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北方工业大学周京华：高压直流远供技术，实现零碳5G基站
发布时间：
2024-04-07 00:00
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概要：
工业和信息化部近日发布数据显示，截至2024年2月末，全国5G基站总数达350.9万个，5G应用在工业领域深入推广，数字技术与实体经济融合进一步提速。然而，5G采用的是大规模天线、超密集组网、高频通讯等关键技术使5G基站性能大幅提升，但也使功耗增加，站点数倍增，供电需求发 首页头条要闻
工业和信息化部近日发布数据显示，截至2024年2月末，全国5G基站总数达350.9万个，5G应用在工业领域深入推广，数字技术与实体经济融合进一步提速。然而，5G采用的是大规模天线、超密集组网、高频通讯等关键技术使5G基站性能大幅提升，但也使功耗增加，站点数倍增，供电需求发生变化。北方工业大学周京华教授在2024全国通信储能高峰论坛讲到。
论坛上，周京华教授重点介绍了5G基站高压直流远供关键技术与经济模式及对基站供电趋势的展望。
具体来说，5G基站的运行是在一个5G基站的供电架构下进行的，主要有两种架构，一是基站附近市电充足，可以就近供电；二是基站附近市电不足的情况下，就需要风光互补发电、高压交流远供和高压直流远供。
针对一些需要远距离供电的场景，采用高压直流远供有着一些优势：远供优势。解决了当地的市电供电困难问题，易于实现集中供电、集中备电、集中管理。高压优势。减少线缆传输损耗、降低线缆铺设成本，避免电压过低导致电池产生宕机现象，提升电池备电时间和使用寿命。直流优势。无感抗和容抗等无功损耗，提升效率，还可降低线缆铺设成本等。
在5G基站应用中，高压直流远供的关键技术和经济模式如下：
首先，高压直流远供关键技术上，根据相关国标的要求，对局端电源提出并机扩容、模块容量、输出电压的范围、稳压精度、负载率等等方面的具体要求，对远端电源还有模块容量、远端电压温度、远端电源的散热标准也提出要求。
高压直流远供局端电源：在输入电压上、下限值时，输出电压600-750V可调，输出电压范围宽；全输出电压范围，均要实现最大流输出；局端电源推荐使用移相全桥拓扑结构。同时，还要解决在局端电源向远端供电输出功率大、个数多的问题，解决局端多机并联。
远端电源与AAU负载连接，AAU功率随不同业务负荷波动明显，AAU业务负荷率大部分时间在50%~75%之间；LLC拓扑结构在50%~75%负载时，电能变换效率较高。远端电源推荐使用LLC拓扑结构。
其次，高压直流远供具备了实现经济运行的物理基础。
一是削峰填谷储能方式。在供电系统正常运行时，大容量的备电电池处于闲置状态，电池利用率低，可以提供储能基础。高压直流远供方案包含电池充放电双向 DC/DC 变换器设备，电池管理系统，具备电能变换及电池管理的基础设备。
以北京2023年10月份峰谷电价为例进行分析，在电价低谷时段为电池充电，在基站负荷高峰时段使用电池放电，减少高峰重合时段使用电网电量，运行削峰填谷模式，实现差价收入，减小了用电成本。
二是智能削峰。无需对变压器增容，在用电高峰实现了原有负荷及新建5G负荷供电，减少增容变压器的投资。具体经济方案选择要根据市电缺口大小、历史停电频次、基站保障级别、机房安装条件等因素确定。
5G基站供电趋势与展望
在“双碳”目标和绿色供电的需求下，周京华指出，基于高压直流远供能实现远距离供电特点及集中供电等优势，对于取电困难的5G基站可采用高压直流远供方式。
随着 “碳中和、碳达峰”战略目标的提出，新能源将大规模应用，新能源直流微网未来可以为5G基站供电。
通过接入直流微电网，可以利用灵活的电池资源，解决新能源的不确定性，参与微网的需求响应与直流微网互动，进一步降低用电成本。
在多个基站接入直流微网，通过网格化的管理，实现备电资源共享，基站之间相互支撑，进一步减少单个基站的电池容量配置，降低基站建设投资，实现零碳的5G基站供电。
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