CN116014705A - 一种适用5g基站的分布式能量协调管理系统和5g基站 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用5G基站的分布式能量协调管理系统和5G基站，涉及通信技术领域，包括：交流市电端口一端与外部交流市电网连接另一端通过第一模块与直流母线连接；交流母线端口一端基于第一模块接收交流市电输入另一端与外部交流负荷连接；光伏组件端口一端与外部光伏组件连接另一端通过第二模块与直流母线连接；储能电池端口一端与外部储能电池连接另一端通过第三模块与直流母线连接；直流母线端口一端与直流母线连接另一端与外部直流负荷连接；能量策略管理模块与三个模块分别连接。本发明采用一体式结构，对外提供5个统一接口，实现光伏、储能电池、交流市电、交直流负荷灵活接入。最大程度节省5G基站电费支出，减少5G基站碳排放。

Description

一种适用5G基站的分布式能量协调管理系统和5G基站

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是一种适用5G基站的分布式能量协调管理系统和5G基站。

背景技术

随着5G技术的不断应用，各大运营商正不断的建设安装5G基站。5G基站内部的主要耗能设备包括基站、传输、电源和机房空调四部分，一般整站的功耗为4kW左右，相比4G网络，5G不仅功耗提升了三倍以上。同时，由于5G基站的信号可覆盖范围减少，5G基站的需求数量相较于4G基站成倍增加，这也从另一方面增加了5G网络运营的功耗。5G基站的高功耗给运营商带来了大量的运营成本，电费的大量增加甚至成为了主要制约5G建网的首要原因。经测算，以当前平均0.8元/度的转供电价计算，一个5G基站每年的电费约30000元，如何有效的降低5G基站的电费成本已经成为5G发展中需要重点考虑的问题。

5G基站多采用分布式的布置方式，同时，目前电网分布式新电源技术的发展已日趋成熟，目前已有利用分布式光伏和电池储能建立5G基站供电系统以减少电费支出的研究。目前采用的技术方式主要通过光伏板、电池系统、DCDC模块、AC-DC模块、电池管理系统、市电接口等组成，光伏板、电池系统与市电采用不同的设备接入直流母线，可以在一定程度上降低5G基站的电费支出，但是目前的方案存在着如下的缺点：

1、接入光伏和电池储能后，增加大量的辅助控制设备，供电系统的整体网络结构复杂，投资成本较高；

2、各接入的系统之间基本相互独立运行，难以做到综合调节，综合能效较低。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种适用5G基站的分布式能量协调管理系统和5G基站。

第一方面，提供了一种适用5G基站的分布式能量协调管理系统，所述分布式能量协调管理系统包括：交流市电端口、交流母线端口、光伏组件端口、储能电池端口、直流母线端口以及能量策略管理模块；

所述交流市电端口一端与外部交流市电网连接，另一端通过第一模块与直流母线连接；

所述交流母线端口一端基于所述第一模块接收所述交流市电输入，另一端与外部交流负荷连接；

所述光伏组件端口一端与外部光伏组件连接，另一端通过第二模块与所述直流母线连接；

所述储能电池端口一端与外部储能电池连接，另一端通过第三模块与所述直流母线连接；

所述直流母线端口一端与所述直流母线连接，另一端与外部直流负荷连接；

所述能量策略管理模块与所述第一模块、所述第二模块、所述第三模块分别连接。

可选地，所述能量策略管理模块通过所述第一模块、所述第二模块、所述第三模块，获取所述分布式能量协调管理系统的运行参数，并根据所述运行参数，结合能量策略，控制所述分布式能量协调管理系统的工作状态。

