通信行业储能系统实现方法.docx

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1、通信行业储能系统实现方法目录摘要1引言2L什么是储能、怎样储能、储能系统分为哪几类21. 1. 储能介绍2?储能技术成熟度2?储能系统组成3? ?储能系统组成-BS3? ?储能系统组成-PCS4?储能系统组成-BMS6?储能系统组成-集装箱72 .通信储能系统发展和应用现状82.1. 发展现状82.2. 应用现状83 .通信储能系统的收益和实现方式83. 1.收益方式83.2.储能系统的架构和技术参数93. 3.储能系统的实现方式103.3. 1.交流IOkV母线接入103.4. 2,交流380 V母线接入103.5. 3.直流侧母线接入11?通信储能系统面临的问题及建议114. 1.储能安全

2、114.3. 储能经济性12?总结12摘要通信行业用能需求的不断增长，导致其电费成本越来越高，通过建设储能 系统来降低其用能成本迫在眉睫。分析了储能系统的收益方式和技术参数，总 结了基于通信行业不同应用场景的储能接入方式及技术要点，并针对目前通信 行业储能发展面临的主要问题提出了建议。引言随着我国数字化进程的不断加快，数据中心和5G网络得到了高速发展，但 同时也带来了巨大的能源消耗。从2017年至2020年，规模以上数据中心耗电 量年均增长28%。目前，全国数据中心的年耗电量已占到全社会用电量的2% 以上。预计到2026年，5G基站的年耗电量也将上升至全社会用电量的2%。据 统计，电费支出占数

3、据中心年运营成本的95%。巨大的电费成本和日益严格的 国家碳排放监管给信息通信行业的发展带来了更多的压力，因此实现信息通信 行业的绿色发展势在必行。作为一种柔性电力资源调节手段，储能配置能够降 低电费成本、提升绿色能源消费能力，从而有效解决信息通信行业绿色发展的 难题。L什么是储能 怎样储能 储能系统分为哪几类Ll.储能介绍储能就是能量储存，是指通过介质或者设备把能量储存起来，在需要的时 候再释放出来的循环过程。根据能量存储方式的不同，储能方式分为机械储能、电磁储能、电化学储 能和相变储能四大类型。抽水蓄能压缩空气储能飞轮储能超导储能超级电容 高能密度电 容铅酸电池锲氢电池锲镉电池 锂离子电池

4、 钠硫电池 液流电池熔融盐储能水冷储能储能技术成熟度抽水蓄能最为成熟，已经可以商业使用，且技术最为成熟；锂电池储能当下也处于广泛应用阶段；热化学储能、氢能储能、超导储能等Commercialisation-!c3oou-590钠离 子高功率、耐低温性 能较好、资源易得能量密度较低、循环次 数较低,产业链不完善一全锐 液流5-15安全性好,扩容容 易价格高，占地大,密度较 低75-85铅酸38技术成熟能量密度低,寿命短80-902. 2.应用现状目前，在通信行业，储能作为备用电源是主流的应用方式，主要用于市电 断电后、油机启动前的短时应急供电。在该方式下，储能电池被作为孤立元件 使用，缺乏与电网

5、的有效互动，导致储能资源的价值未能得到充分发挥。而且, 备用蓄电池一般为铅酸蓄电池，主要工作在浮充状态下，循环次数少。随着锂离子电池技术的成熟和成本的下降，各大运营商已经开始尝试应用 以锂电储能为代表的新型储能技术。如中国电信在某市信息园建设了 L2MWh 锂电储能项目，中国联通与某县供电公司合作，实施了 5G基站储能建设等。3 .通信储能系统的收益和实现方式3. 1.收益方式储能的收益一般包括储能建设补贴、储能需求侧响应、电费峰谷价差套利 等。储能建设补贴主要依赖于地方政策，目前浙江、安徽、河南、江苏等地都 已出台相关补贴政策。需求侧响应一般分为约定响应和实时响应，但响应时间 和规模有一定限

