CN111082507A - 用于5g基站的混合供电系统及混合供电方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于5G基站的混合供电系统和混合供电方法，混合供电系统包括光伏发电单元、风力发电单元、市电单元、柴油机发电单元、电池单元、第一和第二下电管理单元、5G基站的重要负载和次要负载以及能量控制单元；光伏发电单元、风力发电单元和电池单元均与系统直流母排连接，市电单元和柴油机发电单元通过整流器与系统直流母排连接，系统直流母排通过第一下电管理单元与5G基站的重要负载连接，通过第二下电管理单元与5G基站的次要负载连接；能量控制单元均衡控制光伏发电单元、风力发电单元、市电单元、柴油机发电单元和电池单元为5G基站的重要负载和5G基站的次要负载进行供电，为5G基站的安全运行提供可靠保障。

Description

用于5G基站的混合供电系统及混合供电方法

技术领域

本申请属于供电技术领域，具体涉及一种用于5G基站的混合供电系统及混合供电方法。

背景技术

5G基站是通信网络的核心设备，它主要由BBU(基带处理单元)和AAU(有源天线单元)组成。国内运营商对5G试点城市的实测数据显示，5G单站功耗为4G单站功耗的2.5-3.5倍，功耗的增加意味着用电量的增加。而且5G新型网络架构对能源提出了更高的要求。

目前，5G基站供电系统有两大主流，一是UPS(不间断电源)供电系统，二是HVDC(高压直流)供电系统。然而，UPS供电系统的故障转换时间较长，设备功率较大；HVDC供电系统的器件性能要求高，电缆消耗量大。因此，亟需一种能够为5G基站提供更可靠、更高效电源的混合供电系统。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种用于5G基站的混合供电系统及混合供电方法。

根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种用于5G基站的混合供电系统，其包括光伏发电单元、风力发电单元、市电单元、柴油机发电单元、电池单元、第一下电管理单元、5G基站的重要负载、第二下电管理单元、5G基站的次要负载和能量控制单元；

所述光伏发电单元、风力发电单元和电池单元均与系统直流母排连接，所述市电单元和柴油机发电单元通过整流器与系统直流母排连接，所述系统直流母排通过所述第一下电管理单元与所述5G基站的重要负载连接，通过所述第二下电管理单元与所述5G基站的次要负载连接；

所述光伏发电单元、风力发电单元、市电单元、柴油机发电单元、电池单元、整流器、第一下电管理单元和第二下电管理单元均与所述能量控制单元连接，所述能量控制单元均衡控制所述光伏发电单元、风力发电单元、市电单元、柴油机发电单元和电池单元为所述5G基站的重要负载和5G基站的次要负载进行供电。

上述用于5G基站的混合供电系统中，所述第一下电管理单元和第二下电管理单元均包括直流断路器和分流器，所述直流断路器用于线路的通断，所述分流器用于检测线路的电流。

上述用于5G基站的混合供电系统中，所述光伏发电单元包括光伏阵列和光伏控制器，所述光伏阵列输出的直流电通过所述光伏控制器转换为-48V直流电后接入系统直流母排；

所述风力发电单元包括风力发电机和风机控制器，所述风力发电机输出的交流电通过所述风机控制器转换为-48V的直流电后接入系统直流母排。

上述用于5G基站的混合供电系统中，所述市电单元包括市电和调压器，所述柴油机发电单元包括柴油机和油机控制器，所述市电依次通过所述调压器和市电交流断路器转换为三相380V交流电，所述柴油机依次通过所述油机控制器和油机交流断路器控制输出三相380V交流电，两路三相380V交流电并联后通过整流器转换为-48V的直流电并接入系统直流母排。

上述用于5G基站的混合供电系统中，所述能量控制单元中设置有供电优先级，其中，所述供电优先级按照从高到低的顺序依次为：光伏发电单元、风力发电单元、市电单元、电池单元和柴油机发电单元。