可选地，所述第一模块、所述第二模块、所述第三模块均采用电力电子变换器结构实现；

所述第一模块包括：双向AC-DC变换器；

所述第二模块包括：单向DC-DC变换器，所述单向DC-DC变换器工作于MPPT模式；

所述第三模块包括：双向DC-DC变换器，所述双向DC-DC变换器工作于恒电压模式。

可选地，所述双向AC-DC变换器中，AC部分与所述外部交流市电网连接，同时所述AC部分通过电力线路与所述交流母线端口连接；

所述双向AC-DC变换器中，DC部分与所述直流母线连接；

所述单向DC-DC变换器仅将所述外部光伏组件产生的直流电进行变换，传输至所述直流母线；

所述双向DC-DC变换器将所述外部储能电池产生的直流电进行变换，传输至所述直流母线；或者

所述双向DC-DC变换器将所述直流母线上的直流电进行变换，传输至所述外部储能电池。

可选地，所述能量策略管理模块包括：通讯接口、通讯DSP板、控制DSP板、CPU、光隔、出口继电器以及漏电流开关；

所述通讯接口第一端与所述第一模块、所述第二模块、所述第三模块分别连接，第二端与所述通讯DSP板的第一端连接；

所述通讯DSP板的第一端与所述控制DSP板的第一端连接；

所述控制DSP板的第二端与所述CPU连接；

所述控制DSP板的第三端与所述光隔连接；

所述控制DSP板的第四端与所述出口继电器的第一端连接；

所述出口继电器的第二端与所述漏电流开关的第一端连接；

所述漏电流开关的第二端与所述出口继电器的第四端连接。

可选地，获取所述分布式能量协调管理系统的运行参数的方法包括：

所述CPU向所述控制DSP板发送获取指令；

所述控制DSP板向所述通讯DSP板转发所述获取指令；

所述通讯DSP板根据所述获取指令，利用所述通讯接口，从所述第一模块、所述第二模块、所述第三模块中分别获取分布式能量协调管理系统的运行参数。

可选地，根据所述运行参数，结合能量策略，控制所述分布式能量协调管理系统的工作状态包括：

在白天所述CPU通过所述控制DSP板、通讯DSP板以及所述通讯接口，控制所述第二模块工作，将所述外部光伏组件产生的电能转换后，传输至所述直流母线；

所述CPU根据来自于所述第二模块的运行参数，确定当前所述外部光伏组件的发电功率；

在所述发电功率大于第一预设值的情况下，所述CPU通过所述控制DSP板、通讯DSP板以及所述通讯接口，控制所述直流母线对所述外部直流负荷供电，同时利用所述直流母线控制所述第三模块对所述外部储能电池进行充电，利用所述直流母线控制所述第一模块对所述外部交流负荷供电，以及利用所述直流母线控制所述第一模块进行并网，向所述交流市电网供电；

在所述发电功率不大于所述第一预设值，且所述外部储能电池存有电量的情况下，所述CPU通过所述控制DSP板、通讯DSP板以及所述通讯接口，利用所述直流母线控制所述第二模块、所述第三模块，由所述外部储能电池和所述外部光伏组件共同对所述外部交流负荷、所述外部直流负荷供电，直至所述外部储能电池放电至预设要求容量时，停止所述外部储能电池的放电；

在所述发电功率不大于所述第一预设值，且所述外部储能电池没有剩余电量的情况下，所述CPU通过所述控制DSP板、通讯DSP板以及所述通讯接口，利用所述直流母线控制所述第二模块、所述第一模块，由所述外部交流市电网和所述外部光伏组件共同对所述外部交流负荷、所述外部直流负荷供电，同时控制所述第三模块断开对所述外部储能电池的充电；

在晚上所述CPU通过所述控制DSP板、通讯DSP板以及所述通讯接口，控制所述第二模块停止工作；

所述CPU通过所述控制DSP板、通讯DSP板以及所述通讯接口，控制所述第一模块工作，利用所述外部交流市电网输出的电能，向所述外部交流负荷供电，同时利用所述直流母线向所述外部直流用电负荷供电，以及控制所述第三模块对所述外部储能电池的进行充电。

可选地，所述光隔接收外部开入，并通过所述控制DSP板传输至所述CPU，所述外部开入包括：外部开关通断状态、外部继电器通断状态、外部报警信息；

所述控制DSP板还用于检测所述能量策略管理模块工作过程中的漏电流，以及在所述漏电流大于预设值时，向所述出口继电器发送闭合指令；

所述出口继电器接收所述闭合指令后，闭合所述漏电流开关；

所述控制DSP板在确定所述漏电流开关闭合后，向所述CPU发送断电信息，以使得所述CPU断电并停止工作。

可选地，在所述分布式能量协调管理系统投用之前，利用外部试验仪器，对所述分布式能量协调管理系统进行启动试验、保护功能试验以及计划曲线试验；

在所述启动试验、所述保护功能试验以及所述计划曲线试验均通过的情况下，投用所述分布式能量协调管理系统，否则不予投用；

其中，所述启动试验包括：黑启动试验和并网启动试验；

所述保护功能试验包括：过电压保护试验、欠电压保护试验，交流输出过频保护试验以及交流输出欠频保护试验；

其中所述黑启动试验通过是指：在第一预设条件下，所述双向AC-DC变换器的AC侧输出交流电压达到所述外部交流市电网的电压；

所述并网启动试验通过是指：在第二预设条件下，所述双向AC-DC变换器的AC侧输出交流电压达到所述外部交流市电网的电压；

其中所述过电压保护试验、所述欠电压保护试验通过是指：

利用所述外部试验仪器，在所述双向AC-DC变换器的DC侧进行直流电压调节，直至该直流电压出现过电压或者欠电压情况，若所述双向AC-DC变换器不启动或者在预设时间内停机，则所述过电压保护试验、所述欠电压保护试验通过；

利用所述外部试验仪器，在所述双向AC-DC变换器的AC侧进行交流电压调节，直至该交流电压出现过电压或者欠电压情况，若所述双向AC-DC变换器在异常响应时间内停止供电并发出报警信息，则所述过电压保护试验、所述欠电压保护试验通过；

其中所述交流输出过频保护试验、所述交流输出欠频保护试验通过是指：

利用所述外部试验仪器，在所述双向AC-DC变换器的AC侧进行交流电频率调节，选取多个范围内的频率，每个被选取频率测量多次，记录所述双向AC-DC变换器停止供电的时长；

