5G基站風(fēng)光儲能系統(tǒng)研究

5G基站風(fēng)光儲能互補(bǔ)系統(tǒng)研究1背景需求XX國網(wǎng)供電局新投運(yùn)500kV輸電線路，計(jì)劃開展無人機(jī)巡檢，聯(lián)合XX移動在高壓電力塔上架設(shè)5G天線及基站，為無人機(jī)巡檢提供5G信號覆蓋。2問題分析本次輸電線路中涉及到的幾座電力鐵搭位于野外高山上，無法直接接入市電，沒有現(xiàn)成的基站資源可以利用來滿足5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋，我們需要重新規(guī)劃站點(diǎn)進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。通過現(xiàn)場環(huán)境勘測，電力鐵塔周圍無居民區(qū)，并且周圍空曠，無遮擋，塔下有200平米左右較為平整的空地，山頂風(fēng)資源較為豐富，可以利用風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)電量供給。3解決方案3.1設(shè)備用電負(fù)荷分析5G基站主要由BBU和AAU組成，其基站供電系統(tǒng)如下圖所示。AAU（RRU與天線一體化設(shè)備）主要作用是將基帶數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，然后調(diào)制成高頻射頻信號，再通過功放單元放大功率，通過天線發(fā)射出去。BBU包含控制單元、傳輸單元和基帶處理單元等，主要負(fù)責(zé)信號濾波、OFDM、調(diào)制解調(diào)、頻域處理（符號映射/解映射和MIMO均衡等）、CPRI、DPD（數(shù)字預(yù)失真處理）等功能。5G基站供電系統(tǒng)架構(gòu)5G單站功耗是4G單站的2.5~3.5倍，AAU功耗增加是5G功耗增加的主要原因。根據(jù)項(xiàng)目需求與設(shè)備資料得出，本次采用的2扇區(qū)5G基站峰值功率約4.8kW=1.4kW(每扇區(qū)AAU)×2扇區(qū)+2kW(BBU功耗)，每天平均工作時(shí)間為3小時(shí)，系統(tǒng)平均每天用電量為14.4kWh。3.2風(fēng)電系統(tǒng)方案本次采用兩臺3kW永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其主要參數(shù)如下表所示。根據(jù)地市以往氣象資料，每年平均風(fēng)速大于6米/秒的時(shí)間在4000小時(shí)以上，折合風(fēng)機(jī)平均利用小時(shí)數(shù)約1330h，因此本次采用的6kW風(fēng)電機(jī)組年平均發(fā)電量為7980kWh。永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)參數(shù)額定功率3KW葉片材質(zhì)增強(qiáng)玻璃鋼風(fēng)輪直徑4m工作電壓DC48V-DC480V葉片數(shù)量3發(fā)電機(jī)類型三相交流永磁啟動風(fēng)速3m/s調(diào)速方式電磁+偏航工作風(fēng)速3.0-25m/s停機(jī)方式電磁+手動安全風(fēng)速40m/s主體重量150kg啟動力矩3n/m拉索桿重量255kg/8m額定風(fēng)速10m/s獨(dú)立桿重量880kg/9m最大功率4.5KW控制器型號240V100A額定轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/分蓄電池規(guī)格12V100AH*203.3光伏系統(tǒng)方案本次采用20塊單晶PERC315Wp雙面雙玻光伏組件，相關(guān)參數(shù)如下表所示：單晶PERC光伏組件315Wp相關(guān)參數(shù)表（典型值）組件規(guī)格（Wp）315Wp組件尺寸（mm）1650*991*6組件數(shù)量（塊）組件串?dāng)?shù)（串）20塊×1串實(shí)際容量（k）6.3選用1臺10kW光儲一體化變流器，同儲能系統(tǒng)耦合并網(wǎng)，配備最大功率跟蹤和能量自適應(yīng)管理功能。根據(jù)項(xiàng)目所在位置、周邊遮擋情況及光伏組件年衰減情況，計(jì)算了光伏系統(tǒng)發(fā)電量，如下表所示。光伏發(fā)電量計(jì)算表（估計(jì)值）組件裝機(jī)容量（kWp）最佳傾角（°）平均年利用小時(shí)數(shù)（h）年平均發(fā)電量（kWh）PERC組件6.3201084.268303.4儲能系統(tǒng)方案本工程配套建設(shè)儲能系統(tǒng)，用于儲存風(fēng)電和光伏未被實(shí)時(shí)消納的發(fā)電量，實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)型微電網(wǎng)的能量緩存和平衡，并提供系統(tǒng)備用容量。離網(wǎng)型微電網(wǎng)中儲能系統(tǒng)的容量理論計(jì)算公式：P=Pc×t×F/(η*D)式中：Pc為離網(wǎng)微電網(wǎng)系統(tǒng)平均日用電量，kWh；t為系統(tǒng)備用天數(shù)，本系統(tǒng)取t=3；F為儲能電池放電效率的修正系數(shù)，通常取1.05；η為考慮各種損耗的系統(tǒng)整體效率，一般取0.9；D為電池最大放電深度，一般取0.9。則P=14.4×3×1.05/(0.9×0.9)=56kWh，本項(xiàng)目鋰電池建議配置為10kW/56kWh。采用交流微電網(wǎng)，以AC380V作為匯流母線，風(fēng)電、光儲、負(fù)荷裝置均接入0.4kV配電柜，實(shí)現(xiàn)能量耦合和平衡。3.5監(jiān)控系統(tǒng)方案統(tǒng)一監(jiān)視微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的綜合信息，包括微網(wǎng)系統(tǒng)頻率、電壓，并實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)微網(wǎng)總發(fā)電出力、儲能剩余容量、總有功負(fù)荷、總無功負(fù)荷，并監(jiān)視微網(wǎng)內(nèi)部各斷路器開關(guān)狀態(tài)、各支路有無功功率、各設(shè)備的報(bào)警等實(shí)時(shí)信息，完成整個(gè)微電網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)，及時(shí)做到故障報(bào)警處理與節(jié)能控制。3.6系統(tǒng)總體架構(gòu)56kWh磷酸鐵鋰電池56kWh磷酸鐵鋰電池10kW光儲一體化變流器6.3kWp光伏系統(tǒng)6kW永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組5G基站設(shè)備負(fù)荷綜合監(jiān)控系統(tǒng)AC380V母線以太網(wǎng)監(jiān)控中心5G系統(tǒng)架構(gòu)4前后對比無5總結(jié)本方案因地制宜，充分發(fā)掘利用當(dāng)?shù)胤植际焦夥惋L(fēng)力資源，結(jié)合儲能系統(tǒng)，提供10