根据本申请实施例的第二方面，本申请还提供了一种用于5G基站的混合供电方法，其包括以下步骤：

能量控制单元控制光伏发电单元发电；

能量控制单元判断光伏发电单元的发电量是否小于5G基站的重要负载和次要负载的用电量，如果是，能量控制单元控制风力发电单元发电；

能量控制单元判断光伏发电单元的发电量和风力发电单元的发电量之和是否小于5G基站的重要负载和次要负载的用电量，如果是，则判断是否能够接入市电；

如果能够接入市电，则能量控制单元控制启动市电，之后进入负载投切子流程。

进一步地，当光伏发电单元的发电量和风力发电单元的发电量之和小于5G基站的重要负载和次要负载的用电量，且不能够接入市电时，能量控制单元控制控制蓄电池放电；

能量控制单元判断蓄电池是否已放电到电压a，如果是，则判断柴油机是否能够启动，如果柴油机能够启动，则能量控制单元控制启动柴油机，由光伏发电单元、风力发电单元和柴油机发电单元共同为5G基站的重要负载和次要负载供电，蓄电池由放电状态转变为充电状态；

能量控制单元判断蓄电池是否已充电到电压b，如果是，则控制停止柴油机发电，控制蓄电池继续放电，继续判断蓄电池是否已放电到电压a；

其中，电压b和电压a满足：b>a>43V。

上述用于5G基站的混合供电方法中，当光伏发电单元的发电量大于或等于5G基站的重要负载和5G基站的次要负载的用电量时，进入负载投切子流程；

当光伏发电单元的发电量和风力发电单元的发电量之和大于或等于5G基站的重要负载和次要负载的用电量时，进入负载投切流程；

当蓄电池的电压未从电压b放电到电压a时，进入负载投切流程；

当柴油机不能够启动时，进入负载投切流程；

当蓄电池的电压未从电压a充电到电压b时，进入负载投切流程。

上述用于5G基站的混合供电方法中，所述能量控制单元判断柴油机是否能够启动的过程为：

油机控制器内部设置的油位传感器检测油机控制器内部的油位，并将检测到的油位信号发送能量控制单元，能量控制单元将接收到的油位信号与预设的油位阈值进行比较，如果接收到的油位大于或等于预设的油位阈值，则能量控制单元控制柴油机启动。

进一步地，所述负载投切子流程的具体过程为：

能量控制单元判断蓄电池是否放电到电压c，如果是，则控制第二下电管理单元动作，切断对5G基站的次要负载的供电；

能量控制单元判断蓄电池是否恢复到电压d，如果是，则控制第二下电管理单元动作，恢复对5G基站的次要负载的供电后结束控制；

能量控制单元判断蓄电池是否放电到电压e，如果是，则控制第一下电管理单元动作，切断对5G基站的重要负载的供电；

能量控制单元判断蓄电池是否恢复到电压f，如果是，则控制第一下电管理单元动作，恢复对5G基站的重要负载的供电后结束控制；

所述电压a、b、c、d、e和f的关系为：b>a>d>c>f>e。

根据本申请实施例的第三方面，本申请还提供了一种计算机存储介质，其包括计算机程序，所述计算机程序由处理器执行，以完成上述任一项所述用于5G基站的混合供电方法中的步骤。

根据本申请的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本申请通过设置光伏发电单元、风力发电单元、市电单元、柴油机发电单元、电池单元、第一下电管理单元、5G基站的重要负载、第二下电管理单元、5G基站的次要负载和能量控制单元，能量控制单元均衡控制光伏发电单元、风力发电单元、市电单元、柴油机发电单元和电池单元为5G基站的重要负载和5G基站的次要负载进行供电，能够为5G基站的安全运行提供可靠保障。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本申请所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本申请的说明书的一部分，其示出了本申请的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本申请的原理。