根据所述时长，结合预设频率响应表，确定所述时长是否符合所述预设频率响应表中的时长，若符合则所述交流输出过频保护试验、所述交流输出欠频保护试验通过；

其中所述计划曲线试验通过是指：根据实际需求和实际客观条件，确定所述外部储能电池的充放电计划曲线；

将所述充放电计划曲线作为所述能量策略的一部分，模拟控制所述分布式能量协调管理系统的工作状态，若满足预设目标则所述计划曲线试验通过。

第二方面，提供了一种5G基站，所述5G基站包括如权利要求1至9任一项所述的适用5G基站的分布式能量协调管理系统。

本申请具有以下优点：

在本发明中，分布式能量协调管理系统包括：交流市电端口、交流母线端口、光伏组件端口、储能电池端口、直流母线端口以及能量策略管理模块；交流市电端口一端与外部交流市电网连接，另一端通过第一模块与直流母线连接；交流母线端口一端基于第一模块接收交流市电输入，另一端与外部交流负荷连接；光伏组件端口一端与外部光伏组件连接，另一端通过第二模块与直流母线连接；储能电池端口一端与外部储能电池连接，另一端通过第三模块与直流母线连接；直流母线端口一端与直流母线连接，另一端与外部直流负荷连接；能量策略管理模块与第一模块、第二模块、第三模块分别连接。

本发明所提的系统，解决5G基站在光伏和储能电池接入后，供电系统网络结构复杂的问题，采用一体式结构，只对外提供5个统一接口，减少辅助控制设备的投入，实现光伏、储能电池、交流市电、交直流负荷的灵活接入，无需再布置PCSAC-DC、辅助控制等设备，整体结构简单，实施方便，占地面积小，投资小。同时还为分布式光伏能量制定了多级消纳策略，协调控制电源和交直流负荷，同时提供光伏、储能和交流市电之间的协调调节，实现基站功率的最优，光伏和储能的最优利用，最大程度节省5G基站电费支出，减少5G基站的碳排放。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是目前常规5G基站交直流系统结构示意图；

图2是本发明实施例中一种适用5G基站的分布式能量协调管理系统的较优的结构示意图；

图3是本发明实施例中能量策略管理模块的结构示意图；

图4是本发明实施例中白天光伏组件发电功率充足时，分布式能量协调管理系统的功率流示意图；

图5是本发明实施例中白天光伏组件发电功率不足，且外部储能电池有剩余电量时，分布式能量协调管理系统的功率流示意图；

图6是本发明实施例中白天光伏组件发电功率不足，且外部储能电池没有剩余电量时，分布式能量协调管理系统的功率流示意图；

图7是本发明实施例中晚上光伏组件不发电时分布式能量协调管理系统的功率流示意图；

图8是本发明实施例中某地区光伏发电充足时储能电池的储能输出计划示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，并不用于限定本发明。

发明人发现，目前5G基站的能耗较高，导致其电费成本较高，虽然电网分布式新电源技术的成熟应用，已经在5G基站供电系统中一定程度上减少了电费支出。但目前采用的技术方式主要通过光伏板、电池系统、DCDC模块、AC-DC模块、电池管理系统、市电接口等组成，光伏板、电池系统与市电采用不同的设备接入直流母线，不但整体结构复杂、成本较高，而且综合能效低。

以图1所示的常规5G基站交直流系统结构示意图为例，其包括：一个配电箱1；一个数据处理及控制模组2；一条直流母线L；至少五个断路器：第一断路器8、第二断路器12、第三断路器16、第四断路器22，第五断路器25；至少一块太阳能光伏板3；一个双向AC/DC变换器7，至少一个具有MPPT功能的第一DC/DC变换器11，至少一个第二DC/DC变换器21，至少一个双向DC/DC变换器11；至少九个通信模块：第一通信模块9、第二通信模块10、第三通信模块13、第四通信模块14、第五通信模块17、第六通信模块18、第七通信模块19、第八通信模块23、第九通信模块26。至少一块蓄电池4；至少一个蓄电池电源管理模块5，至少一个环境因素监测模块6，太阳能光伏板3的实际布置数量取决于系统中负荷的大小。

由于太阳能光伏板3的输出功率受环境因素的影响，在5G负荷20一定的情况下，为了在电源侧获得最大的输入功率，太阳能光伏板3与直流母线L间采用具有最大功率追踪功能的第一DC/DC变换器11。该第一DC/DC变换器11采用数字控制的方式，获取当前环境条件下太阳能光伏板可输出的最大功率，保持较高的能量转化率。蓄电池4经双向DC/DC变换器15和第三断路器16连接到直流母线L。当外界环境因素较好，太阳能光伏板3同时为5G负荷20和蓄电池4供电；当外界环境因素较差，太阳能光伏板3输出功率较低，由蓄电池4补充系统的功率缺额，蓄电池4经双向DC/DC变换器15、直流母线L、第二DC/DC变换器21为5G负荷20供电。

