李永杰，陸繼釗，侯煥鵬，許東蛟
（國網(wǎng)河南省電力公司信息通信分公司，河南 鄭州 450052）
0 引 言
微網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，深刻影響著各行各業(yè)，特別是給通信領(lǐng)域帶來了巨大的變革。通信基站作為信息傳播的重要支撐，其電源供應(yīng)的可靠性對于維持通信系統(tǒng)的連續(xù)性發(fā)揮著關(guān)鍵影響[1]。傳統(tǒng)電源供應(yīng)方式在日益復(fù)雜和要求嚴格的通信環(huán)境下，面臨著一系列挑戰(zhàn)，如電力波動、供電中斷等。微網(wǎng)技術(shù)以其分布式能源資源、智能控制和高度可靠性等特點，為解決這些挑戰(zhàn)提供了新方法[2]。文章旨在深入分析微網(wǎng)技術(shù)在通信基站電源供應(yīng)中的應(yīng)用，并評估其可靠性。通過結(jié)合實際案例，探討微網(wǎng)技術(shù)如何提高通信基站電源供應(yīng)的可用性和健壯性。
1 關(guān)于微網(wǎng)技術(shù)的認識
微網(wǎng)技術(shù)是一種先進的能源系統(tǒng)，它以分布式能源資源和智能控制為核心，旨在實現(xiàn)電力系統(tǒng)的分散化和自主化。這一技術(shù)的核心思想是將小范圍的能源生產(chǎn)、存儲和管理納入一個獨立的系統(tǒng)，可以獨立運行，也可以與主電力網(wǎng)絡(luò)連接，以滿足不同場景下的電力需求[3]。微網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，不僅可以應(yīng)用于電力供應(yīng)，還可以應(yīng)用于能源管理、智能電網(wǎng)以及可再生能源的集成。通過微網(wǎng)技術(shù)，能夠更好地應(yīng)對電力波動，提高供電可靠性，并支持可再生能源的高效利用[4]。這一技術(shù)的發(fā)展對于推動能源轉(zhuǎn)型，提高能源效率以及減少環(huán)境影響都具有重要意義。微網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。
圖1 微網(wǎng)結(jié)構(gòu)
2 通信基站應(yīng)用微網(wǎng)技術(shù)的意義
2.1 提高基站運行的可靠性
在通信基站電源供應(yīng)中應(yīng)用微網(wǎng)技術(shù)，可以增強基站運行的可靠性。傳統(tǒng)的電力供應(yīng)方式常常依賴于單一電源，一旦出現(xiàn)電力中斷等故障，通信基站就面臨長時間的服務(wù)中斷，給通信網(wǎng)絡(luò)造成不可估量的影響[5]。而通過引入微網(wǎng)技術(shù)，可以拓寬基站能源來源，包括太陽能、風(fēng)能、蓄電池等，在電力中斷時提供備用電源，保障通信系統(tǒng)的連續(xù)運行。微網(wǎng)技術(shù)的智能控制系統(tǒng)可以快速檢測電力中斷等故障，并切換至備用電源，減少了電力故障對基站的影響。微網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，不僅改善通信基站的電力供應(yīng)可靠性，而且降低維護成本，確保了通信服務(wù)的穩(wěn)定性，保障通信行業(yè)的發(fā)展[6]。
2.2 提高節(jié)能減排效果
在通信基站電源供應(yīng)中應(yīng)用微網(wǎng)技術(shù)，有助于提高節(jié)能減排效果，這一效果主要表現(xiàn)在以下2 個方面。一方面，微網(wǎng)技術(shù)中的智能能源管理系統(tǒng)可以有效優(yōu)化能源使用，動態(tài)監(jiān)測電力需求，根據(jù)需求量和供應(yīng)情況智能調(diào)整能源分配，避免能源浪費。另一方面，可再生能源集成是微網(wǎng)技術(shù)的一個重要特點。通信基站可以利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源作為主要或輔助能源來源，減少對傳統(tǒng)化石燃料的依賴，降低了碳足跡，推動了可再生能源的使用。這種可再生能源的集成，有助于基站能源的多樣化，增強了電力供應(yīng)的穩(wěn)定性[7]。
2.3 提高基站運行的靈活性
在通信基站電源供應(yīng)中應(yīng)用微網(wǎng)技術(shù)，可以提高基站運行的靈活性，具體表現(xiàn)在以下幾個方面。
首先，在微網(wǎng)技術(shù)支撐下，通信基站會連接或脫離主電網(wǎng)。這意味著在需要獨立供電的情況下，通信基站可以自主運行，不受主電網(wǎng)的限制。這在偏遠地區(qū)或應(yīng)急通信場景中，發(fā)揮著關(guān)鍵作用，它消除了對主電網(wǎng)的依賴，保障了通信系統(tǒng)運行的連續(xù)性。當(dāng)主電網(wǎng)供電穩(wěn)定時，基站也可以接入主電網(wǎng)，以確保電力供應(yīng)的可靠性和經(jīng)濟性。
其次，微網(wǎng)技術(shù)的智能控制系統(tǒng)，可以根據(jù)電力需求的變化進行實時調(diào)整[8]。如果通信基站的電力需求增加，微網(wǎng)技術(shù)可以自動調(diào)整能源分配，以滿足增加的電力需求。這種靈活性可以應(yīng)對不同時間段和負載情況下的電力需求，提高了基站的運行效率。
最后，微網(wǎng)技術(shù)的可擴展性，使得基站能夠靈活地增加或減少能源資源。如果需要增加電力容量，可以輕松地增加太陽能板、風(fēng)力發(fā)電機或蓄電池的數(shù)量，以適應(yīng)不斷增長的通信需求。如果電力需求減少，可以減少能源的使用[9]。
