考慮5G基站備用儲(chǔ)能調(diào)度潛力的主動(dòng)配電網(wǎng)電壓優(yōu)化
DOI: 10.35833/MPCE.2022.000453
作 者 周亦堯 王強(qiáng)鋼 鄒堯 池源 周念成 張雪飛
1.5G基站為什么要參與配電網(wǎng)調(diào)壓？
1) 5G基站的備用儲(chǔ)能具有冗余容量：5G基站配備了充足的備用電池以確保其99.999%的用電可靠性。然而，基站休眠、功放調(diào)壓等成熟的主動(dòng)能效管理技術(shù)降低了5G基站對(duì)備用電池的容量需求，這使5G基站的備用電池存在冗余容量。
2) 5G運(yùn)營(yíng)商具有降低運(yùn)營(yíng)成本的需求：5G基站的數(shù)量需要達(dá)到4G基站的3-4倍，才能達(dá)到相同的信號(hào)覆蓋效果，顯著增加了運(yùn)營(yíng)商的成本。充分利用備用電池的冗余容量為配電網(wǎng)提供輔助服務(wù)能為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)額外收入。
2.5G基站備用電池的可調(diào)度容量有多大？
電池的最小備用容量取決于5G基站的最大供電中斷時(shí)間和功率負(fù)載曲線。基站的供電中斷時(shí)間不受區(qū)域?qū)傩杂绊?，但用電?fù)荷具有顯著的時(shí)空特征（潮汐效應(yīng)）。如圖1所示，評(píng)估5G基站備用電池的可調(diào)度容量主要有3個(gè)步驟。
圖1 5G基站備用電池可調(diào)度容量評(píng)估系統(tǒng)
1) 數(shù)據(jù)采集：收集不同類型區(qū)域(住宅區(qū)、商業(yè)區(qū)和辦公區(qū))的歷史熱力圖數(shù)據(jù)，并計(jì)算歷史人群聚集數(shù)據(jù)。
2) 數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)：考慮區(qū)域?qū)傩浴⒐ぷ魅諏傩缘牟町愑?xùn)練不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)人群聚集度。
3) 數(shù)據(jù)評(píng)估：根據(jù)預(yù)測(cè)的人群聚集度計(jì)算5G基站的電力負(fù)荷，并根據(jù)5G基站的可靠性指標(biāo)和電池可靠率設(shè)定最大停電時(shí)間，進(jìn)而計(jì)算5G基站備用電池的可調(diào)度容量。
3.如何實(shí)現(xiàn)5G運(yùn)營(yíng)商與配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商共贏？
對(duì)于5G運(yùn)營(yíng)商而言，5G基站需在保證自身用電可靠性的前提下為配電網(wǎng)提供調(diào)壓服務(wù)，同時(shí)5G運(yùn)營(yíng)商獲得的補(bǔ)償應(yīng)大于備用電池參與調(diào)壓產(chǎn)生的退化成本；對(duì)于配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商而言，配電網(wǎng)調(diào)度5G基站備用電池的成本應(yīng)不大于調(diào)度傳統(tǒng)儲(chǔ)能資源的成本。基于這兩條原則，我們得到了對(duì)5G基站備用電池補(bǔ)償價(jià)格的可行區(qū)域（如圖2的Zone 1）。
圖2 5G運(yùn)營(yíng)商與配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的共贏策略分析
在該區(qū)域內(nèi)制定對(duì)5G基站備用電池的激勵(lì)政策能實(shí)現(xiàn)5G運(yùn)營(yíng)商與配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商共贏。
圖3展示了5G基站備用電池參與配電網(wǎng)調(diào)壓的過程，其本質(zhì)為備用電池可調(diào)度容量評(píng)估系統(tǒng)、5G運(yùn)營(yíng)商及配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商三者的協(xié)調(diào)互動(dòng)過程。評(píng)估系統(tǒng)將5G基站備用電池的評(píng)估信息傳遞給5G運(yùn)營(yíng)商及配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商，5G運(yùn)營(yíng)商根據(jù)評(píng)估信息決定是否參與配電網(wǎng)調(diào)壓，配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商根據(jù)相關(guān)信息制定能使兩者共贏的補(bǔ)償策略。
圖3 5G基站參與配電網(wǎng)調(diào)壓的過程
4.5G基站的調(diào)壓效果如何？
本文設(shè)置了3種場(chǎng)景（其中場(chǎng)景3為考慮5G基站的場(chǎng)景）驗(yàn)證5G基站的經(jīng)濟(jì)性和調(diào)壓效果，并對(duì)比了3種激勵(lì)方案（其中方案1為本文所提策略）下的5G基站調(diào)壓的經(jīng)濟(jì)性。結(jié)果如下：
1）5G基站的備用電池能以更低的調(diào)壓成本達(dá)到與傳統(tǒng)儲(chǔ)能同樣的調(diào)壓效果（如圖4所示），這意味著5G基站的備用電池是配電網(wǎng)中極具前景的靈活性調(diào)壓資源；
2）所提激勵(lì)方案能保證5G運(yùn)營(yíng)商與配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商同時(shí)實(shí)現(xiàn)正收益（如圖5所示），這表明兩者具備實(shí)現(xiàn)互利共贏、高效互動(dòng)的途徑。
(a)
(b)
圖4 5G基站參與配電網(wǎng)調(diào)壓的經(jīng)濟(jì)性和效果 (a) 經(jīng)濟(jì)性 (b) 調(diào)壓效果
圖5 不同激勵(lì)方案的對(duì)比