同时，为了准确监测蓄电池的状态，为蓄电池4配备蓄电池电源管理模块5，并经第六通信模块18将电池信息上传到数据处理及控制模组2，为系统状态识别提供依据。电网Grid经配电箱1、双向AC/DC变换器7、第一断路器8连接到直流母线L。一方面，在环境因素良好的情况下，太阳能的发电量大于系统的实际所需容量，多余部分电能将通过双向AC/DC变换器7并入电网Grid；另一方面，当遭遇恶劣天气，系统内电能产生严重缺额，电网Grid经双向AC/DC变换器7为系统供电，稳定直流母线L电压，为5G负荷20供电，作为系统的后备能源。

第一通信模块9与双向AC/DC变换器7、第二通信模块10与第一断路器8、第一DC/DC变换器11与第三通信模块13、第四断路器12与第四通信模块14、第三断路器16与第五通信模块17、蓄电池电源管理模块5与第六通信模块18、环境因素监测模块6与第七通信模块19、第四断路器22与第八通信模块23、第五断路器25与第九通信模块26间采用有线连接的方式；第一通信模块9、第二通信模块10、第三通信模块13、第四通信模块14、第五通信模块17、第六通信模块18、第七通信模块19、第八通信模块23、第九通信模块26、数据处理及控制模组2之间采用无线组网的方式。

由上述结构可以明确知晓，该方案存在着如下的缺点：

1、接入光伏和电池储能后，增加大量的辅助控制设备，供电系统的整体网络结构复杂，投资成本较高；

2、各接入的系统之间基本相互独立运行，难以做到综合调节，综合能效较低。

基于上述问题，发明人创造性的提出本发明的适用5G基站的分布式能量协调管理系统，较好的解决了上述问题，以下对本发明所提技术方案进行详细解释和说明。

本发明所提一种适用5G基站的分布式能量协调管理系统，包括：交流市电端口、交流母线端口、光伏组件端口、储能电池端口、直流母线端口以及能量策略管理模块。即整个分布式能量协调管理系统采用整体式结构，对外仅提供5个端口。

具体的，交流市电端口一端与外部交流市电网连接，另一端通过第一模块与直流母线连接。交流母线端口一端基于第一模块接收交流市电输入，另一端与外部交流负荷连接。光伏组件端口一端与外部光伏组件连接，另一端通过第二模块与直流母线连接。储能电池端口一端与外部储能电池连接，另一端通过第三模块与直流母线连接。直流母线端口一端与直流母线连接，另一端与外部直流负荷连接。能量策略管理模块布置于分布式能量协调管理系统内部，与第一模块、第二模块、第三模块分别连接，分布式光伏能量对应的多级消纳策略由能量策略管理模块实现，协调了控制电源和交直流负荷，同时提供光伏、储能和交流市电之间的协调调节。

在一种较优的结构中，第一模块、第二模块、第三模块均采用电力电子变换器结构实现；其中，第一模块包括：双向AC-DC变换器；第二模块包括：单向DC-DC变换器，该单向DC-DC变换器工作于MPPT模式，以尽可能的使得外部光伏组件产生更多的电能；第三模块包括：双向DC-DC变换器，双向DC-DC变换器工作于恒电压模式，以稳定直流母线上的电压。

参照图2，示出了一种适用5G基站的分布式能量协调管理系统的较优的结构示意图。图2中包括：5个对外端口，各个端口采用电力电子变换器，实现了主动控制。5个对外端口(Port1～5)分别为：交流市电(即外部交流市电网)Port1、交流母线Port2、光伏组件Port3、储能电池Port4、直流母线Port5以及能量策略管理模块。

交流市电Port1提供市电交流电(一般为220V或者380V)的接入，是5G基站供电系统与大电网实现能量交换的端口；交流母线Port2提供交流电的输出接口，通过交流母线为5G基站内交流电负荷供电；光伏组件Port3为光伏组件的输出提供接口，是5G基站供电系统与光伏系统的能量交换端口；储能电池Port4为外部储能电池的输入输出提供接口，是5G基站供电系统与储能系统的能量交换端口；直流母线Port5提供直流电的输出接口，通过直流母线为5G基站内直流电负荷供电。

图2双向AC-DC变换器中，AC部分与通过交流市电Port1与外部交流市电网连接，同时AC部分通过电力线路与交流母线Port2连接，为外部交流负荷提供交流电。双向AC-DC变换器中，DC部分与直流母线连接，直流母线对外有直流母线Port5，为外部直流负荷提供直流电。

单向DC-DC变换器通过光伏组件Port3与外部光伏组件连接，单向DC-DC变换器仅将外部光伏组件产生的直流电进行变换，传输至直流母线。

双向DC-DC变换器通过储能电池Port4与外部储能电池连接，双向DC-DC变换器将外部储能电池产生的直流电进行变换，传输至直流母线(即外部储能电池放电)；或者双向DC-DC变换器将直流母线上的直流电进行变换，传输至外部储能电池(即外部储能电池充电)。

