“對于普通老百姓的認(rèn)識來說，5G的應(yīng)用可能就是網(wǎng)速更快，看視頻更順暢，但如果5G僅限于這些應(yīng)用，那就太浪費了?！敝袊苿油ㄐ偶瘓F設(shè)計院有限公司信息能源所所長馬雁序在多個場合強調(diào)，5G網(wǎng)絡(luò)主要為工業(yè)服務(wù)，其中就包括能源系統(tǒng)中的儲能。

中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，2019年我國新增5G基站13萬個，相應(yīng)新增儲能需求約為1.9～3.1吉瓦時。另據(jù)日前發(fā)布的《2020儲能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究報告》(以下簡稱《報告》)，預(yù)計今年年底我國5G基站數(shù)量將超過60萬個。

“預(yù)計2020年底，5G基站帶來的備用電源儲能需求約為10億瓦時/年級別。”中國化學(xué)與物理電源協(xié)會儲能應(yīng)用分會產(chǎn)業(yè)政策研究中心副主任、教授級高工江衛(wèi)良表示。

功耗為4G的3～4倍

5G網(wǎng)絡(luò)作為下一代經(jīng)濟增長點，備受世界各國重視。在近日舉行的5G創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇上，中國移動研究院副院長黃宇紅介紹，目前全球已有超過100個運營商使用5G網(wǎng)絡(luò)，其中中國的貢獻巨大。即使在疫情期間，僅中國移動就在全國340個城市建成超過30萬個5G基站，并計劃在年底達到35萬個。

“隨著5G基站建設(shè)速度加快，我國至少需要新建或改造1438萬個基站?！睂＜冶硎?，基站本身可以存儲低谷電，所以5G基站也是重要的儲能裝置。

5G具有高寬帶、高流量和高發(fā)射功率等特點，同時收發(fā)通道數(shù)明顯增加，但這也導(dǎo)致其功耗的增加。據(jù)統(tǒng)計，5G設(shè)備的功耗為同配置4G的3～4倍。

也就是說，以4G時代基站能效水平來運行5G網(wǎng)絡(luò)，能源浪費將翻倍。

根據(jù)《報告》，由于現(xiàn)網(wǎng)疊加5G建設(shè)，現(xiàn)網(wǎng)站點主要面臨供電容量不足的問題，導(dǎo)致90%存量電源需擴容改造，投入高、工期長;而對于新建站點，也面臨選址、市電引入、安裝工程等費用高的問題，其占建設(shè)費用的90%以上。

江衛(wèi)良表示，在2G、3G、4G時代，站點電源以被動響應(yīng)為主，缺乏主動規(guī)劃，導(dǎo)致多套電源疊加建設(shè)，電源、配電、空間不匹配，系統(tǒng)運行效率低，多套電源運行維護工作大等問題。“若5G時代仍延續(xù)傳統(tǒng)建設(shè)方案，將帶來大量基礎(chǔ)設(shè)施改造和資源閑置浪費?！?/span>

與此同時，面對5G網(wǎng)絡(luò)海量站點，目前大多數(shù)運營商每站年均運維成本從數(shù)萬元到幾十萬元人民幣不等。如果采用傳統(tǒng)的運維方式，依賴人工上站維護，成本將極大增加。

5G基站建設(shè)的另一個痛點來自于電源支持多。

“一個站內(nèi)有2G、3G、4G、5G不同的系統(tǒng)，2G、3G并不是我國主導(dǎo)的，主要購買外國設(shè)備，一個國家設(shè)備一個樣，供電很復(fù)雜?！备铖R雁序擔(dān)憂的是，基站的空間沒有了，無法增加新的設(shè)備，而機房的承重也不夠。

因此，對于5G基站而言，如何提高供電方案能效水平、控制成本迫在眉睫。

磷酸鐵鋰電池受歡迎

目前基站蓄電池主要有鉛酸電池和鋰電池兩種類型，前者體積大、重量重，對機房空間和載重要求高，正逐步被體積小、重量輕的鋰電池所替代。磷酸鐵鋰電池因其安裝成本低、使用壽命長等特點備受歡迎，并且已經(jīng)應(yīng)用于實踐。

更為關(guān)鍵的是，磷酸鐵鋰電池充放電次數(shù)可達3500～5000次;能量密度可達到100～110瓦時/千克，皆高于鉛蓄電池。

中國鐵塔股份有限公司2020年以來已在20個省市發(fā)布了24項招標(biāo)通知，總預(yù)算超過8945萬元，多項招標(biāo)要求采購磷酸鐵鋰電池。中國移動通信集團有限公司在2020年3月初也發(fā)布了1.95吉瓦時磷酸鐵鋰電池的采購訂單。

北方工業(yè)大學(xué)儲能技術(shù)工程研究中心教授李建林等人撰文介紹，鋰電池在4G時代應(yīng)用于運營站點儲能系統(tǒng)，但5G時代通信基站的環(huán)境更加復(fù)雜，對儲能系統(tǒng)的要求更為苛刻。

柔性、智能、高效是關(guān)鍵

《中國科學(xué)報》采訪時了解到，基于“柔性、智能、高效”設(shè)計理念，業(yè)界提出“融合發(fā)展、動態(tài)匹配”的智能數(shù)字供電技術(shù)，具體表現(xiàn)在多能源融合發(fā)展、電源設(shè)備數(shù)字化和電池設(shè)備智能化。

以多能源融合發(fā)展為例，江衛(wèi)良表示，可以將市電、新能源、存量電源等多路能源整合到一套系統(tǒng)，實現(xiàn)對能源輸入智能調(diào)度，優(yōu)先利用新能源及低成本能源;同時接入存量電源余量，平滑演進，提升資源利用率，降低建設(shè)投資。

而在輸出配電方面，可考慮實現(xiàn)多電壓等級智能輸出，匹配業(yè)務(wù)設(shè)備供電需求，按需配置，靈活擴展。

中國移動設(shè)計院自主研發(fā)的5G基站一體化能源柜是一種智能數(shù)字能源產(chǎn)品。據(jù)悉，該產(chǎn)品主要由智能多輸入多輸出電源單元、智能鋰電池單元和機柜組成，可實現(xiàn)能源多輸入、多輸出，支持新舊電源并機輸出，有效解決供電容量不足等問題。

“產(chǎn)品具有免市電改造、免電源改造和免電池改造的特點?！瘪R雁序說，“例如，原來一個基站建設(shè)需要各個廠家設(shè)備到位以后，施工隊在現(xiàn)場安裝接電路和電線，一個基站的供電設(shè)備安裝時間一般需要2～3天，而現(xiàn)在一體化能源柜僅需兩三個小時?！?/span>

值得一提的是，與傳統(tǒng)建設(shè)方案相比，采用5G基站一體化能源柜，能將改造周期縮短約90%、資本性支出降低30%～40%，整站能效提升8%～17%。

據(jù)悉，中國移動設(shè)計院持續(xù)積極拓展港澳臺及海外多元化市場，在前不久中國移動召開的iConnect Week全球運營商線上研討會后，南非、泰國、阿聯(lián)酋等海外客戶已表達明確購買意向，泰國甚至已開始按照運營商True的要求進行采購前的設(shè)備測試。