通信基站供电保障及电费优化控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种通信基站供电保障及电费优化控制系统及方法，包括新能源供电单元、整流模块、储能单元、基站负载、直流负载、双向电度表、空调、智能配电单元、中央控制器、直流母线，通过储能单元的储能作用，结合不同时间的电价区段，将新能源供电单元所发出的电能进行时间上的平移，并将空调作为可平移负载加以控制，仅仅在电价低谷时段利用市电供电，所发出的电能在超过负载需求时回馈电网，节约通信基站的电费和运营成本。本发明专利技术从移动通信基站节能增效、利用创新技术降低企业运营成本的角度出发，针对基站运行维护过程中实际发生的综合成本的具体情况，利用现有铁塔基站屋顶资源，提出建设通信基站与新能源相结合的供电项目及控制方法，以达到降低通信基站运行维护成本，提高综合收益，更好的保证通信基站低成本稳定运行。

Communication base station power supply guarantee and electricity fee optimization control system and method

The invention discloses a system and method of power supply support and electricity cost optimization control of communication base station, including new energy supply unit, rectifier module, energy storage unit, base station load, DC load, two-way kilowatt hour meter, air conditioning, intelligent distribution unit, central controller, DC bus, and the energy storage function of energy storage unit. At different time, the electric energy of the power supply unit is shifted in time, and the air conditioning is controlled as a portable load, and the power supply is used only in the low price period of the electricity price. The electricity generated by the power supply is fed back to the power grid when it exceeds the load demand, and the electricity and operation costs of the communication base station are concerned. From the angle of energy saving and increasing efficiency of mobile communication base station and using innovation technology to reduce the operation cost of the enterprise, in view of the actual situation of the actual comprehensive cost during the operation and maintenance of the base station, using the existing roof resources of the existing tower base station, this paper proposes the construction of the power supply project and the control method combining the communication base station and the new energy source. In order to reduce the cost of operation and maintenance of communication base stations, improve the comprehensive income, and better ensure the low cost and stable operation of communication base stations.