在一种可能的实施例中，能量策略管理模块通过第一模块、第二模块、第三模块，获取分布式能量协调管理系统的运行参数，并根据运行参数，结合能量策略，控制分布式能量协调管理系统的工作状态。

参照图3，示出了本发明实施例中能量策略管理模块的结构示意图，能量策略管理模块包括：通讯接口、通讯DSP板、控制DSP板、CPU、光隔、出口继电器以及漏电流开关。

通讯接口第一端与第一模块、第二模块、第三模块分别连接，图3中以DC-DC、AC-DC模块示意性的表示第一模块、第二模块、第三模块。通讯接口的第二端与通讯DSP板DSP2的第一端连接。

通讯DSP板DSP2的第一端与控制DSP板DSP1的第一端连接；控制DSP板DSP1的第二端与CPU连接；控制DSP板DSP的第三端与光隔连接；控制DSP板DSP1的第四端与出口继电器的第一端连接。

出口继电器的第二端与漏电流开关QDJ的第一端连接；漏电流开关QDJ的第二端与出口继电器的第四端连接。

其中，CPU向控制DSP板DSP1发送获取指令；控制DSP板DSP1向通讯DSP板DSP2转发获取指令；通讯DSP板DSP2根据获取指令，利用通讯接口，从第一模块、第二模块、第三模块中分别获取分布式能量协调管理系统的运行参数，例如：光伏组件产生电能的电压、电流等运行参数。

在一种可能的实施例中，能量策略管理模块可以根据获取到的运行参数，结合自身配置的能量策略，控制分布式能量协调管理系统的工作状态，具体的方法可以包括：

在白天，光伏组件一般都会产生电能，因此CPU通过控制DSP板DSP1、通讯DSP板DSP2以及通讯接口，控制第二模块工作，将外部光伏组件产生的电能转换后，传输至直流母线。这样直流母线上就会有电压。

同时，CPU还需要根据来自于第二模块的运行参数，确定当前外部光伏组件的发电功率，这决定了后续工作的具体状态。

在发电功率大于第一预设值的情况下，一般认为光伏发电功率较高，不但可以满足5G基站自用，还有多余的功率可以向外部储能电池以及外部电网输出。因此CPU通过控制DSP板DSP1、通讯DSP板DSP2以及通讯接口，控制直流母线通过直流母线端口对外部直流负荷供电，同时还利用直流母线控制第三模块通过储能电池端口对外部储能电池进行充电，还利用直流母线控制第一模块通过交流母线端口对外部交流负荷供电，以及利用直流母线控制第一模块通过交流市电端口进行并网，向外部交流市电网供电。这种工作状态下，不但节省了5G基站的电费，同时还能并网发电赚取利益，进一步缩减5G基站成本，是最优的工作状态。这种情况下的功率流如图4所示，光伏PV产生功率通过DC-DC，流向市电、交流负荷、储能电池Battery、直流负荷。

而在发电功率不大于第一预设值，且外部储能电池存有电量的情况下，一般认为光伏发电的功率不能完全满足5G基站自用，同时外部储能电池还有剩余电量，那么尽量不从外部交流市电网购电，以节省电费成本。因此CPU通过控制DSP板DSP1、通讯DSP板DSP2以及通讯接口，利用直流母线控制第二模块、第三模块，由外部储能电池通过储能电池端口、外部光伏组件通过光伏组件端口共同对外部交流负荷、外部直流负荷供电，直至外部储能电池放电至预设要求容量时，停止外部储能电池的放电。一般情况下，外部储能电池需要有预设要求容量，即储能电池放电至该预设要求容量后，不能再继续放电，否则会对储能电池寿命、性能造成损伤。这种情况下的功率流如图5所示，光伏PV产生功率通过DC-DC，流向交流负荷、直流负荷，储能电池Battery产生功率通过DC-DC，流向交流负荷、直流负荷。

而在发电功率不大于第一预设值，且外部储能电池没有剩余电量的情况下，一般认为光伏组件发电的功率不能满足5G基站自用，同时外部储能电池也无法继续提供电能。因此CPU通过控制DSP板DSP1、通讯DSP板DSP2以及通讯接口，利用直流母线控制第二模块、第一模块，由外部交流市电网通过交流市电接口、外部光伏组件通过光伏组件端口共同对外部交流负荷、外部直流负荷供电。考虑到目前电网峰谷电价的影响，白天峰电价较高，夜晚谷电价较低，为了电费成本的节省，不在白天对外部储能电池进行充电。因此控制第三模块断开对外部储能电池的充电。这种情况下的功率流如图6所示，光伏PV产生功率通过DC-DC，流向交流负荷、直流负荷，储能电池Battery不产生功率，市电提供的功率通过AC-DC，流向交流负荷、直流负荷。

