鐵塔基站分布式儲(chǔ)能揭秘！

在現(xiàn)代通信領(lǐng)域，基站鐵塔作為無線信號(hào)傳輸?shù)年P(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，其穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。然而，傳統(tǒng)基站鐵塔的供電系統(tǒng)面臨著諸多挑戰(zhàn)，如停電風(fēng)險(xiǎn)、電網(wǎng)波動(dòng)等，這些問題可能導(dǎo)致通信中斷，影響人們的日常生活和社會(huì)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為了解決這些問題，安科瑞推出了基站鐵塔分布式儲(chǔ)能解決方案，為基站的穩(wěn)定供電提供了可靠的保障。

一、什么是基站鐵塔分布式儲(chǔ)能？

基站鐵塔分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)是一種將儲(chǔ)能電池分布在基站鐵塔各個(gè)節(jié)點(diǎn)的儲(chǔ)能方案。與傳統(tǒng)的集中式供電系統(tǒng)不同，分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)將儲(chǔ)能電池分散安裝在不同的位置，通過智能化的控制和管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)基站設(shè)備的穩(wěn)定供電。這種儲(chǔ)能方式具有更高的可靠性和靈活性，能夠有效應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的電網(wǎng)環(huán)境。

二、安科瑞基站鐵塔分布式儲(chǔ)能的優(yōu)勢

提高供電可靠性

分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在不同的節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)能量，當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)仍然可以正常工作，不會(huì)影響整個(gè)基站的供電。這種多節(jié)點(diǎn)的備份機(jī)制大大提高了供電的可靠性，降低了因單點(diǎn)故障導(dǎo)致通信中斷的風(fēng)險(xiǎn)。

在遇到電網(wǎng)停電或突發(fā)故障時(shí)，分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)可以迅速切換到備用電源模式，為基站設(shè)備提供持續(xù)的電力支持，確保通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。

優(yōu)化能源管理

安科瑞的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)配備了先進(jìn)的智能管理系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析基站的用電情況。通過對(duì)用電數(shù)據(jù)的分析和預(yù)測，系統(tǒng)可以合理調(diào)整儲(chǔ)能電池的充放電策略，實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化利用，降低能耗成本。

- 分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)可以作為電網(wǎng)的“緩沖器”，在電網(wǎng)電壓波動(dòng)或頻率不穩(wěn)定時(shí)，及時(shí)釋放或吸收電能，起到穩(wěn)定電網(wǎng)的作用。這對(duì)于保障基站設(shè)備的正常運(yùn)行和延長其使用壽命具有重要意義。

- 當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)還可以快速響應(yīng)，向電網(wǎng)提供緊急支撐，幫助恢復(fù)電網(wǎng)的穩(wěn)定性。這種能力對(duì)于提高電網(wǎng)的抗災(zāi)能力和應(yīng)急響應(yīng)能力非常關(guān)鍵。

三、安科瑞基站鐵塔分布式儲(chǔ)能的工作原理

安科瑞基站鐵塔分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由儲(chǔ)能電池、電池管理系統(tǒng)（BMS）、功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（PCS）和監(jiān)控管理系統(tǒng)等部分組成。其工作原理如下：

充電過程

在電網(wǎng)供電正常的情況下，功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（PCS）將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，為儲(chǔ)能電池充電。電池管理系統(tǒng)（BMS）負(fù)責(zé)監(jiān)測電池的狀態(tài)，控制充電電流和電壓，確保電池安全、高效地充電。

同時(shí)，監(jiān)控管理系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)記錄電池的充電數(shù)據(jù)，如充電時(shí)間、充電電量等，以便后續(xù)進(jìn)行分析和管理。

放電過程

- 當(dāng)基站需要用電時(shí)，功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（PCS）將儲(chǔ)能電池中的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，為基站設(shè)備供電。電池管理系統(tǒng)（BMS）會(huì)根據(jù)基站的用電需求，合理控制放電電流和電壓，保證電池的輸出功率穩(wěn)定可靠。

- 在放電過程中，監(jiān)控管理系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測電池的剩余電量和健康狀況，當(dāng)電池電量低于一定閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止放電，以防止電池過度放電損壞。

四、安科瑞基站鐵塔分布式儲(chǔ)能的應(yīng)用場景

偏遠(yuǎn)地區(qū)基站供電

- 在一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，電網(wǎng)覆蓋不完善，停電現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。安科瑞基站鐵塔分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)可以為這些地區(qū)的基站提供可靠的備用電源，確保通信網(wǎng)絡(luò)的暢通無阻。