图1为本申请具体实施方式提供的一种用于5G基站的混合供电系统的结构框图。

图2为本申请具体实施方式提供的一种用于5G基站的混合供电方法的流程图。

图3为本申请具体实施方式提供的一种用于5G基站的混合供电方法中负载投切子流程的流程图。

附图标记说明：

1、光伏发电单元；11、光伏阵列；12、光伏控制器；

2、风力发电单元；21、风力发电机；22、风机控制器；

3、市电单元；31、市电；32、调压器；

4、柴油机发电单元；41、柴油机；42、油机控制器；

5、电池单元；51、蓄电池；52、电池管理单元；

6、第一下电管理单元；

7、5G基站的重要负载；

8、第二下电管理单元；

9、5G基站的次要负载；

10、能量控制单元；

20、系统直流母排；

30、整流器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本申请所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本申请内容的实施例后，当可由本申请内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本申请内容的精神与范围。

本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本申请，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以细微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的细微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

图1为本申请具体实施方式提供的一种用于5G基站的混合供电系统的结构框图。

如图1所示，本申请实施例提供的用于5G基站的混合供电系统包括光伏发电单元1、风力发电单元2、市电单元3、柴油机发电单元4、电池单元5、第一下电管理单元6、5G基站的重要负载7、第二下电管理单元8、5G基站的次要负载9和能量控制单元10。

光伏发电单元1、风力发电单元2和电池单元5均与系统直流母排20连接，市电单元3和柴油机发电单元4通过整流器30与系统直流母排20连接，系统直流母排20通过第一下电管理单元6与5G基站的重要负载7连接，通过第二下电管理单元8与5G基站的次要负载9连接。

光伏发电单元1、风力发电单元2、市电单元3、柴油机发电单元4、电池单元5、整流器30、第一下电管理单元6和第二下电管理单元8均与能量控制单元10连接，能量控制单元10均衡控制光伏发电单元1、风力发电单元2、市电单元3、柴油机发电单元4和电池单元5为5G基站的重要负载7和5G基站的次要负载9进行供电，从而为5G基站的安全运行提供可靠保障。

第一下电管理单元6和第二下电管理单元8均包括直流断路器和分流器，其中，直流断路器用于线路的通断，分流器用于检测线路的电流。

具体地，光伏发电单元1包括光伏阵列11和光伏控制器12。光伏阵列11输出的直流电通过光伏控制器12转换为-48V直流电后接入系统直流母排20。

风力发电单元2包括风力发电机21和风机控制器22。风力发电机21输出的交流电通过风机控制器22转换为-48V的直流电后接入系统直流母排20。

市电单元3包括市电31和调压器32，柴油机发电单元4包括柴油机41和油机控制器42，市电31依次通过调压器32和市电交流断路器转换为三相380V交流电，柴油机41依次通过油机控制器42和油机交流断路器控制输出三相380V交流电，两路三相380V交流电并联后通过整流器30转换为-48V的直流电并接入系统直流母排20。

电池单元5包括蓄电池51和电池管理单元52，蓄电池51通过电池管理单元52输出-48V直流电后接入系统直流母排20。

光伏控制器12、风机控制器22、油机控制器42、整流器30、电池管理单元52、第一下电管理单元6和第二下电管理单元8均与能量控制单元10连接。光伏控制器12将光伏阵列11的发电量发送给能量控制单元10。风机控制器22将风力发电机21的发电量发送给能量控制单元10。能量控制单元10通过市电交流断路器获取市电31的电量，通过油机交流断路器获取柴油机41的发电量，通过电池管理单元52获取蓄电池51的电量。

第一下电管理单元6将5G基站的重要负载7的用电量发送给能量控制单元10，第二下电管理单元8将5G基站的次要负载9的用电量发送给能量控制单元10。能量控制单元10对系统中各单元的发电量和5G基站的用电量进行比较，并根据比较结果确定由光伏发电单元1、风力发电单元2、市电单元3、柴油机发电单元4或电池单元5为5G基站供电。