可以理解的是，在晚上光伏组件不发电，没有发电功率，那么5G基站只能利用外部交流市电提供的电能工作。因此CPU通过控制DSP板DSP1、通讯DSP板DSP2以及通讯接口，控制第二模块停止工作；同时CPU通过控制DSP板DSP1、通讯DSP板DSP2以及通讯接口，控制第一模块工作，利用外部交流市电网输出的电能，通过交流市电端口向外部交流负荷供电，同时利用直流母线通过直流母线端口向外部直流用电负荷供电，以及控制第三模块通孔储能电池端口对外部储能电池的进行充电。这种情况下的功率流如图7所示，光伏PV不产生功率，市电提供的功率通过AC-DC，流向交流负荷、直流负荷、储能电池Battery。

能量策略管理模块中光隔接收外部开入，并通过控制DSP板DSP1传输至CPU，外部开入包括：外部开关通断状态、外部继电器通断状态、外部报警信息等。这些外部开入提供的状态、信息是为了使得CPU更全面的知晓其它设备的工作状态。

控制DSP板DSP1还用于检测能量策略管理模块工作过程中的漏电流，以及在漏电流大于预设值时，向出口继电器发送闭合指令，因为漏电流过大时认为能量策略管理模块出现电气故障，不能再继续工作。而出口继电器接收闭合指令后，闭合漏电流开关QDJ；控制DSP板DSP1在确定漏电流开关QDJ闭合后，向CPU发送断电信息，以使得CPU断电并停止工作。

本发明实施例中，为了保证分布式能量协调管理系统的正常运行，在分布式能量协调管理系统投用之前，需要利用外部试验仪器，对分布式能量协调管理系统进行启动试验、保护功能试验以及计划曲线试验。在启动试验、保护功能试验以及计划曲线试验均通过的情况下，才可以投用分布式能量协调管理系统，否则不予投用。

其中，启动试验包括：黑启动试验和并网启动试验；保护功能试验包括：过电压保护试验、欠电压保护试验，交流输出过频保护试验以及交流输出欠频保护试验。

上述试验中，黑启动试验通过是指：在第一预设条件下，双向AC-DC变换器的AC侧输出交流电压达到外部交流市电网的电压。并网启动试验通过是指：在第二预设条件下，双向AC-DC变换器的AC侧输出交流电压达到外部交流市电网的电压。所谓第一预设条件和第二预设条件，是进行试验时其它需要满足的条件，例如：断路器位置是否正常、分合闸是否章程、指示灯是否正常等。

其中过电压保护试验、欠电压保护试验通过是指：利用外部试验仪器，在双向AC-DC变换器的DC侧进行直流电压调节，直至该直流电压出现过电压或者欠电压情况，若双向AC-DC变换器不启动或者在预设时间(例如0.1s)内停机，则过电压保护试验、欠电压保护试验通过。

利用外部试验仪器，在双向AC-DC变换器的AC侧进行交流电压调节，直至该交流电压出现过电压或者欠电压情况，若双向AC-DC变换器在异常响应时间内停止供电并发出报警信息，则过电压保护试验、欠电压保护试验通过。AC-DC变换器异常电压响应时间如下表：

电网电压U	最大脱网时间(s)
		U＜0.9Un	符合低电压穿越的要求
0.9Un≤U≤1.1Un	正常运行
		1.1Un＜U＜1.2Un	至少运行10s
1.2Un≤U≤1.3Un	至少运行0.5s

上表中，Un表示AC-DC变换器设定的交流侧额定电压，电网电压U不变，各种过压或者欠压情况对应的最大脱网时间可参照上表。

其中交流输出过频保护试验、交流输出欠频保护试验通过是指：

利用外部试验仪器，在双向AC-DC变换器的AC侧进行交流电频率调节，选取多个范围内的频率，每个被选取频率测量多次，记录双向AC-DC变换器停止供电的时长；根据时长，结合预设频率响应表，确定时长是否符合预设频率响应表中的时长，若符合则交流输出过频保护试验、交流输出欠频保护试验通过。预设频率响应表如下：

依据上表进行交流输出过频保护试验、交流输出欠频保护试验时，每个不同范围内选3个频率，分别测量3次得到的时长均需要满足上表的响应时间，否则试验不通过。

其中计划曲线试验通过是指：根据实际需求和实际客观条件，确定外部储能电池的充放电计划曲线；将充放电计划曲线作为能量策略的一部分，模拟控制分布式能量协调管理系统的工作状态，若满足预设目标则计划曲线试验通过。所谓的储能电池的充放电计划曲线，需要根据具体地区以及该地区的实际客观条件，例如：天气情况、气候、光照强调等等。提前制定号，安排储能电池和光伏组件的工作状态。

例如参照图8所示的某地区光伏发电充足时储能电池的储能输出计划示意图。横坐标为时间，以24小时为单位，纵坐标为储能输出。0时～6时：夜间谷电价安排储能电池充电(图8中夜间谷电安排储能充电)；8时～12时：晨间用电高峰期储能电池放电(图8中晨间高峰储能放电)；12时～17时：光伏发电功率充足，安排对储能电池充电(图8中午间光伏安排储能充电)；17时～22时：晚间用电高峰期储能电池放电(图8中晚高峰储能放电)。将这个计划曲线作为能量策略的一部分，模拟控制分布式能量协调管理系统的工作状态，若满足预设目标则计划曲线试验通过。