6、制。目前，需求侧响应面临协同调度和试点局限性等问题，尚 无形成市场化机制，因此收益具有较大的不确定性。建设储能的主要收益来源 于峰谷价差套利，以锂电储能为例，建设成本约为L8元/Wh,电费峰谷价差 0.7元为储能建设经济性拐点(随着成本下降，拐点也将逐步下调)。按照每天2 充2放，单日电费收益计算如下：T=2P DODP(1)式中，P为储能容量，n为储能充放电效率，DoD为储能充放电深度，P 为峰谷电价差。3. 2.储能系统的架构和技术参数储能系统一般由电池单元、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)、冷 却系统、检测单元和储能变流器等组成，系统架构如图5所示。CAN/RS485TCP

7、/IPPCS系统EMS综合 监控系统电池管理显示单元ESMUCAN/RS485断路器熔断器 直流接触器总电压电流aaaa电池组LlCS高压箱1、VO电池组Lm电池管理 单元1 .Hl电池簇1电池管理 单元1.1CAN/KS485断路器CAN 高压箱 熔断器 1直流接触器电池管理 单元m1电池簇.C总电压0电流电池组控 制管理单 TCESBCMnCANb电池芦理 单元.m图5储能系统架构以100kW215kWh锂电储能系统为例，电池单元一般采用280 Ah电芯, 按照1P16S组成单个电池包，由10个相同的电池包串联构成1P240S,形成一 个电池簇。其主要参数如表2所示。表2 IOO kW/2

8、15 kWh锂电储能系统主要参数参数名称参数值电芯规格3.2 V/280 Ah成组方式1P240S额定直流电压/V768直流电压范围/V672876最大持续充电电流/A140额定容量/kWh215通信方式CAN 总线,Modbus3. 3.储能系统的实现方式结合数据中心、通信局房及基站的供电架构，通信行业储能的实现方式主 要包括交流侧10 kV母线接入、交流侧380 V母线接入和直流侧母线接入。3. 3. 1.交流10 kV母线接入交流IOkV母线接入系统架构如图6所示。电池单元通过储能变流器进行 逆变，转换成交流电后升压，最终接入IOkV电网母线，直流侧备用电池按照 正常备电时间配置。交流侧

9、储能系统和直流侧备用电池相对独立，可靠性较高。 采用IOkV母线接入，储能系统可以更加灵活地参与电网需求侧响应，但在储 能系统充电时，会增加IokV线路容量需求，因此需要向供电局申请增容。这 种方式一般适用于自建有IlokV变电站的大型数据中心园区或外市电增容相 对容易的数据中心。图6储能系统交流IokV母线接入3. 3. 2.交流380 V母线接入交流380 V母线接入系统架构如图3所示。电池单元通过储能变流器逆变 成交流电后，经隔离变压器接入380 V母线，直流侧备用电池按照正常备电时 间配置。该方式下，交流侧储能系统和直流侧备用电池相对独立，可靠性较高。采用交流380 V母线接入，交流侧

10、变压器需要预留储能电池充电容量。这种方 式一般适用于外市电增容困难的通信局房，并具备一定的营业厅或办公负荷。图7储能系统交流380 V母线接入3. 3. 3.直流侧母线接入直流侧母线接入系统架构如图4所示。电池单元通过DC/DC变换装置后接 入直流侧母线，实现储备一体。该方式下，无需配置备用电池，节省投资，但 储能系统放电时需要预留备电时间容量，不能实现满充满放。由于未配置独立 的备用电池，且储能容量预测存在一定的不准确性，因此该方式适用于供电可 靠性要求相对较低的直供电基站。图8储能系统直流侧母线接入?.通信储能系统面临的问题及建议4. 1 .储能安全从产业规模、系统成本、能量及功率特性、可回收性等多重因素的综合考 虑，目前锂离子电池的优势突出，是主流的储能方式。虽然锂电储能一般配置 有PACK级、电池簇级、集装箱级3级防护措施，并配置了完善的电池管理系 统和能量管理系统，但安全风险仍是一个不能忽视的因素，运维压力较大。