“对(duì)于普通(tōng)老百姓的认(rèn)识来说,5G的应用可能(néng)就是(shì)网速更快(kuài),看视(shì)频更(gèng)顺(shùn)畅(chàng),但如果5G仅限于这些应用,那(nà)就太浪费了。”
中国移(yí)动通信集团设计院有(yǒu)限公司信(xìn)息能(néng)源(yuán)所所长(zhǎng)马雁序在(zài)多个场合强调,5G网(wǎng)络主(zhǔ)要为工业(yè)服务,其中就包括能源系统(tǒng)中(zhōng)的储能。
中国产业(yè)信息网数(shù)据显示(shì),2019年我国新增5G基站13万个,相应新增储(chǔ)能需求约为(wéi)1.9~3.1吉瓦时。
另(lìng)据日前发布(bù)的《2020储(chǔ)能产业应用研究报告》(以下简称《报(bào)告》),预计今年年底我(wǒ)国5G基(jī)站(zhàn)数量将超(chāo)过(guò)60万个(gè)。
“预(yù)计2020年底(dǐ),5G基站带来的备用(yòng)电源(yuán)储能(néng)需求(qiú)约为10亿瓦时/年级别。”中国化学与物理电源协会储能应(yīng)用分会产业政策研究中(zhōng)心副主任、教(jiāo)授级高工江卫良表(biǎo)示(shì)。
功耗为4G的3~4倍
5G网(wǎng)络(luò)作为(wéi)下一代经济(jì)增长点(diǎn),备(bèi)受世界各(gè)国重视。
在(zài)近日举行的5G创新(xīn)发展高峰论坛(tán)上,中国移动研究院副院长(zhǎng)黄宇红(hóng)介绍,目(mù)前全球(qiú)已有超过100个运营商使用5G网(wǎng)络,其中中国的贡献巨大。
即(jí)使在疫情期(qī)间,仅(jǐn)中国(guó)移动就在全国340个城(chéng)市建成超(chāo)过30万(wàn)个5G基站,并计划在年底达到35万个(gè)。
“随着5G基站建设速度加快,我国(guó)至少需要新建或(huò)改造1438万(wàn)个(gè)基站。”专家表示,基站本(běn)身可以存储低谷(gǔ)电,所以5G基(jī)站也是重要(yào)的储(chǔ)能装置。
5G具有高宽带、高流(liú)量和高发射功率等特(tè)点,同时(shí)收发通道数明(míng)显增加,但(dàn)这也(yě)导致其功耗的增加。据统(tǒng)计,5G设备的功耗为(wéi)同配(pèi)置(zhì)4G的3~4倍。
也就是说(shuō),以(yǐ)4G时代基站能效水平来运(yùn)行5G网络(luò),能源浪(làng)费将(jiāng)翻倍。
根据(jù)《报告》,由于(yú)现网叠加(jiā)5G建(jiàn)设,现(xiàn)网站点主要面临供电容(róng)量不足的问题,导致90%存量电源需扩容改造(zào),投入(rù)高、工期(qī)长(zhǎng);而对于新建(jiàn)站点(diǎn),也面临选(xuǎn)址、市电(diàn)引(yǐn)入、安装(zhuāng)工程等费用高的(de)问题,其占建设(shè)费用的90%以上(shàng)。
江卫良表示,在2G、3G、4G时代,站(zhàn)点电源以被动(dòng)响应(yīng)为主,缺乏主动规划,导(dǎo)致多套(tào)电(diàn)源叠(dié)加建设,电源、配电、空间不匹配,系(xì)统(tǒng)运行效率低,多套电(diàn)源运行维护工作大(dà)等问题。
“若5G时代(dài)仍延续(xù)传统(tǒng)建设方案,将带来大量基础设施(shī)改(gǎi)造和资源闲置(zhì)浪(làng)费。”
与此同时,面对5G网络(luò)海量站点,目前大多数运营(yíng)商每站年均运维(wéi)成本从(cóng)数万元到(dào)几十万元人民币不等。如(rú)果采用(yòng)传统的运(yùn)维方式,依(yī)赖人工(gōng)上站维护(hù),成本将(jiāng)极大增加。
5G基站建设的另一个痛(tòng)点来(lái)自于电(diàn)源支持(chí)多。
“一(yī)个站内有2G、3G、4G、5G不同的系统,2G、3G并(bìng)不是我国(guó)主导的,主(zhǔ)要购买外国设备,一个国家(jiā)设备一个(gè)样(yàng),供(gòng)电很复杂。”更令马雁(yàn)序担忧的是,基(jī)站的空间没有(yǒu)了,无法增(zēng)加新的设备(bèi),而机房的承重也不够。
