)太陽能光伏電池板處于不同角度并進(jìn)行比較，通過科學(xué)的計(jì)算，最終使月間接受的陽光強(qiáng)度盡量均勻，以適應(yīng)系統(tǒng)全年運(yùn)行的需要?！币涣鞯恼f。
值得一提的是，發(fā)電系統(tǒng)安裝與儲(chǔ)能設(shè)備容量的優(yōu)化匹配也十分重要?！霸谠撓到y(tǒng)中，燃料電池和儲(chǔ)能設(shè)備的建設(shè)成本最高，柴油發(fā)電成本最高。”如果儲(chǔ)能設(shè)備的容量過大，施工成本高。我們還需要考慮燃料補(bǔ)給和運(yùn)輸。
此外，金風(fēng)科技景觀儲(chǔ)(氫)混合能源基站集成解決方案還采用模塊化設(shè)計(jì)，集裝箱安裝，在工廠內(nèi)將完成同等多的設(shè)備安裝，有效提高現(xiàn)場(chǎng)施工效率，降低單元系統(tǒng)成本，提高市場(chǎng)化水平和規(guī)模，確保安裝質(zhì)量。
目前5G基站的最大負(fù)載功率為10kW?？紤]離網(wǎng)待機(jī)工作時(shí)間為24小時(shí)，需向基站提供負(fù)48VDC輸出。如果在系統(tǒng)中增加一套轉(zhuǎn)換效率為85%的穩(wěn)定電源，可實(shí)現(xiàn)平均電力負(fù)荷為6-7kW。日發(fā)電量約為197.65千瓦時(shí)。
為此，金風(fēng)科技的技術(shù)人員測(cè)試了太陽能儲(chǔ)能(氫)基站的整體解決方案，該基站配備1kW風(fēng)機(jī)、49kW光伏、30kW/100kWh鋰電池、1kW電解電池、10Nm3儲(chǔ)氫裝置、1kW燃料電池和控制系統(tǒng)。結(jié)果表明，光伏是主要的輸出電源。風(fēng)力發(fā)電位居第二，燃料電池發(fā)電機(jī)會(huì)較少，但年產(chǎn)量仍為35.5千瓦時(shí)。在測(cè)試過程中，金風(fēng)科技還對(duì)方案的規(guī)劃投資評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了論證。
“一個(gè)具有市場(chǎng)價(jià)值的解決方案不僅需要技術(shù)成熟，還需要在經(jīng)濟(jì)上具有競(jìng)爭(zhēng)力?！薄霸谡w效率和可靠性提高的基礎(chǔ)上，該方案在經(jīng)濟(jì)上可與傳統(tǒng)方案相媲美，”高說。這足以使金風(fēng)科技視覺存儲(chǔ)(氫)混合能源基站集成解決方案，成為5G基站，乃至下一代基站解決方案的有力競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
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