一种考虑供电可靠性及需求响应的5G基站储能调控方法技术

本发明专利技术公开了属于储能配置技术领域，特别涉及一种考虑供电可靠性及需求响应的5G基站储能调控方法，包括：对配电网进行供电可靠性分析；将电池容量分为备用容量和与电网互动容量；结合市电供电方式分类以及不可用度指标确定所述备用容量的最小储能备用时间；根据基站预测功耗值和最小储能备用时间，建立备用容量需求模型；制定5G基站储能参与电网互动策略，建立储能基础模型；以单基站日运行成本最低为目标，建立5G基站储能参与电网互动模型的目标函数并添加约束；求解5G基站储能电池的充放电功率和状态变量。保证基站用电设备的供电可靠性的同时，有效提升5G基站所配储能的利用率，降低基站运行成本和电网的峰谷差。降低基站运行成本和电网的峰谷差。降低基站运行成本和电网的峰谷差。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑供电可靠性及需求响应的5G基站储能调控方法


[0001]本专利技术属于储能配置
，特别涉及一种考虑供电可靠性及需求响应的
5G
基站储能调控方法
。

技术介绍

[0002]随着移动通信技术不断向更高速率
、
更低延迟
、
更大带宽方向发展，通信基站可供更大数量用户接入并将承担比以往更多的通信业务
。
下一代移动通信网络联盟
(Next generation mobile networks alliance
，
NGMN)
规定，
5G
基站的可用度应该达到
99.999
％
。
当前
5G
基站建设过程中大都参考基站峰值功耗及较长备电小时数进行设计，用以满足基站的供电可靠性指标
。
然而不同时刻
、
不同位置的
5G
基站对于储能电池备用容量的需求不同，储能电池的装机容量在某些时段存在冗余
。
在市电正常供应时，通信基站储能电池一直处于闲置的备电浮充状态，造成了储能资源的浪费
。
随着我国配电网更加坚强可靠，基站配备的储能装置具有较高的闲置空间
。
因此
5G
单基站储能可作为需求侧用户对电网的分时电价主动做出响应，调整自身用电安排，参与电网互动
。
负荷高峰时电网电价较高，此时基站的电能由储能提供，不仅能够降低
5G
基站的购电费用，还能为削减电网负荷峰值做出贡献；负荷低谷时电价也较低，此时储能装置进行充电储存电能，提高配电网负荷谷值，从而降低峰谷差
。
因此，如何优化调控基站储能，使
5G
基站作为新的储能配置主体参与到与电网的协同互动中来，使电网公司与通信运营商互利共赢将成为研究重点
。
[0003]5G
基站作为新的分布式储能配置主体，对备用电源的需求量未来将成倍增加，将成为电网的重要储能资源，现阶段研究仅总结了
5G
基站设备组成和用电特性，未提出有效利用此重要储能资源的技术解决方案
。
[0004]因此亟需一种考虑供电可靠性及需求响应的
5G
基站储能调控方法，在保证基站用电设备的供电可靠性的前提下，合理利用
5G
基站配备的储能装置的闲置资源，有效提升
5G
基站所配储能的利用率，减少储能资源的浪费，降低基站运行成本和电网的峰谷差
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种考虑供电可靠性及需求响应的
5G
基站储能调控方法，包括以下步骤：
[0006]使用用户平均停电时间以及平均供电可靠率
,
对配电网进行供电可靠性分析；
[0007]考虑基站用电设备的供电可靠性，将电池容量分为备用容量和与电网互动容量；
[0008]根据对配电网进行供电可靠性分析的结果，结合市电供电方式分类以及不可用度指标确定所述电池容量中备用容量的最小储能备用时间；
[0009]根据基站在
t
时刻的预测功耗值和所述最小储能备用时间，建立备用容量需求模型，计算出各基站备用容量需求；
[0010]制定
5G
基站储能参与电网互动策略，根据所述各基站备用容量需求确定所述电池容量中的与电网互动容量，并针对所述与电网互动容量，建立储能基础模型；
[0011]基于储能基础模型，构建
5G
基站储能参与电网互动模型，以单基站日运行成本最低为目标，建立
5G
基站储能参与电网互动模型的目标函数；
[0012]为所述
5G
基站储能参与电网互动模型的目标函数添加约束集合，所述约束集合包括：功率平衡约束
、
储能荷电状态约束
、
供电可靠性约束
、
储能充放电功率约束
、
储能充放电状态约束以及储能始末时段电量约束；
[0013]利用添加所述约束集合的
5G
基站储能参与电网互动模型，求解
5G
基站储能电池的充放电功率和状态变量
。
[0014]所述用户平均停电时间的计算方法为：
[0015][0016]所述供电可靠率的计算方法为：
[0017][0018]所述备用容量需求模型为：
[0019][0020]其中，