在能量控制单元10中设置有供电优先级，其中，供电优先级按照从高到低的顺序可以依次为：光伏发电单元1、风力发电单元2、市电单元3、电池单元5和柴油机发电单元4。

能量控制单元10优先控制光伏阵列11为5G基站的重要负载7和5G基站的次要负载9供电。

能量控制单元10对光伏发电单元1的发电量与5G基站的重要负载7和5G基站的次要负载9的用电量进行比较，如果光伏发电单元1的发电量大于或等于5G基站的重要负载7和5G基站的次要负载9的用电量，则控制多余的电量充入蓄电池51中。当光伏阵列11的发电量大于或等于5G基站的重要负载7和5G基站的次要负载9的用电量，能量控制单元10控制多余的电量充入蓄电池51中的具体过程为：

光伏阵列11输出的直流电通过光伏控制器12转换为-48V直流电后接入系统直流母排20，5G基站的重要负载7通过第一下电管理单元6与系统直流母排20连接，5G基站的次要负载9通过第二下电管理单元8与系统直流母排20连接。

能量控制单元10控制的是光伏阵列11通过光伏控制器12输出的电压和电流。通常光伏阵列11通过光伏控制器12输出的电压高于系统直流母排20的电压，能量控制单元10获取系统直流母排20上的电压。能量控制单元10控制光伏发电单元1的输出电压为最大输出电压，如果光伏发电单元1的发电量大于5G基站的重要负载7和次要负载的用电量，则通过调整整流器30的输出电压使蓄电池51的电压升高，实现对蓄电池51的充电。

图2为本申请具体实施方式提供的一种用于5G基站的混合供电方法的流程图。

基于一种用于5G基站的混合供电系统，本申请实施例还提供了一种用于5G基站的混合供电方法，如图2所示，其具体过程为：

S1、能量控制单元10控制光伏发电单元1发电。

S2、能量控制单元10判断光伏发电单元1的发电量是否大于或等于5G基站的重要负载7和5G基站的次要负载9的用电量，如果是，则进入负载投切流程；否则，能量控制单元10控制风力发电单元2发电。

S3、能量控制单元10判断光伏发电单元1的发电量和风力发电单元2的发电量之和是否大于或等于5G基站的重要负载7和次要负载的用电量，如果是，则进入负载投切流程；否则，进入步骤S4。。

S4、能量控制单元10判断是否可以接入市电31，如果可以接入市电31，则能量控制单元10控制启动市电31，由光伏发电单元1、风力发电单元2和市电31共同为5G基站的重要负载7和次要负载供电，然后进入负载投切子流程；否则，能量控制单元10控制控制蓄电池51放电，由光伏发电单元1、风力发电单元2和蓄电池51共同为5G基站的重要负载7和次要负载供电。

S5、能量控制单元10判断蓄电池51是否已放电到电压a，如果是，则进入步骤S6,；否则，进入负载投切子流程。

S6、判断柴油机41是否可以启动，如果柴油机41可以启动，则能量控制单元10控制启动柴油机41，由光伏发电单元1、风力发电单元2和柴油机发电单元4共同为5G基站的重要负载7和次要负载供电，此时，蓄电池51也由放电状态转变为充电状态；否则，蓄电池51继续放电，进入负载投切子流程。

能量控制单元10判断柴油机41是否可以启动的过程为：

油机控制器42内部设置的油位传感器检测油机控制器42内部的油位，并将检测到的油位信号发送能量控制单元10，能量控制单元10将接收到的油位信号与预设的油位阈值进行比较，当接收到的油位大于或等于预设的油位阈值时，能量控制单元10控制柴油机41启动。

S7、能量控制单元10判断蓄电池51是否已充电到电压b，如果是，则控制停止柴油机41发电，控制蓄电池51继续放电，返回步骤S5，继续判断蓄电池51是否已放电到电压a；否则，进入负载投切子流程。