基于上述适用5G基站的分布式能量协调管理系统，本发明实施例还提供一种5G基站，所述5G基站包括如上任一所述的适用5G基站的分布式能量协调管理系统。

通过上述实施例，本发明所提适用5G基站的分布式能量协调管理系统，解决5G基站在光伏和储能电池接入后，供电系统网络结构复杂的问题，采用一体式结构，只对外提供5个统一接口，减少辅助控制设备的投入，实现光伏、储能电池、交流市电、交直流负荷的灵活接入，无需再布置PCSAC-DC、辅助控制等设备，整体结构简单，实施方便，占地面积小，投资小。同时还为分布式光伏能量制定了多级消纳策略，协调控制电源和交直流负荷，同时提供光伏、储能和交流市电之间的协调调节，实现基站功率的最优，光伏和储能的最优利用，最大程度节省5G基站电费支出，减少5G基站的碳排放。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明实施例所提供的技术方案，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种适用5G基站的分布式能量协调管理系统，其特征在于，所述分布式能量协调管理系统包括：交流市电端口、交流母线端口、光伏组件端口、储能电池端口、直流母线端口以及能量策略管理模块；

所述交流市电端口一端与外部交流市电网连接，另一端通过第一模块与直流母线连接；

所述交流母线端口一端基于所述第一模块接收所述交流市电输入，另一端与外部交流负荷连接；

所述光伏组件端口一端与外部光伏组件连接，另一端通过第二模块与所述直流母线连接；

所述储能电池端口一端与外部储能电池连接，另一端通过第三模块与所述直流母线连接；

所述直流母线端口一端与所述直流母线连接，另一端与外部直流负荷连接；

所述能量策略管理模块与所述第一模块、所述第二模块、所述第三模块分别连接。

2.根据权利要求1所述的分布式能量协调管理系统，其特征在于，所述能量策略管理模块通过所述第一模块、所述第二模块、所述第三模块，获取所述分布式能量协调管理系统的运行参数，并根据所述运行参数，结合能量策略，控制所述分布式能量协调管理系统的工作状态。

3.根据权利要求1所述的分布式能量协调管理系统，其特征在于，所述第一模块、所述第二模块、所述第三模块均采用电力电子变换器结构实现；

所述第一模块包括：双向AC-DC变换器；

所述第二模块包括：单向DC-DC变换器，所述单向DC-DC变换器工作于MPPT模式；

所述第三模块包括：双向DC-DC变换器，所述双向DC-DC变换器工作于恒电压模式。

4.根据权利要求3所述的分布式能量协调管理系统，其特征在于，所述双向AC-DC变换器中，AC部分与所述外部交流市电网连接，同时所述AC部分通过电力线路与所述交流母线端口连接；

所述双向AC-DC变换器中，DC部分与所述直流母线连接；

所述单向DC-DC变换器仅将所述外部光伏组件产生的直流电进行变换，传输至所述直流母线；

所述双向DC-DC变换器将所述外部储能电池产生的直流电进行变换，传输至所述直流母线；或者

所述双向DC-DC变换器将所述直流母线上的直流电进行变换，传输至所述外部储能电池。

5.根据权利要求2所述的分布式能量协调管理系统，其特征在于，所述能量策略管理模块包括：通讯接口、通讯DSP板、控制DSP板、CPU、光隔、出口继电器以及漏电流开关；

所述通讯接口第一端与所述第一模块、所述第二模块、所述第三模块分别连接，第二端与所述通讯DSP板的第一端连接；

所述通讯DSP板的第一端与所述控制DSP板的第一端连接；

所述控制DSP板的第二端与所述CPU连接；

所述控制DSP板的第三端与所述光隔连接；

所述控制DSP板的第四端与所述出口继电器的第一端连接；

所述出口继电器的第二端与所述漏电流开关的第一端连接；

所述漏电流开关的第二端与所述出口继电器的第四端连接。

6.根据权利要求5所述的分布式能量协调管理系统，其特征在于，获取所述分布式能量协调管理系统的运行参数的方法包括：

所述CPU向所述控制DSP板发送获取指令；

所述控制DSP板向所述通讯DSP板转发所述获取指令；

所述通讯DSP板根据所述获取指令，利用所述通讯接口，从所述第一模块、所述第二模块、所述第三模块中分别获取分布式能量协调管理系统的运行参数。

7.根据权利要求5所述的分布式能量协调管理系统，其特征在于，根据所述运行参数，结合能量策略，控制所述分布式能量协调管理系统的工作状态包括：

在白天所述CPU通过所述控制DSP板、通讯DSP板以及所述通讯接口，控制所述第二模块工作，将所述外部光伏组件产生的电能转换后，传输至所述直流母线；

所述CPU根据来自于所述第二模块的运行参数，确定当前所述外部光伏组件的发电功率；

在所述发电功率大于第一预设值的情况下，所述CPU通过所述控制DSP板、通讯DSP板以及所述通讯接口，控制所述直流母线对所述外部直流负荷供电，同时利用所述直流母线控制所述第三模块对所述外部储能电池进行充电，利用所述直流母线控制所述第一模块对所述外部交流负荷供电，以及利用所述直流母线控制所述第一模块进行并网，向所述交流市电网供电；

