考慮5G基站備用儲能調度潛力的主動配電網(wǎng)電壓優(yōu)化
DOI: 10.35833/MPCE.2022.000453
作 者 周亦堯 王強鋼 鄒堯 池源 周念成 張雪飛
1.5G基站為什么要參與配電網(wǎng)調壓？
1) 5G基站的備用儲能具有冗余容量：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、功放調壓等成熟的主動能效管理技術降低了5G基站對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運營商具有降低運營成本的需求：5G基站的數(shù)量需要達到4G基站的3-4倍，才能達到相同的信號覆蓋效果，顯著增加了運營商的成本。充分利用備用電池的冗余容量為配電網(wǎng)提供輔助服務能為運營商帶來額外收入。
2.5G基站備用電池的可調度容量有多大？
電池的最小備用容量取決于5G基站的最大供電中斷時間和功率負載曲線?；镜墓╇娭袛鄷r間不受區(qū)域屬性影響，但用電負荷具有顯著的時空特征（潮汐效應）。如圖1所示，評估5G基站備用電池的可調度容量主要有3個步驟。
圖1 5G基站備用電池可調度容量評估系統(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)，并計算歷史人群聚集數(shù)據(jù)。
2) 數(shù)據(jù)預測：考慮區(qū)域屬性、工作日屬性的差異訓練不同的神經(jīng)網(wǎng)絡模型預測人群聚集度。
3) 數(shù)據(jù)評估：根據(jù)預測的人群聚集度計算5G基站的電力負荷，并根據(jù)5G基站的可靠性指標和電池可靠率設定最大停電時間，進而計算5G基站備用電池的可調度容量。
3.如何實現(xiàn)5G運營商與配電網(wǎng)運營商共贏？
對于5G運營商而言，5G基站需在保證自身用電可靠性的前提下為配電網(wǎng)提供調壓服務，同時5G運營商獲得的補償應大于備用電池參與調壓產生的退化成本；對于配電網(wǎng)運營商而言，配電網(wǎng)調度5G基站備用電池的成本應不大于調度傳統(tǒng)儲能資源的成本。基于這兩條原則，我們得到了對5G基站備用電池補償價格的可行區(qū)域（如圖2的Zone 1）。
圖2 5G運營商與配電網(wǎng)運營商的共贏策略分析
在該區(qū)域內制定對5G基站備用電池的激勵政策能實現(xiàn)5G運營商與配電網(wǎng)運營商共贏。
圖3展示了5G基站備用電池參與配電網(wǎng)調壓的過程，其本質為備用電池可調度容量評估系統(tǒng)、5G運營商及配電網(wǎng)運營商三者的協(xié)調互動過程。評估系統(tǒng)將5G基站備用電池的評估信息傳遞給5G運營商及配電網(wǎng)運營商，5G運營商根據(jù)評估信息決定是否參與配電網(wǎng)調壓，配電網(wǎng)運營商根據(jù)相關信息制定能使兩者共贏的補償策略。
圖3 5G基站參與配電網(wǎng)調壓的過程
4.5G基站的調壓效果如何？
本文設置了3種場景（其中場景3為考慮5G基站的場景）驗證5G基站的經(jīng)濟性和調壓效果，并對比了3種激勵方案（其中方案1為本文所提策略）下的5G基站調壓的經(jīng)濟性。結果如下：
1）5G基站的備用電池能以更低的調壓成本達到與傳統(tǒng)儲能同樣的調壓效果（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壓資源；
2）所提激勵方案能保證5G運營商與配電網(wǎng)運營商同時實現(xiàn)正收益（如圖5所示），這表明兩者具備實現(xiàn)互利共贏、高效互動的途徑。
(a)
(b)
圖4 5G基站參與配電網(wǎng)調壓的經(jīng)濟性和效果 (a) 經(jīng)濟性 (b) 調壓效果
圖5 不同激勵方案的對比