图3为本申请具体实施方式提供的一种用于5G基站的混合供电方法中负载投切子流程的流程图。如图3所示，负载投切子流程的具体过程为：

S11、能量控制单元10判断蓄电池51是否放电到电压c，如果是，则控制第二下电管理单元8动作，切断对5G基站的次要负载9的供电；否则，结束控制。

S12、能量控制单元10判断蓄电池51是否恢复到电压d，如果是，则控制第二下电管理单元8动作，恢复对5G基站的次要负载9的供电后结束控制；否则，直接结束控制。

S13、能量控制单元10判断蓄电池51是否放电到电压e，如果是，则控制第一下电管理单元6动作，切断对5G基站的重要负载7的供电；否则，直接结束控制。

S14、能量控制单元10判断蓄电池51是否恢复到电压f，如果是，则控制第一下电管理单元6动作，恢复对5G基站的重要负载7的供电后结束控制；否则，直接结束控制。

在上述用于5G基站的混合供电方法中，电压a、b、c、d、e和f的关系为：b>a>d>c>f>e>43V。

本申请提供的用于5G基站的混合供电系统通过将传统电源和清洁能源整合在一起，利用能量控制单元10对传统电源和清洁能源提供的电量与5G基站所需的电量均衡、协调控制，能够为5G基站提供更稳定、更高效、更安全和更环保的能源；满足5G基站的用电需求。

在示例性实施例中，本申请实施例还提供了一种计算机存储介质，是计算机可读存储介质，例如，包括计算机程序的存储器，上述计算机程序可由处理器执行，以完成前用于5G基站的混合供电方法中的所述步骤。

上述的本申请实施例可在各种硬件、软件编码或两者组合中进行实施。例如，本申请的实施例也可为在数据信号处理器中执行上述方法的程序代码。本申请也可涉及计算机处理器、数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列执行的多种功能。可根据本申请配置上述处理器执行特定任务，其通过执行定义了本申请揭示的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来完成。可将软件代码或固件代码发展为不同的程序语言与不同的格式或形式。也可为不同的目标平台编译软件代码。然而，根据本申请执行任务的软件代码与其他类型配置代码的不同代码样式、类型与语言不脱离本申请的精神与范围。

以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式，在不脱离本申请的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本申请保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于5G基站的混合供电系统，其特征在于，包括光伏发电单元、风力发电单元、市电单元、柴油机发电单元、电池单元、第一下电管理单元、5G基站的重要负载、第二下电管理单元、5G基站的次要负载和能量控制单元；

所述光伏发电单元、风力发电单元和电池单元均与系统直流母排连接，所述市电单元和柴油机发电单元通过整流器与系统直流母排连接，所述系统直流母排通过所述第一下电管理单元与所述5G基站的重要负载连接，通过所述第二下电管理单元与所述5G基站的次要负载连接；

所述光伏发电单元、风力发电单元、市电单元、柴油机发电单元、电池单元、整流器、第一下电管理单元和第二下电管理单元均与所述能量控制单元连接，所述能量控制单元均衡控制所述光伏发电单元、风力发电单元、市电单元、柴油机发电单元和电池单元为所述5G基站的重要负载和5G基站的次要负载进行供电。

2.根据权利要求1所述的用于5G基站的混合供电系统，其特征在于，所述第一下电管理单元和第二下电管理单元均包括直流断路器和分流器，所述直流断路器用于线路的通断，所述分流器用于检测线路的电流。

3.根据权利要求1所述的用于5G基站的混合供电系统，其特征在于，所述光伏发电单元包括光伏阵列和光伏控制器，所述光伏阵列输出的直流电通过所述光伏控制器转换为-48V直流电后接入系统直流母排；