在所述发电功率不大于所述第一预设值，且所述外部储能电池存有电量的情况下，所述CPU通过所述控制DSP板、通讯DSP板以及所述通讯接口，利用所述直流母线控制所述第二模块、所述第三模块，由所述外部储能电池和所述外部光伏组件共同对所述外部交流负荷、所述外部直流负荷供电，直至所述外部储能电池放电至预设要求容量时，停止所述外部储能电池的放电；

在所述发电功率不大于所述第一预设值，且所述外部储能电池没有剩余电量的情况下，所述CPU通过所述控制DSP板、通讯DSP板以及所述通讯接口，利用所述直流母线控制所述第二模块、所述第一模块，由所述外部交流市电网和所述外部光伏组件共同对所述外部交流负荷、所述外部直流负荷供电，同时控制所述第三模块断开对所述外部储能电池的充电；

在晚上所述CPU通过所述控制DSP板、通讯DSP板以及所述通讯接口，控制所述第二模块停止工作；

所述CPU通过所述控制DSP板、通讯DSP板以及所述通讯接口，控制所述第一模块工作，利用所述外部交流市电网输出的电能，向所述外部交流负荷供电，同时利用所述直流母线向所述外部直流用电负荷供电，以及控制所述第三模块对所述外部储能电池的进行充电。

8.根据权利要求5所述的分布式能量协调管理系统，其特征在于，所述光隔接收外部开入，并通过所述控制DSP板传输至所述CPU，所述外部开入包括：外部开关通断状态、外部继电器通断状态、外部报警信息；

所述控制DSP板还用于检测所述能量策略管理模块工作过程中的漏电流，以及在所述漏电流大于预设值时，向所述出口继电器发送闭合指令；

所述出口继电器接收所述闭合指令后，闭合所述漏电流开关；

所述控制DSP板在确定所述漏电流开关闭合后，向所述CPU发送断电信息，以使得所述CPU断电并停止工作。

9.根据权利要求3所述的分布式能量协调管理系统，其特征在于，在所述分布式能量协调管理系统投用之前，利用外部试验仪器，对所述分布式能量协调管理系统进行启动试验、保护功能试验以及计划曲线试验；

在所述启动试验、所述保护功能试验以及所述计划曲线试验均通过的情况下，投用所述分布式能量协调管理系统，否则不予投用；

其中，所述启动试验包括：黑启动试验和并网启动试验；

所述保护功能试验包括：过电压保护试验、欠电压保护试验，交流输出过频保护试验以及交流输出欠频保护试验；

其中所述黑启动试验通过是指：在第一预设条件下，所述双向AC-DC变换器的AC侧输出交流电压达到所述外部交流市电网的电压；

所述并网启动试验通过是指：在第二预设条件下，所述双向AC-DC变换器的AC侧输出交流电压达到所述外部交流市电网的电压；

其中所述过电压保护试验、所述欠电压保护试验通过是指：

利用所述外部试验仪器，在所述双向AC-DC变换器的DC侧进行直流电压调节，直至该直流电压出现过电压或者欠电压情况，若所述双向AC-DC变换器不启动或者在预设时间内停机，则所述过电压保护试验、所述欠电压保护试验通过；

利用所述外部试验仪器，在所述双向AC-DC变换器的AC侧进行交流电压调节，直至该交流电压出现过电压或者欠电压情况，若所述双向AC-DC变换器在异常响应时间内停止供电并发出报警信息，则所述过电压保护试验、所述欠电压保护试验通过；

其中所述交流输出过频保护试验、所述交流输出欠频保护试验通过是指：

利用所述外部试验仪器，在所述双向AC-DC变换器的AC侧进行交流电频率调节，选取多个范围内的频率，每个被选取频率测量多次，记录所述双向AC-DC变换器停止供电的时长；

根据所述时长，结合预设频率响应表，确定所述时长是否符合所述预设频率响应表中的时长，若符合则所述交流输出过频保护试验、所述交流输出欠频保护试验通过；

其中所述计划曲线试验通过是指：根据实际需求和实际客观条件，确定所述外部储能电池的充放电计划曲线；

将所述充放电计划曲线作为所述能量策略的一部分，模拟控制所述分布式能量协调管理系统的工作状态，若满足预设目标则所述计划曲线试验通过。

10.一种5G基站，其特征在于，所述5G基站包括如权利要求1至9任一项所述的适用5G基站的分布式能量协调管理系统。

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