风光储氢深度定制：移动基站用能实现因地制宜

全球移动通讯技术，几乎一直延续着10年一代的革新频率，而每一次代际的演进，都能够极大推动各行各业的产业升级与经济社会发展。可以说，我们的工作效率与生活质量，很大程度上取决于所处的移动通讯时代。

 

2019年6月6日，工信部向四大运营商颁发5G商用牌照，中国正式进入5G商用元年。5G 是第五代移动通讯技术的简称，是以“高速率、低时延和大连接”为特征的新一代宽带移动通讯技术，是实现人机物互联的网络基础设施。

 

 

作为新一代移动通讯技术，5G的优势显而易见，但它也对其移动基站的建设，提出了几项挑战。

 

一是能耗高。一座5G基站的功耗为3kW- 4kW，是同配置4G的300%至350%。5G基站作为信息基础设施核心，2025年用电量预计较2020年将增长1100亿千瓦时。

 

二是密度大。5G由于频点太高、信号穿透力差，基站的覆盖半径一般约为100-300米，为达到相同的覆盖区域，5G基站数量会是4G的2倍以上。

 

三是维护成本高。为了网络的高覆盖，大量5G基站建在野外高山、民房制高点、高温高湿区，不仅交流供电难度大，还导致雷击机率升高、高温高湿致使设备运行稳定性及寿命降低、故障率升高。一旦出现问题，不仅人工干预维修及恢复的直接成本高，而且如未能及时发现而‘倒站’所带来的客户影响及间接损失也很大。

 

虽然难度较高，但由于密度高、数量大，5G基站的市场容量更大，具有较大发展空间。据工信部发布的《2020年通信业统计公报》显示，2020年，5G网络建设稳步推进，按照适度超前原则，新建5G基站超60万个，全部已开通5G基站超过71.8万个。

 

目前，我国距离2026年完成建设600万座的目标还相差528.2万座，每年需新增开通90万座左右。5G基站的建设作为新基建的重要组成部分之一，未来几年都将实现快速发展。而实现 5G基站的快速发展，供电模式灵活、高可靠性的一体化解决方案成为关键。

 

 

可再生能源的快速发展为移动基站的灵活供电提供了新选择。但是，由于可再生能源发电的间歇性，并不能完全满足基站对稳定可靠的供电需求。可再生能源发电配置一定的储能设备，解决了一部分可靠性的问题。

 

随着5G甚至6G技术的成熟与发展，以及移动用户数据需求量的增加，基站的用电功耗也越来越大，这就需要更先进、整合能力更强的解决方案，保障基站用电的可靠性。

 

金风科技依托多年分布式能源运营经验，研发的风光储（氢）一体化运营模式，在技术层面体现了能源与信息的深度融合，具有更好地风光储氢一体化运行控制能力和负荷适应性，能够更好地为基站提供服务。尤其是采用储能与氢能进行双重保证，提高了基站供电的可靠性。

 

金风科技低碳能源设计研究院创新研究部主任高超表示，根据应用场景不同，风光储（氢）混合能源基站一体化解决方案的供电系统包括太阳能风能发电、蓄电池储能、氢燃料电池发电和智能控制等系统。风机、光伏板、电解槽、锂电池、燃料电池和负荷一同连接到直流总线上，电解槽生成的氢气储存在储氢罐 / 固态储氢装置中，燃料电池则利用储氢装置中的氢气在必要时输出电能。整体系统通过风、光作为一次能源，为基站运行提供电力供应，利用锂电池和燃料电池在风电光伏出力不足时保持供电，而在风光出力有余量时，进行充电和制氢。

 

 

↑通讯基站风光储氢通讯系统

 

 

虽然风光储（氢）混合能源基站一体化解决方案的原理看上去并不复杂，但若想使多种不同的能源一起高效发挥作用，必须对其技术逐个攻破。

 

以太阳能板的排布为例，为使其尽可能持续且稳定的发电，“确定最佳倾角应通过分别计算太阳光伏板处于不同倾角时的发电量并对其进行比较，通过科学的计算，最终使各月接收到的日照强度尽量均匀，以适合系统常年运行的需要。”高超说。

 

值得一提的是，发电系统装机和储能设备容量的最优化匹配也十分重要。“系统中，燃料电池、储能设备建设成本最高，而柴油发电成本最高” 高超解释，“如果储能设备容量太小，不能满足特殊情况用电需求，用电成本较高；如果储能设备容量过大，建设成本较高。同时要考虑燃料补充，运输等因素。”

 

此外，金风科技风光储（氢）混合能源基站一体化解决方案还采用了模块化设计，集装箱式安装，在工厂内将尽可能多的完成设备安装，有效提高现场施工的效率，降低单位系统成本，提高市场化与规模化水平，保证安装质量。

 

目前，5G基站负载最大功率为10kW，考虑离网备用工作时间24小时，需要为基站统一提供负48VDC输出，在系统中增加一套转换效率85%的稳压电源，那么可实现平均用电负荷为6-7kW，考虑冗余，5G基站实际负荷需求为 7kW，每日发电量约为 197.65kWh。

 

为此，金风科技技术人员对配置有1kW风机、49kW光伏、30kW/100kWh 锂电池、1kW 电解槽、10Nm3 储氢装置、1kW 燃料电池及控制系统的风光储（氢）混合能源基站一体化解决方案进行了测试，结果显示光伏为主要出力电源，风电次之，而燃料电池出力机会较少，但全年仍有出力35.5kWh。在测试过程中，金风科技也对该方案的规划投资经评指标进行了论证。

 

“一个有较大市场价值的解决方案，不仅在技术上需要足够成熟，在整体经济性上，也需具有一定竞争力。”高超提到：“该方案在整体效率与可靠性大幅提高的基础上，与传统方案相比经济性相当。”这足够使金风科技风光储（氢）混合能源基站一体化解决方案，成为5G基站，乃至未来新一代基站解决方案的有力角逐者。