關于通信行業新型儲能發展的研究

收稿日期：2023-07-07

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2023.21.028

摘" 要：發展新型儲能是實現碳達峰、碳中和的重要支撐，通信行業作為能耗大戶推廣新型儲能的應用責無旁貸。通過對國家級、省級宏觀政策和新型儲能、虛擬電廠等技術的研究，結合鐵塔公司、運營商等通信行業龍頭企業現狀，就如何加快推動通信行業新型儲能和相關應用的發展，從政策引導、行業標準建立、新型儲能應用場景探索等方面進行了深入的探討。最后，以參與電力市場交易為最終目標，就鐵塔公司和運營商應該積極地、分階段地參加新型儲能和虛擬電廠相關的技術、產品和平臺研發給出實施建議。

關鍵詞：新型儲能；虛擬電廠；通信行業；5G基站

中圖分類號：TM73" 文獻標識碼：A" 文章編號：2096-4706（2023）21-0121-05

Research on the Development of New Energy Storage in the Communication Industry

WU Hua

（China Tower Guangdong Branch， Guangzhou" 510310， China）

Abstract： The development of new energy storage is an important support for achieving carbon peaking and carbon neutrality. As a major energy consumer， the communication industry is duty-bound to promote the application of new energy storage. Through the research on national and provincial macro policies and new energy storage， virtual power plant and other technologies， combined with the current situation of leading enterprises in the communication industry such as tower companies and operators， how to accelerate the development of new energy storage and related applications in the communication industry， from the aspects of policy guidance， industry standard establishment and exploration of new energy storage application scenarios. Finally， with the ultimate goal of participating in electricity market transactions， implementation suggestions are given for the tower companies and operators to actively participate in the development of technologies， products and platforms related to new energy storage and virtual power plants in stages.

Keywords： new energy storage; virtual power plant; communication industry; 5G base station

0" 引" 言

新型儲能是實現碳達峰、碳中和的重要支撐，儲能作為通信行業的配套基礎設施，是保障通信系統實現可靠運行的關鍵。新型儲能系統是傳統儲能系統的升級，必將成為推動信息通信行業高質量、綠色發展的關鍵發力點。鐵塔公司、運營商等龍頭企業作為能耗大戶，應該意識到發展新型儲能的緊迫性，研究如何抓住新型儲能產業發展的歷史機遇，思考如何通過擴大通信行業領域新型儲能產品的應用規模，擴大應用場景，做好電力市場需求側響應，降本增效。同時在與電力、能源行業間的異業合作中，通信行業需要研究如何利用自身特點和優勢，積極參與到未來的電力交易市場，開拓新的業務方向。

本文圍繞上述議題，探討鐵塔公司、運營商為代表的通信行業企業發展新型儲能的緊迫性，以及推動新型儲能發展過程中，需要的配套保障措施、重點關注的創新應用場景，還有應該分階段積極投入研發的關鍵技術、產品和平臺。

1" 推動通信行業新型儲能發展的緊迫性

隨著5G、大數據、云計算時代的來臨，通信運營商已經成為用電側的能耗大戶，面對用電量的迅速增長，通信行業為了提升行業競爭力和可持續發展性，已經具有節省用電和提升備電效率的極強的內生需求。有相關預測指出，到2025年，通信行業將消耗全球20%的電力。其中，大約80%的能耗來自廣泛分布的通信基站。

2022年1月29日，國家發展改革委、國家能源局關于印發《“十四五”新型儲能發展實施方案》的通知，提出靈活多樣發展用戶側新型儲能，通知要求圍繞大數據中心、5G基站、工業園區等終端用戶，要依托分布式新能源、微電網等配置新型儲能，降低用能成本。通知還要求，針對工業、通信、金融、互聯網等用電量大且對供電可靠性、電能質量要求高的電力用戶，根據優化商業模式和系統運行模式需要配置新型儲能，提供可定制的用能服務[1]。

