中国铁塔陈东旭:通信基站储能的技术路线

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“2024全国通信储能高峰论坛”于2024年3月29日在深圳圆满召开,由中国电池工业协会主办,中国电池工业协会储能分会、时代储能网承办。中国铁塔股份有限公司新能源重点实验室的陈东旭演讲中表示:“中国铁塔5G基站全年能耗达到了400亿度,相当于海南省全年的用电量,全网的电池容量约40-50GWh,看好光、储、备一体化与虚拟电厂结合方案,通信储能未来可期”。演讲全文内容整理如下:

国家“十四五”新型储能发展实施方案,明确将5G基站、大数据中心、工业园区纳入到新型储能的方案中,通信储能面临的机遇和挑战并存。当下没有大规模推广,主要存在几个问题:

第一回收期长。据测算,全国回收期大部分约6-10年。固定资产收益率较低,按回收期10年测算,如果中间故障率过高,可能都无法回收成本。

第二电价政策影响较大。现阶段,电价属于一省一策或者一市一策,甚至有些县执行的政策都不一样,分省、分区的定价,地域差异性比较大,电价调整的周期存在很多不确定性。我们曾经在很多地方做过储能,当年算收益是可以的,但是第二年政策就调整了,把峰谷电价调没了。

第三电池循环的不确定性因素。电池循环寿命具有不确定性,电池日历寿命也具有很大不确定性。

第四安全生产压力比较大。从通信行业来讲,从电信湖南大楼着火之后,安全形势就非常严峻,每次安全调查考核非常严格,电池的集中存放、热失控等等的问题,对电池尤其是锂电池的管理非常严格,还有建设、运营中的安全生产责任比较大。

 

全国主要省份每个地区的策略不太一样,电价差异比较多,统一的政策是做不出来的,基于大工业电价的,浙江是有6-7类的电价模式。这里总结的是7到8月份各省的电价差异,峰谷电价差比较大的,例如,甘肃和东部地区是不一样的,长三角、珠三角大部分在上午有一个峰值,下午有一个尖峰值或者一个谷值,最高的是新疆地区峰谷价差达到了1.9元,新疆晚上的电价是0.1元,大部分地区峰谷价差只有6毛左右。

 

对比基站用储能电池:

铅酸电池,循环寿命低、工作温度范围也比较窄,只有15-30度,充放电效率也比较低,只有0.3C,有些5G基站提出需1小时备电,是做不了储能的;

 

磷酸铁锂电池,它的好处就是支持大电流放电,还有SOC、SOH、SOP都是可视化的管理,但是它的安全性问题比较大,大家对它不是很放心,经常发生一些冒烟的现象;

 

钠电池,全国现在用得比较多的是层状氧化物的钠电池,它的工作电压范围比较宽,1.5-4V,跟现有的电器设备不太匹配。循环寿命目前号称很高,但是真正的测试数据不是很多,大家测的都是电芯级的,没有测整组的。在倍率性、智能化管控方面跟磷酸铁锂差不多,能量密度适中,处于磷酸铁锂和铅酸电池之间。综合考量认为磷酸铁锂电池比较适合基站储能。

 

中国铁塔在储能领域的独特优势,一是持续的电力消纳能力,现在大部分的基站的功耗在4-6千瓦,全年总用电量达到了400亿度,相当于海南省全年的用电量,全网的电池容量约40-50GWh;二是专业的建设运维能力。有专业的建设、维护队伍;三是有完善的基础配套设施,交流、直流、空调、监控等基础设施完备;四是有一体化的业务支撑平台,铁塔成立以来就在全国做集中的监控平台,对全国各个地方的基站情况了如指掌;五是点多面广的站址资源,在全国有210万个站址资源,分布式部署能力是比较强的。

 

基站储能有多种方案。48V 直流储能投入相对较少,可延长备电时长,可靠性强,系统简单,投资低,回收期短,站的搬迁较容易。48V 交流方案负载率低,占地面积大,存在消防问题。380V 交流侧储能可增加空调负载,提升负载利用率,可安装在机房外,对机房空间要求低,安全事故影响范围小。但是这个方案也有一个问题,PCS能量转化效率低,系统损耗大。普遍的PCS能量转化效率在93%到95%,整流和逆变的效率是不太一样的,我们综合测算一下,采用PCS的方案,整体转换效率在82%到83%,如果用开放电源直流侧叠加的可能在87%到88%,相差了五六个百分点,这是纯粹的电能损耗,并不是电价差,不是我们通过5~6%的储能收益就能挣回来的。整体转换效率在 82%-83%,市电停电后空调需停机,恢复市电时启动电流大,初期成本高,回收周期长。

 

基站储能的成本主要包括电池成本、控制器成本、财务成本、维护成本和机柜成本。财务成本和维护成本较高,需纳入考虑。按照基站储能试点的分析,除了不同地区峰谷价差,不同的基站配不同组数的电池,它的收益率是不一样的,每个基站都要测算。例如浙江配50A的基站,配两组的效益是最好的,配到第三组的时候效益反而下降了,因为没有办法完全消纳储的电。

 

现阶段基站储能的经验表明,储备一体模式较优,负载较大的基站更适合做储能,尖峰电价地区应考虑尖峰时段控制策略。新建站条件更佳。储备一体的效益明显好于储备分离方案,储能循环到80%,剩下20%用来做备电,备电会削减储能的成本。

 

未来展望包括光、储、备一体化方案,与虚拟电厂结合,推动新型储能技术装备的研发应用,以及加强产业协同发展,建议加强产业链上下游合作,建立产业链信息共享机制,加强人才培养,推动产业链协同发展。

2024年4月1日 16:42
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