- 例如，在山區(qū)、海島等偏遠(yuǎn)地區(qū)建設(shè)基站時(shí)，采用分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)可以減少對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴，降低建設(shè)成本和運(yùn)維難度。

應(yīng)急通信保障

在自然災(zāi)害、突發(fā)事件等緊急情況下，電網(wǎng)可能會(huì)受到嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致大面積停電。安科瑞的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在時(shí)間為基站提供應(yīng)急電力支持，保障應(yīng)急通信的順利進(jìn)行。

- 例如，在地震、洪水等災(zāi)害發(fā)生后，基站鐵塔分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)可以迅速啟動(dòng)，為救援人員和受災(zāi)群眾提供及時(shí)的通信服務(wù)，幫助他們獲取救援信息和外界聯(lián)系。

城市電網(wǎng)改造升級(jí)

隨著城市的快速發(fā)展，用電需求不斷增長，電網(wǎng)負(fù)荷日益加重。在這種情況下，對(duì)城市電網(wǎng)進(jìn)行改造升級(jí)勢在必行。安科瑞基站鐵塔分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)可以作為一種輔助手段，參與電網(wǎng)的調(diào)峰填谷和優(yōu)化運(yùn)行。

- 例如，在電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí)段，分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)可以向電網(wǎng)釋放電能，緩解電網(wǎng)壓力；在低谷負(fù)荷時(shí)段，又可以吸收多余的電能，提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率。

四、安科瑞項(xiàng)目案例

1. 項(xiàng)目設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目規(guī)模為10MW/20MWh，共建設(shè)兩個(gè)儲(chǔ)能單元，每個(gè)儲(chǔ)能單元由2套2.5MW/5MWh儲(chǔ)能設(shè)備組成，通過2回10KV線路接入10kVⅠ、Ⅱ段母線。每套儲(chǔ)能單元包括10kv計(jì)量柜、壓變柜、儲(chǔ)能進(jìn)線柜、出線柜、站用變柜等7面開關(guān)柜，一次設(shè)備有2臺(tái)2500kW干式升壓變，4臺(tái)1250kW儲(chǔ)能變流器，2座5MWh儲(chǔ)能電池艙，1臺(tái)315kVA站用變。

圖1.1 系統(tǒng)接線圖

圖1.2 電氣平面布置圖

2. 技術(shù)方案

本項(xiàng)目配置了Acrel-1000DP分布式儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能電站的集中管理，包括設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測、故障報(bào)警、運(yùn)行參數(shù)設(shè)置等，并將儲(chǔ)能站信息做104轉(zhuǎn)發(fā)，通過已有的調(diào)度通道上傳調(diào)度中心。

二次設(shè)備配置方案為：在每回儲(chǔ)能進(jìn)線隔離柜上配置故障解列裝置1套、防孤島裝置1套；儲(chǔ)能進(jìn)線開柜上配置線路三段式過流保護(hù)裝置1套；儲(chǔ)能出線開關(guān)柜上配置升壓變二段式過流保護(hù)裝置1套；母設(shè)柜上配置測控裝置1套+交換機(jī)1臺(tái)；站用變開關(guān)柜上配置升壓變二段式過流保護(hù)裝置1套；兩回進(jìn)線配置電能質(zhì)量監(jiān)測裝置1套，并與公用測控裝置共組1面屏。

2.1. 二次電氣設(shè)備

1）線路保護(hù)裝置

線路保護(hù)裝置主要功能是確保電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測電流、電壓等電氣參數(shù)，一旦檢測到異常，如過載、短路或接地故障，線路保護(hù)裝置會(huì)迅速切斷電源，從而防止設(shè)備損壞和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

2）防孤島裝置

在電網(wǎng)失電的情況下，分布式電源未能夠及時(shí)與電網(wǎng)斷開連接，會(huì)形成孤島狀態(tài)，這種狀態(tài)可能造成分布式電源不可控、電網(wǎng)恢復(fù)時(shí)的電壓和頻率不匹配等問題。防孤島裝置通過實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)狀態(tài)，一旦檢測到電網(wǎng)斷電，能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)迅速切斷分布式電源與電網(wǎng)的連接，同時(shí)，防孤島裝置還具有多種保護(hù)功能，如高頻、低頻、過電壓、低電壓保護(hù)等，能全面保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3）故障解列裝置