C
min
表示
t
时刻的最小备用容量，
T
min
表示最小储能备用时间，
P
b
(t)
表示基站能耗
。
[0021]所述不可用度指标的计算方法为：
[0022][0023]所述储能基础模型为：
[0024][0025]SOC(t)E
＝
SOC(t
‑
1)E
×
(1
‑
D
ESS
)+U
c
×
P
cha
(t)
×
η
bat
×
Δ
t
‑
U
d
×
P
disc
(t)
×
Δ
t/
η
bat (6)
[0026]其中，
SOC(t)
为
t
时刻荷电状态；
E
是
5G
单基站后备储能电池的额定容量；
E(t)
为储能系统当前存储的能量；
D
ESS
是自放电系数；
P
cha
(t)、P
disc
(t)
是基站储能
t
时刻充放电功率；
U
c
为储能的充电状态系数，
U
d
为储能的放电状态系数；
η
bat
为蓄电池充放电效率
。
[0027]所述
5G
基站储能参与电网互动模型的目标函数的定义为：
[0028][0029]C
price
(t)
＝
{P
5G
(t)+U
c
·
P
cha
(t)
‑
U
d
·
P
disc
(t)}
·
q
grid
(t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0030]P
5G
(t)
＝
4.7*
λ
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种考虑供电可靠性及需求响应的
5G
基站储能调控方法，其特征在于，包括如下步骤：使用用户平均停电时间以及平均供电可靠率
,
对配电网进行供电可靠性分析；考虑基站用电设备的供电可靠性，将电池容量分为备用容量和与电网互动容量；根据对配电网进行供电可靠性分析的结果，结合市电供电方式分类以及不可用度指标确定所述电池容量中备用容量的最小储能备用时间；根据基站在
t
时刻的预测功耗值和所述最小储能备用时间，建立备用容量需求模型，计算出各基站备用容量需求；制定
5G
基站储能参与电网互动策略，根据所述各基站备用容量需求确定所述电池容量中的与电网互动容量，并针对所述与电网互动容量，建立储能基础模型；基于储能基础模型，构建
5G
基站储能参与电网互动模型，以单基站日运行成本最低为目标，建立
5G
基站储能参与电网互动模型的目标函数；为所述
5G
基站储能参与电网互动模型的目标函数添加约束集合，所述约束集合包括：功率平衡约束
、
储能荷电状态约束
、
供电可靠性约束
、
储能充放电功率约束
、
储能充放电状态约束以及储能始末时段电量约束；利用添加所述约束集合的
5G
基站储能参与电网互动模型，求解
5G
基站储能电池的充放电功率和状态变量
。2.
根据权利要求1所述的考虑供电可靠性及需求响应的
5G
基站储能调控方法，其特征在于，所述用户平均停电时间的计算方法为：所述供电可靠率的计算方法为：
3.
根据权利要求1所述的考虑供电可靠性及需求响应的
5G
基站储能调控方法，其特征在于，所述备用容量需求模型为：其中，
C
min
表示
t
时刻的最小备用容量，
T
min
表示最小储能备用时间，
P
b
(t)
表示基站能耗
。4.
根据权利要求1所述的考虑供电可靠性及需求响应的
5G
基站储能调控方法，其特征在于，所述不可用度指标的计算方法为：
5.
根据权利要求1所述的考虑供电可靠性及需求响应的
5G
基站储能调控方法，其特征在于，所述储能基础模型为：
SOC(t)E
＝
SOC(t
‑
1)E
×
(1
‑
D
ESS
)+U
c
×
P
cha
(t)
×
η
bat
×
Δ
t
‑
U
d
×
P
disc
(t)
×
Δ
t/
η
bat (6)
其中，
SOC(t)
为
t
时刻荷电状态；
E
是
5G
单基站后备储能电池的额定容量；
E(t)
为储能系统当前存储的能量；
D
ESS
是自放电系数；
P
cha
(t)、P
disc
(t)
是基站储能
t
时刻充放电功率；
U
c
为储能的充电状态系数，
U
d
为储能的放电状态系数；
η
bat
为蓄电池充放电效率
。6.
根据权利要求1所述的考虑供电可靠性及需求响应的
5G
基站储能调控方法，其特征在于，所述
5G
基站储能参与电网互动模型的目标函数的定义为：
C
price
(t)
＝
{P
5G
(t)+U
c
·
P
cha
(t)
‑
U
d
·
P
disc
(t)}
·
q
g...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹喜阳，王忠钰，刘乙召，卢志鑫，吕国远，麻秀范，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：