3 通信基站應(yīng)用微網(wǎng)技術(shù)可靠性的驗證
3.1 實驗步驟
為了評估微網(wǎng)技術(shù)對通信基站電源供應(yīng)可靠性的提升效果，采取以下實驗步驟。
第一，建立實驗基站。在實驗室或模擬場地內(nèi)，建立一個通信基站模型，包括能源資源（太陽能和蓄電池）、微網(wǎng)控制系統(tǒng)、通信設(shè)備。確保模型能夠模擬基站的實際電力供應(yīng)情況。
第二，模擬電力中斷。設(shè)計一種方式來模擬電力中斷，可以通過切斷主電源或模擬電力波動來實現(xiàn)，這將是測試微網(wǎng)技術(shù)應(yīng)對電力中斷的關(guān)鍵部分。
第三，監(jiān)測與記錄。在實驗期間，實時監(jiān)測各種參數(shù)，包括電力輸出、電池狀態(tài)、能源利用率以及通信設(shè)備狀態(tài)等。使用傳感器和監(jiān)測設(shè)備記錄數(shù)據(jù)。
第四，微網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。啟動微網(wǎng)技術(shù)的控制系統(tǒng)，讓其接管電力供應(yīng)。觀察并記錄微網(wǎng)系統(tǒng)如何響應(yīng)電力中斷，包括切換到備用能源、能源調(diào)整和通信設(shè)備維持運行。
第五，電力恢復(fù)。模擬電力供應(yīng)恢復(fù)，觀察微網(wǎng)系統(tǒng)如何處理電力恢復(fù)，并切換回主電源。
第六，數(shù)據(jù)分析。收集的數(shù)據(jù)將用于分析微網(wǎng)技術(shù)在電力中斷和恢復(fù)時的性能，評估其可靠性、響應(yīng)速度和能源利用效率。
第七，重復(fù)實驗。重復(fù)實驗多次，以確保結(jié)果的可重復(fù)性和一致性。
3.2 預(yù)期結(jié)果
通過實驗，可以評估微網(wǎng)技術(shù)在通信基站電源供應(yīng)中的可靠性表現(xiàn)，包括其在電力中斷和恢復(fù)時的響應(yīng)能力、能源利用效率以及通信設(shè)備的穩(wěn)定性，從而驗證微網(wǎng)技術(shù)在增強通信基站電源供應(yīng)可靠性方面的有效性。
3.3 實驗數(shù)據(jù)與結(jié)果
在微網(wǎng)技術(shù)可靠性驗證實驗中，文章進行了多次測試，以評估微網(wǎng)技術(shù)在通信基站電源供應(yīng)中的可靠性。電力中斷期間的響應(yīng)時間比較如表1 所示，能源利用效率比較如表2 所示。
表1 電力中斷期間的響應(yīng)時間比較
表2 能源利用效率比較
從表1 中可以看出，在電力中斷發(fā)生時，微網(wǎng)技術(shù)顯著減少了響應(yīng)時間，平均響應(yīng)時間比傳統(tǒng)電力供應(yīng)縮短了50%。由此表明，微網(wǎng)技術(shù)可以更快地切換到備用能源，減少了通信基站的停機時間，顯著增強了微網(wǎng)技術(shù)的可靠性。
表2 顯示，微網(wǎng)技術(shù)在電力供應(yīng)期間實現(xiàn)了更高的能源利用效率。微網(wǎng)技術(shù)的平均能源利用效率比傳統(tǒng)電力供應(yīng)高出15%。由此表明，微網(wǎng)技術(shù)不僅可以增強通信基站的可靠性，還能降低能源成本，減少環(huán)境影響，符合可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。
4 微網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的建議
鑒于微網(wǎng)技術(shù)在提高通信基站可靠性方面的顯著優(yōu)勢，建議通信運營商積極考慮在基站網(wǎng)絡(luò)中廣泛采用微網(wǎng)技術(shù)，有助于降低電力中斷造成的服務(wù)中斷風(fēng)險，提高通信系統(tǒng)的可用性。為確保微網(wǎng)技術(shù)的可靠性，建議建立定期維護與監(jiān)控機制。首先，運營商應(yīng)定期檢查太陽能和蓄電池系統(tǒng)的狀態(tài)，確保其正常運行。其次，建立遠程監(jiān)控系統(tǒng)，以便實時監(jiān)測電力供應(yīng)情況并遠程管理。再次，為基站維護人員提供培訓(xùn)，使他們能夠有效地操作和維護微網(wǎng)技術(shù)。建議建立技術(shù)支持渠道，以便在出現(xiàn)問題時能夠迅速獲得專業(yè)支持，確保微網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后，要繼續(xù)推進可持續(xù)能源整合，如太陽能和風(fēng)能等，不僅有助于降低運營成本，而且能夠減輕對傳統(tǒng)能源的依賴，降低環(huán)境影響，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。
5 結(jié) 論
微網(wǎng)技術(shù)在通信基站電源供應(yīng)中具有顯著的可靠性。它不僅能夠提高響應(yīng)速度、提高能源利用效率，還具備強大的應(yīng)急供電能力，支持遠程監(jiān)控與管理，使得微網(wǎng)技術(shù)成為提高通信基站可靠性的有效工具，有助于確保通信系統(tǒng)運行的連續(xù)性，降低運營風(fēng)險，符合可持續(xù)發(fā)展和高效能源管理的目標(biāo)。