因此,对(duì)于5G基(jī)站(zhàn)而(ér)言,如何提高供电方案能效水平、控制成本迫在眉睫。
磷酸铁(tiě)锂(lǐ)电(diàn)池受欢(huān)迎
目(mù)前基站蓄电池主要有铅酸电(diàn)池和锂电池两种类(lèi)型,前者(zhě)体积大、重量重,对(duì)机房(fáng)空(kōng)间和载(zǎi)重要求高,正逐步被体积(jī)小、重量(liàng)轻的锂(lǐ)电池(chí)所替代。磷(lín)酸铁锂电池因其安装成本低、使用寿命长等特点备受欢(huān)迎,并且(qiě)已经应用(yòng)于实践(jiàn)。
更为关键的是,磷酸铁锂电池充放(fàng)电次数可达3500~5000次;能(néng)量(liàng)密度可(kě)达到100~110瓦时(shí)/千克,皆高(gāo)于(yú)铅蓄电池。
中国铁塔股份有限公司2020年以来(lái)已在20个省市发布了24项招(zhāo)标通知,总预算(suàn)超过8945万(wàn)元,多项招标要(yào)求采购磷酸铁锂电池(chí)。中国(guó)移(yí)动通信集团(tuán)有限公司(sī)在(zài)2020年3月初也发布(bù)了1.95吉瓦时磷酸铁锂电池的采购订单。
北(běi)方工(gōng)业大学储能技术工程研究中心教授李建林等(děng)人(rén)撰文介绍,锂电池在(zài)4G时代应用于(yú)运营站点储能(néng)系统(tǒng),但5G时代通信基站的环境更加复(fù)杂,对储能(néng)系统的要求更为(wéi)苛刻。
柔性(xìng)、智能、高效是关键
《中国科学报》采(cǎi)访时了解到,基于(yú)“柔性、智(zhì)能、高效”设(shè)计理念,业界提出“融合(hé)发展、动态匹配(pèi)”的智(zhì)能数字供电技术(shù),具体表(biǎo)现在多能源(yuán)融合发展(zhǎn)、电(diàn)源设备数(shù)字化和电(diàn)池设备智能(néng)化。
以多能源融(róng)合发展(zhǎn)为(wéi)例(lì),江卫良表示,可以将市电(diàn)、新能源、存量电源等多路能源整合到(dào)一套系(xì)统,实现对能源输入智能调度,优先利(lì)用新能源及低(dī)成本能源;同时接(jiē)入存量电源余量(liàng),平(píng)滑演进,提(tí)升资源利用率,降低建设(shè)投资。
而在输出配电方(fāng)面,可考虑实现多电压等级智能(néng)输出,匹配业务设(shè)备供电(diàn)需求,按需配置,灵活扩展。
中(zhōng)国移(yí)动(dòng)设计院自主(zhǔ)研发的5G基(jī)站一体(tǐ)化(huà)能源柜是(shì)一(yī)种智能数字(zì)能源产品。
据悉(xī),该产品主要由智能(néng)多输(shū)入多输(shū)出(chū)电源单元、智能锂电池单(dān)元和机柜(guì)组成(chéng),可实(shí)现能源多(duō)输入、多输出,支(zhī)持新旧电源并机输出,有效解(jiě)决(jué)供(gòng)电容量不足(zú)等问题。
“产品具有免市电改造、免电源改造和免(miǎn)电(diàn)池改造的特点。”马雁序说,“例如,原来(lái)一个基站建设需要各个厂家(jiā)设备到(dào)位以后,施(shī)工队在现(xiàn)场(chǎng)安(ān)装接电路(lù)和(hé)电(diàn)线,一个基站的(de)供电设备安装时间一般需要2~3天,而现(xiàn)在一体化能(néng)源柜仅需两三个小时(shí)。”
值得一提的是(shì),与传统建设方案相比(bǐ),采用(yòng)5G基站一体化能源柜(guì),能将改造周(zhōu)期缩短约(yuē)90%、资本性支出降低30%~40%,整站能效提(tí)升8%~17%。
据悉,中国移动设计院持续积(jī)极拓(tuò)展港(gǎng)澳台及海外多元化市场,在前(qián)不久中国移动召开的iConnect Week全球(qiú)运营商线上(shàng)研讨会后,南(nán)非、泰国、阿联酋等海外客(kè)户已表达明确购买意向,泰(tài)国甚至已开始按照运营商True的要求进行(háng)采购前的设备测试。