【技术实现步骤摘要】
通信基站供电保障及电费优化控制系统及方法
本专利技术涉及一种通信基站供电保障及电费优化控制系统及方法，属于移动通信基站与新能源发电

技术介绍
据市场调查资料分析，目前通讯基站所用的供电系统多为电网提供的市电，经过整流和DC/DC变换即开关电源向通讯模块供电。随着节能减排力度的逐渐加大，通讯基站的节能减排日益受到人们的重视，风光互补独立供电系统在这一领域发挥了非常重要的作用。太阳是地球上能源的主要来源，太阳照射着地球的每一片土地。风能是太阳能在地球表面的另外一种表现形式，由于地球表面的不同形态(如沙土地面、植被地面和水面)对太阳光照的吸热系数不同，在地球表面形成温差，地表空气的温度不同形成空气对流而产生风能。因此，太阳能与风能在时间上和地域上天然具有很强的互补性。太阳能和风能在时间上的互补性使风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性，风光互补发电系统是资源条件较好的独立供电系统。因此风光市电互补发电系统具有良好的可推广性。但是这种供电方式存在许多问题，因为风能和太阳能都是非常不稳定的，为了提高供电可靠性，就需要加大风力发电设备和太阳能电池的额定容量，同时还要增加蓄电池的容量。即使这样，在极端情况下，例如长时间阴天无风条件下，仍然无法保证供电的稳定与可靠。为了更好地实现通讯基站节能减排指标，同时保证系统可靠稳定的运行，新能源与市电互补供电系统应运而生。这样可以充分利用通讯基站现有设备实现清洁能源的高效利用，同时由于市电能够可靠地避免因气象条件引起的供电不足的问题，无论是风力发电系统、太阳能发电系统，还是储能装置的容量均可以大幅度降低。在实际应用当中，需要优先利用清洁能源，只有当清洁能源不足以供给的时候市电自动补充，实现一种自适应供电，并且在清洁能源所发电量高于负载用电量时可以方向输送到电网，在节能减排的同时，降低成本，创造收益。移动通信基站在运营过程中最主要的成本就是电费。中国专利201710743433.X公开了一种光储联合发电系统，包括光伏装置和储能装置；光伏装置连接电网，用于将太阳能转化为与电网频率和相位相同的交流电输送至电网；储能装置连接电网，具有充电模式和放电模式；当储能装置处于充电模式时，储能装置从电网中获取交流电，并将电网的交流电转换为直流电进行存储；当储能装置处于放电模式时，储能装置将自身存储的直流电转换为与电网频率和相位相同的交流电，输送至电网；储能装置还连接光伏装置，用于对光伏装置以及电网的工作状态进行监控，根据监控结果切换自身的工作模式。该系统可以在用电高峰期配合电网一起发电，向电网输送与电网频率、相位相同的电能，在用电谷期将电网的电能储存在储能装置中，达到平滑光伏输出功率、削峰填谷目的，保证电网稳定运行和供用电平衡。其中储能装置还可以跟踪用电负荷情况，保证用电功率小于最大需量，实现需量电费管理。移动通信基站的负载用电量波动很小，所以仅仅是根据用电量进行需量电费管理，效果是有限的，而且电网负荷的削峰填谷不能对移动基站自身负荷进行平移，因此要节约移动基站的运行成本，或者作为其他用户为了降低电费，就需要更加切合实际的控制系统和控制策略来实现这一降低电费的目标。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的缺陷，提出了一种通信基站供电保障及电费优化控制系统，从移动通信基站节能增效、利用创新技术降低企业运营成本的角度出发，针对基站运行维护过程中实际发生的综合成本的具体情况，利用现有铁塔基站屋顶资源，提出建设通信基站与新能源相结合的供电项目，以达到降低通信基站运行维护成本，提高综合收益，更好的保证通信基站低成本稳定运行。