考虑5G基站备用储能调度潜力的主动配电网电压优化
DOI: 10.35833/MPCE.2022.000453
作 者 周亦尧 王强钢 邹尧 池源 周念成 张雪飞
1.5G基站为什么要参与配电网调压？
1) 5G基站的备用储能具有冗余容量：5G基站配备了充足的备用电池以确保其99.999%的用电可靠性。然而，基站休眠、功放调压等成熟的主动能效管理技术降低了5G基站对备用电池的容量需求，这使5G基站的备用电池存在冗余容量。
2) 5G运营商具有降低运营成本的需求：5G基站的数量需要达到4G基站的3-4倍，才能达到相同的信号覆盖效果，显著增加了运营商的成本。充分利用备用电池的冗余容量为配电网提供辅助服务能为运营商带来额外收入。
2.5G基站备用电池的可调度容量有多大？
电池的最小备用容量取决于5G基站的最大供电中断时间和功率负载曲线。基站的供电中断时间不受区域属性影响，但用电负荷具有显著的时空特征（潮汐效应）。如图1所示，评估5G基站备用电池的可调度容量主要有3个步骤。
图1 5G基站备用电池可调度容量评估系统
1) 数据采集：收集不同类型区域(住宅区、商业区和办公区)的历史热力图数据，并计算历史人群聚集数据。
2) 数据预测：考虑区域属性、工作日属性的差异训练不同的神经网络模型预测人群聚集度。
3) 数据评估：根据预测的人群聚集度计算5G基站的电力负荷，并根据5G基站的可靠性指标和电池可靠率设定最大停电时间，进而计算5G基站备用电池的可调度容量。
3.如何实现5G运营商与配电网运营商共赢？
对于5G运营商而言，5G基站需在保证自身用电可靠性的前提下为配电网提供调压服务，同时5G运营商获得的补偿应大于备用电池参与调压产生的退化成本；对于配电网运营商而言，配电网调度5G基站备用电池的成本应不大于调度传统储能资源的成本。基于这两条原则，我们得到了对5G基站备用电池补偿价格的可行区域（如图2的Zone 1）。
图2 5G运营商与配电网运营商的共赢策略分析
在该区域内制定对5G基站备用电池的激励政策能实现5G运营商与配电网运营商共赢。
图3展示了5G基站备用电池参与配电网调压的过程，其本质为备用电池可调度容量评估系统、5G运营商及配电网运营商三者的协调互动过程。评估系统将5G基站备用电池的评估信息传递给5G运营商及配电网运营商，5G运营商根据评估信息决定是否参与配电网调压，配电网运营商根据相关信息制定能使两者共赢的补偿策略。
图3 5G基站参与配电网调压的过程
4.5G基站的调压效果如何？
本文设置了3种场景（其中场景3为考虑5G基站的场景）验证5G基站的经济性和调压效果，并对比了3种激励方案（其中方案1为本文所提策略）下的5G基站调压的经济性。结果如下：
1）5G基站的备用电池能以更低的调压成本达到与传统储能同样的调压效果（如图4所示），这意味着5G基站的备用电池是配电网中极具前景的灵活性调压资源；
2）所提激励方案能保证5G运营商与配电网运营商同时实现正收益（如图5所示），这表明两者具备实现互利共赢、高效互动的途径。
(a)
(b)
图4 5G基站参与配电网调压的经济性和效果 (a) 经济性 (b) 调压效果
图5 不同激励方案的对比
