[發明專利]用于通信基站混合供電系統的能量控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 202010210873.0
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111313397B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 福爾康;張東升;樊苗
• 申請（專利權）人: 北京雙登慧峰聚能科技有限公司
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02J7/35;H02J7/36;H02J7/00;H02J9/06;H02J9/08
• 代理公司: 北京科石知識產權代理有限公司 11595
• 代理人: 李艷霞

本申請提供了一種用于通信基站混合供電系統的能量控制系統及控制方法，能量控制系統包括電網、柴油發電機、光伏系統、鋰電池、鉛酸電池和主控制器；電網和柴油發電機均通過自動轉換開關與AC/DC整流器連接，AC/DC整流器接入系統直流母排；柴油發電機通過DC/DC變流器與系統直流母排連接；光伏系統通過MPPT控制器與系統直流母排連接；鋰電池和鉛酸電池均通過直流潮流分配器與系統直流母排連接；系統直流母排與負荷連接，用于為所述負荷供電；主控制器用于實現系統總體運行控制，調整所述鋰電池、鉛酸電池和柴油發電機的輸出功率。本申請能夠減少柴油機運行、高效使用鋰電池、提取鉛酸電池剩余電量、提高供電可靠性。

技術領域

本申請屬于能量管理技術領域，具體涉及一種用于通信基站混合供電系統的能量控制系統及控制方法。

背景技術

近年來，并網型或孤島型基站混合供電系統由于其設計靈活且成本較低，因此在世界各地頻繁部署。系統設計的首要任務是在考慮電網供電情況及設備運行約束的條件下，優化設計系統的運行策略，最大限度地降低日負荷運行成本，保持負荷全天可靠供電。為了增強基站負荷用電的可靠性，同時減少二氧化碳排放，基站供電系統中加入了越來越多的能源形式，比如光伏、風電、柴油機、電池等，目前這一類混合供電系統的控制研究也越來越重要。

由于南亞及非洲地區的發展中國家發電短缺、燃料價格高、電網基礎設施薄弱，混合供電系統的作用變得越來越重要，通過優化控制方案，混合動力系統就可以迅速部署，使用戶實現自供電。隨著時代的發展，通信基站中的4G/LTE/5G設備耗電量日益加劇，而電信基站收發器(BTS)的關鍵供電設備需要不間斷的連續運行，因此需要更加可靠的混合供電系統，以降低供電電源發生故障時對電網或柴油發電機的依賴性。柴油機的運行，加劇了環境污染，而且在基站運行成本中占據一半支出。另外，電網薄弱區域的電價隨動變化，也增加了基站的運行費用。在此種背景下，可在混合供電系統中增加電池儲能系統，通過平衡可再生能源、柴油機、電池運行成本，最大限度地節省基站運行費用。

目前基站供電系統中通常將鉛酸電池作為備用電源，然而，隨著鋰電池的發展，鋰電池能量密度高、高倍率放電的特性使鋰電池更適用于高負荷需求的基站，比如5G基站。對現有基站升級后，原鉛酸電池仍有剩余壽命，因此在對現有基站升級改造的過程中，一般選擇鋰電池和鉛酸電池共用的方案，作為鋰電池逐步取代鉛酸電池的技術路線，與此同時減少電池的浪費。

針對上述應用需求，本申請的發明人在研發過程中發現，混合供電系統需要設計新的能量控制系統，實現對可再生能源、電網、柴油機、鋰電池及鉛酸電池的優化調度，以達到提高供電可靠性、減少柴油機運行、高效使用鋰電池、提取鉛酸電池剩余電量的目標。

發明內容

為至少在一定程度上克服相關技術中存在的問題，本申請提供了一種用于通信基站混合供電系統的能量控制系統及控制方法。

根據本申請實施例的第一方面，本申請提供了一種用于通信基站混合供電系統的能量控制系統，其包括光伏系統、主控制器以及與所述主控制器連接的電網、柴油發電機、自動轉換開關、AC/DC整流器、DC/DC變流器、MPPT控制器、鋰電池、鉛酸電池、直流潮流分配器和負荷；

所述電網和柴油發電機均通過所述自動轉換開關與所述AC/DC整流器連接，所述AC/DC整流器接入系統直流母排；所述DC/DC變流器與所述柴油發電機和系統直流母排連接；所述光伏系統通過所述MPPT控制器與所述系統直流母排連接；所述鋰電池和鉛酸電池均通過所述直流潮流分配器與所述系統直流母排連接；所述系統直流母排與負荷連接，用于為所述負荷供電；

所述主控制器用于實現系統總體運行控制，通過監測各設備的運行狀態，調整所述鋰電池、鉛酸電池和柴油發電機的輸出功率，以及所述自動轉換開關和各供電支路的通斷，實現對所述負荷的供電。

上述用于通信基站混合供電系統的能量控制系統中，還包括遠程服務器，所述主控制器通過路由器與所述遠程服務器進行通信，所述主控制器將各設備的運行狀態遠傳至所述遠程服務器，所述遠程服務器用于實現多站點監測。