本专利技术采取的技术方案为：通信基站供电保障及电费优化控制系统，包括新能源供电单元、整流模块、储能单元、基站负载、直流负载、双向电度表、空调、智能配电单元、中央控制器、直流母线，通过储能单元的储能作用，结合不同时间的电价区段，将新能源供电单元所发出的电能进行时间上的平移，并将空调作为可平移负载加以控制，仅仅在电价低谷时段利用市电供电，所发出的电能在超过负载需求时回馈电网，节约通信基站的电费和运营成本；所述新能源供电单元、整流模块、双向电度表、空调与智能配电单元电连接，整流模块另一端通过电连接连接在直流母线上，直流母线为储能单元、基站负载、直流负载提供电能。所述储能单元包括锂电池、锂电池双向控制器、基站铅酸蓄电池；所述中央控制器含有数字处理芯片，通过信号线与新能源供电单元、智能配电单元、整流模块、锂电池双向控制器、空调、基站铅酸蓄电池、基站负载、直流负载连接，实时监控新能源供电单元、整流模块、锂电池、空调、基站负载、直流负载和基站铅酸蓄电池的工作状态；所述新能源供电单元包括太阳能组件、风机、太阳能控制器、风能控制器、电度表，太阳能组件与太阳能控制器电连接，风机与风能控制器电连接，太阳能控制器和风能控制器通过电度表与智能配电单元连接。所述智能配电单元包括一号固态功率控制器、二号固态功率控制器、三号固态功率控制器、四号固态功率控制器、交流母线，固态功率控制器与交流母线电连接，与中央控制器一起实现多种能源的优化供配电；新能源供电单元的太阳能控制器、风能控制器通过电度表和一号固态功率控制器接入交流母线，市电通过双向电度表和二号固态功率控制器接入交流母线，空调、整流模块分别通过三号固态功率控制器、四号固态功率控制器与交流母线相连。所述锂电池双向控制器为双向DC/DC变换器；所述整流模块带有功率因数校正单元。所述直流母线与整流模块、锂电池双向控制器、基站负载、直流负载、基站铅酸蓄电池相连，锂电池通锂电池双向控制器连接在直流母线上，进行电能平移控制，基站铅酸蓄电池用于后备电源，整流模块仅仅在市电低谷电价时段利用市电向直流母线供电。所述储能单元梯级利用锂电池进行主要的电能平移控制，进一步降低基站建设成本，基站铅酸蓄电池通常工作在浮充状态，提高电池寿命，仅在应急情况下由基站铅酸蓄电池向重要负载供电。所述的通信基站供电保障及电费优化控制系统,结合通信基站负荷情况，其电费优化控制方法包括新能源和储能单元供电控制策略、市电供电控制策略、空调控制策略。其中新能源和储能单元供电控制策略仅在低谷电价时接入市电，包括以下步骤：A-1：低谷电价时(24点-8点)，无太阳能接入，如果有风能接入，则优先利用风能，中央控制器开启一号固态功率控制器和四号固态功率控制器，风能通过整流模块向直流母线输送电能，多余电能反向输送给市电电网；风能不足时，中央控制器开启二号固态功率控制器接入市电，风能和市电一起通过整流模块向直流母线供电；中央控制器开启锂电池双向控制器，锂电池和基站铅酸蓄电池通过直流母线进行充电；A-2：高峰电价时(8点-12点)，有太阳能接入，如果有风能接入，则新能源供电单元控制由太阳能和风能一起通过智能配电单元和整流模块向直流母线输送电能，这时中央控制器开启一号固态功率控制器和四号固态功率控制器；如果新能源不足，则同时控制锂电池双向控制器使锂电池向直流母线输送电能，共同向基站负载和其他直流负载供电；如果新能源发电量超过负载需求，中央控制器开启二号固态功率控制器，将多余电能反向输送给市电电网，并且同时控制锂电池双向控制器给锂电池充电；这一过程不利用市电；A-3：平段电价时(12点-18点)，有太阳能接入，如果本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.通信基站供电保障及电费优化控制系统，包括新能源供电单元(1)、整流模块(2)、储能单元(3)、基站负载(4)、直流负载(5)、双向电度表(6)、空调(7)，其特征在于，还包括智能配电单元(8)、中央控制器(9)、直流母线(10)，通过储能单元(3)的储能作用，结合不同时间的电价区段，将新能源供电单元(1)所发出的电能进行时间上的平移，并将空调(7)作为可平移负载加以控制，仅仅在电价低谷时段利用市电供电，所发出的电能在超过负载需求时回馈电网，节约通信基站的电费和运营成本；所述新能源供电单元(1)、整流模块(2)、双向电度表(6)、空调(7)与智能配电单元(8)电连接，整流模块(2)另一端通过电连接连接在直流母线(10)上，直流母线(10)为储能单元(3)、基站负载(4)、直流负载(5)提供电能。

【技术特征摘要】