裝置能夠監(jiān)測電網(wǎng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，一旦檢測到異常或故障信號(hào)，如短路、過載等，它會(huì)立即啟動(dòng)，將故障儲(chǔ)能單元或設(shè)備與電網(wǎng)斷開，既能防止故障設(shè)備對(duì)電網(wǎng)造成進(jìn)一步損害，也確保其他正常運(yùn)行的儲(chǔ)能單元繼續(xù)供電，保障用戶的電力需求。

2.2. 電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置

電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測儲(chǔ)能站接入電網(wǎng)后的電能質(zhì)量，包括電壓偏差、頻率偏差、諧波含量、三相不平衡度等關(guān)鍵指標(biāo)。通過高精度的測量與分析，它能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量問題，如電壓波動(dòng)、諧波污染等，為運(yùn)維人員提供及時(shí)的告警信息，此外，電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)記錄功能還可為后續(xù)的故障排查和電能質(zhì)量治理提供有力支持。

3. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目采用了分層分布式架構(gòu)設(shè)計(jì)，以滿足現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化對(duì)效率和穩(wěn)定性要求。系統(tǒng)架構(gòu)主要由三大部分組成：站控管理層、網(wǎng)絡(luò)通信層以及現(xiàn)場設(shè)備層。

站控管理層：主要承擔(dān)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的集中監(jiān)控任務(wù)，同時(shí)向操作人員提供實(shí)時(shí)系統(tǒng)信息，支持深入的數(shù)據(jù)分析與處理功能，確保企業(yè)可以及時(shí)掌握生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，做出科學(xué)決策。

網(wǎng)絡(luò)通信層：負(fù)責(zé)系統(tǒng)內(nèi)信息的高效傳輸與數(shù)據(jù)交換，支持多種網(wǎng)絡(luò)布局模式，可根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境及需求靈活調(diào)整，保證了不同設(shè)備間以及系統(tǒng)各組成部分之間的順暢溝通與協(xié)作。

現(xiàn)場設(shè)備層：集成了各類必要的硬件設(shè)施，這些裝置一方面用于收集現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，另一方面則依據(jù)站控層下達(dá)的操作指令執(zhí)行具體的控制動(dòng)作，是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的核心要素。

圖3.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

項(xiàng)目配置設(shè)備清單如下表所示：

現(xiàn)場圖片

五、 系統(tǒng)功能

5.1. 實(shí)時(shí)監(jiān)測

系統(tǒng)人機(jī)界面可以繪制展示新建1#、2#儲(chǔ)能站和4套變流器升壓艙的一次系統(tǒng)圖，并實(shí)時(shí)顯示采集到的電壓、電流、功率和變壓器溫度等關(guān)鍵參數(shù)和開關(guān)柜內(nèi)斷路器、手車、接地刀閘的分合狀態(tài)。

圖5.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測界面

5.2. 電能質(zhì)量在線監(jiān)測

系統(tǒng)通過采集儲(chǔ)能進(jìn)線處電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)，可以對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測。系統(tǒng)在人機(jī)界面實(shí)時(shí)顯示裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度百分比和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度百分比和正序/負(fù)序/零序電流值，幫助管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。

圖5.2 電能質(zhì)量在線監(jiān)測界面

5.3. 動(dòng)環(huán)監(jiān)測

系統(tǒng)可以采集一、二次設(shè)備艙內(nèi)的空調(diào)數(shù)據(jù)，在人機(jī)界面展示艙內(nèi)外的溫濕度、機(jī)組狀態(tài)、高低溫告警信息，確保值班室人員能夠迅速判斷預(yù)制艙的環(huán)境狀況，從而保證儲(chǔ)能站內(nèi)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

圖5.3 動(dòng)環(huán)監(jiān)測

5.4. 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)

采集到的儲(chǔ)能站信息通過網(wǎng)關(guān)采用IEC104協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)，經(jīng)過已有的調(diào)度通道上傳到調(diào)度中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程集中管理和分析。

圖5.4 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)

六、 結(jié)語

綜合智慧能源不僅涵蓋傳統(tǒng)能源的高效利用，還充分整合了可再生能源、分布式儲(chǔ)能和智能電網(wǎng)等新興技術(shù)，其中，分布式儲(chǔ)能作為一種靈活、高效的能源管理解決方案，能夠有效緩解電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)、增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并提高可再生能源的消納能力。本項(xiàng)目中引入的儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測儲(chǔ)能設(shè)備的狀態(tài)（如電量水平、溫度、電壓等），并根據(jù)實(shí)際需要自動(dòng)調(diào)整充放電策略，該系統(tǒng)可以極大地提高儲(chǔ)能站的工作效率和安全性，同時(shí)延長儲(chǔ)能設(shè)備的使用壽命。

?審核編輯 黃宇