所述风力发电单元包括风力发电机和风机控制器，所述风力发电机输出的交流电通过所述风机控制器转换为-48V的直流电后接入系统直流母排。

4.根据权利要求1或2或3所述的用于5G基站的混合供电系统，其特征在于，所述市电单元包括市电和调压器，所述柴油机发电单元包括柴油机和油机控制器，所述市电依次通过所述调压器和市电交流断路器转换为三相380V交流电，所述柴油机依次通过所述油机控制器和油机交流断路器控制输出三相380V交流电，两路三相380V交流电并联后通过整流器转换为-48V的直流电并接入系统直流母排。

5.根据权利要求1或2或3所述的用于5G基站的混合供电系统，其特征在于，所述能量控制单元中设置有供电优先级，其中，所述供电优先级按照从高到低的顺序依次为：光伏发电单元、风力发电单元、市电单元、电池单元和柴油机发电单元。

6.一种用于5G基站的混合供电方法，其特征在于，包括以下步骤：

能量控制单元控制光伏发电单元发电；

能量控制单元判断光伏发电单元的发电量是否小于5G基站的重要负载和次要负载的用电量，如果是，能量控制单元控制风力发电单元发电；

能量控制单元判断光伏发电单元的发电量和风力发电单元的发电量之和是否小于5G基站的重要负载和次要负载的用电量，如果是，则判断是否能够接入市电；

如果能够接入市电，则能量控制单元控制启动市电，之后进入负载投切子流程。

7.根据权利要求6所述的用于5G基站的混合供电方法，其特征在于，当光伏发电单元的发电量和风力发电单元的发电量之和小于5G基站的重要负载和次要负载的用电量，且不能够接入市电时，能量控制单元控制控制蓄电池放电；

能量控制单元判断蓄电池是否已放电到电压a，如果是，则判断柴油机是否能够启动，如果柴油机能够启动，则能量控制单元控制启动柴油机，由光伏发电单元、风力发电单元和柴油机发电单元共同为5G基站的重要负载和次要负载供电，蓄电池由放电状态转变为充电状态；

能量控制单元判断蓄电池是否已充电到电压b，如果是，则控制停止柴油机发电，控制蓄电池继续放电，继续判断蓄电池是否已放电到电压a；

其中，电压b和电压a满足：b>a>43V。

8.根据权利要求7所述的用于5G基站的混合供电方法，其特征在于，当光伏发电单元的发电量大于或等于5G基站的重要负载和5G基站的次要负载的用电量时，进入负载投切子流程；

当光伏发电单元的发电量和风力发电单元的发电量之和大于或等于5G基站的重要负载和次要负载的用电量时，进入负载投切流程；

当蓄电池的电压未从电压b放电到电压a时，进入负载投切流程；

当柴油机不能够启动时，进入负载投切流程；

当蓄电池的电压未从电压a充电到电压b时，进入负载投切流程。

9.根据权利要求7所述的用于5G基站的混合供电方法，其特征在于，所述能量控制单元判断柴油机是否能够启动的过程为：

油机控制器内部设置的油位传感器检测油机控制器内部的油位，并将检测到的油位信号发送能量控制单元，能量控制单元将接收到的油位信号与预设的油位阈值进行比较，如果接收到的油位大于或等于预设的油位阈值，则能量控制单元控制柴油机启动。

10.根据权利要求8所述的用于5G基站的混合供电方法，其特征在于，所述负载投切子流程的具体过程为：

能量控制单元判断蓄电池是否放电到电压c，如果是，则控制第二下电管理单元动作，切断对5G基站的次要负载的供电；

能量控制单元判断蓄电池是否恢复到电压d，如果是，则控制第二下电管理单元动作，恢复对5G基站的次要负载的供电后结束控制；

能量控制单元判断蓄电池是否放电到电压e，如果是，则控制第一下电管理单元动作，切断对5G基站的重要负载的供电；

能量控制单元判断蓄电池是否恢复到电压f，如果是，则控制第一下电管理单元动作，恢复对5G基站的重要负载的供电后结束控制；

所述电压a、b、c、d、e和f的关系为：b>a>d>c>f>e。

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