1.通信基站供电保障及电费优化控制系统，包括新能源供电单元(1)、整流模块(2)、储能单元(3)、基站负载(4)、直流负载(5)、双向电度表(6)、空调(7)，其特征在于，还包括智能配电单元(8)、中央控制器(9)、直流母线(10)，通过储能单元(3)的储能作用，结合不同时间的电价区段，将新能源供电单元(1)所发出的电能进行时间上的平移，并将空调(7)作为可平移负载加以控制，仅仅在电价低谷时段利用市电供电，所发出的电能在超过负载需求时回馈电网，节约通信基站的电费和运营成本；所述新能源供电单元(1)、整流模块(2)、双向电度表(6)、空调(7)与智能配电单元(8)电连接，整流模块(2)另一端通过电连接连接在直流母线(10)上，直流母线(10)为储能单元(3)、基站负载(4)、直流负载(5)提供电能。2.如权利要求1所述的通信基站供电保障及电费优化控制系统，其特征在于，所述储能单元(3)包括锂电池(11)、锂电池双向控制器(12)、基站铅酸蓄电池(13)；所述中央控制器(9)含有数字处理芯片，通过信号线(14)与新能源供电单元(1)、智能配电单元(8)、整流模块(2)、锂电池双向控制器(12)、空调(7)、基站铅酸蓄电池(13)、基站负载(4)、直流负载(5)连接，实时监控新能源供电单元(1)、整流模块(2)、锂电池(11)、空调(7)、基站负载(4)、直流负载(5)和基站铅酸蓄电池(13)的工作状态；所述新能源供电单元(1)包括太阳能组件(15)、风机(16)、太阳能控制器(17)、风能控制器(18)、电度表(19)，太阳能组件(15)与太阳能控制器(17)电连接，风机(16)与风能控制器(18)电连接，太阳能控制器(17)和风能控制器(18)通过电度表(19)与智能配电单元(8)连接。3.如权利要求1所述的通信基站供电保障及电费优化控制系统，其特征在于，所述智能配电单元(8)包括一号固态功率控制器(20)、二号固态功率控制器(21)、三号固态功率控制器(22)、四号固态功率控制器(23)、交流母线(24)，固态功率控制器与交流母线(24)电连接，与中央控制器(9)一起实现多种能源的优化供配电；新能源供电单元(1)的太阳能控制器(17)、风能控制器(18)通过电度表(19)和一号固态功率控制器(20)接入交流母线(24)，市电通过双向电度表(6)和二号固态功率控制器(21)接入交流母线(24)，空调(7)、整流模块(2)分别通过三号固态功率控制器(22)、四号固态功率控制器(23)与交流母线(24)相连。4.如权利要求1所述的通信基站供电保障及电费优化控制系统，其特征在于，所述锂电池双向控制器(12)为双向DC/DC变换器；所述整流模块(2)带有功率因数校正单元(25)。5.如权利要求1所述的通信基站供电保障及电费优化控制系统，其特征在于，所述直流母线(10)与整流模块(2)、锂电池双向控制器(12)、基站负载(4)、直流负载(5)、基站铅酸蓄电池(13)相连，锂电池(11)通锂电池双向控制器(12)连接在直流母线(10)上，进行电能平移控制，基站铅酸蓄电池(13)用于后备电源，整流模块(2)仅仅在市电低谷电价时段利用市电向直流母线(10)供电。6.如权利要求1所述的通信基站供电保障及电费优化控制系统，其特征在于，所述储能单元(3)梯级利用锂电池(11)进行主要的电能平移控制，进一步降低基站建设成本，基站铅酸蓄电池(13)通常工作在浮充状态，提高电池寿命，仅在应急情况下由基站铅酸蓄电池(13)向重要负载供电。7.基于权利要求1-6中任意一项所述的通信基站供电保障及电费优化控制系统,结合通信基站负荷情况，其电费优化控制方法包括新能源和储能单元供电控制策略、市电供电控制策略、空调控制策略。8.基于权利要求7中所述的通信基站供电保障及电费优化控制系统的电费优化控制方法，其特征在于，所述新能源和储能单元供电控制策略仅在低谷电价时接入市电，包括以下步骤：A-1：低谷电价时(24点-8点)，无太阳能接入，如果有风能接入，则优先利用风能，中央控制器(9)开启一号固态功率控制器(20)和四号固态功率控制器(23)，风能通过整流模块(2)向直流母线(10)输送电能，多余电能反向输送给市电电网；风能不足时，中央控制器(9)开启二号固态功率控制器(21)接入市电，风能和市电一起通过整流模块(2)向直流母线(10)供电；中央控制器(9)开启锂电池双向控制器(12)，锂电池(11...

【专利技术属性】
技术研发人员：石磊，冬雷，
申请(专利权)人：北京凯华网联新能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11