2023年3月15日，廣東省也發布了《廣東省推動新型儲能產業高質量發展的指導意見》，明確提出了全省新型儲能產業到2025—2027年營業收入、裝機容量具體目標，對加大新型儲能關鍵技術和裝備研發力度、推動新型儲能產業壯大規模容量、創新開展新型儲能多場景應用、提升新型儲能產業質量安全管理水平、優化新型儲能產業發展政策環境以及保障措施，給出了詳細的指導意見[2]。

由此可見，無論從通信行業的發展內生動力，還是國家宏觀的產業布局指導意見，加快建設通信基站和數據中心新型儲能系統具有特別緊迫的資源節約意義，同時也有利于創造更大共享價值。

因此，堅持“創新、協調、綠色、開放、共享”的五大發展理念，研究如何充分利用通信行業用電穩定、用電量大的特點，通過技術和產品升級改造，并依托先進的信息通信技術和強大的計算能力，探索建設“荷儲一體”的資源聚合調度平臺，實現新型儲能市場的消納端與供應端實時互動，達到以消納能力帶動供應能力發展的目標，成為新型儲能產業在通信行業快速高質量發展的重大議題。

2" 相關政策環境與保障措施的思考

2.1" 加強組織領導與宏觀指導

新型儲能業務涉及的產業鏈很長、跨行業、跨部門協調工作量大，要推動通信行業新型儲能及相關業務的快速發展，建議通信行業主管部門牽頭，加強組織領導和宏觀指導。以廣東省為例，建議成立廣東通信行業新型儲能發展專項工作組，工作組成員由能源、通信、財政、電網、鐵塔、運營商、設計院、設備制造商等組成。工作組主要負責落實和統籌推進通信行業新型儲能應用各項工作，包括科技攻關、設備研發、標準制定、規劃設計、工程建設、商業合作模式、推廣應用等任務。

2.2" 制定通信行業儲能建設規劃和運維標準體系

建議在上述工作組的領導下，基于通信行業新型儲能試點應用成果，面向基站、數據中心等應用場景，鐵塔、運營商制訂新型儲能與基站、數據中心建設發展同步規劃，實現由單一的通信規劃到“通信+平衡用能+城市和諧”綜合的新型通信網絡規劃發展。

工作組的各專項小組，負責研究制定涵蓋設計、設備選型、項目準入、質量監督、消防驗收、并網驗收、運行維護、應急管理、回收利用等全過程儲能建設、運維標準體系，并引導整個產業鏈建立相關技術標準。

2.3" 制訂新型能源發展的支撐扶持系列政策

通信行業新型儲能系統建設及運維是個系統工程，建議在工作組的領導協調下，持續支持新型儲能系統用電方式優化。例如，各地供電局能為所有配置新型儲能系統的基站用電報裝手續，享受5G基站用電報裝同等條件；對于建設在其他業主專用變壓器后的基站，供電局協助協調業主，為基站用電報裝提供可行方案，方案中涉及線損、業主專變管理費用，建議由政府部門統一通過電價優惠或專項資金支持等方式，為基站運營單位提供補貼；支持建設新型儲能系統的基站、中小工商業用戶，可在自愿的前提下，通過聚合方式參與電力市場交易，享受電改政策紅利。

建議在工作組領導下，制定省級的新型儲能建設獎勵政策。針對相關項目，開通“綠色通道”加快項目的用地、環評、節能、用林等審批，在項目調度、響應等方面給予政策傾斜。通信行業分布式新型儲能系統相對集中式系統造價高10%左右，建議省市各級政府通過專項扶持資金，對項目建設單位予以相應比例的補貼；省財政對通信行業新型儲能項目給予傾斜支持政策，優先安排獎勵資金，鼓勵通信行業新型儲能產業健康發展。

3" 創新通信行業新型儲能應用場景的建議

3.1" 推動基站全量上儲能

鉛酸蓄電池因技術成熟、成本低廉、維護方便一直是當前通信電源中應用最廣泛的儲能電池，但鉛酸蓄電池由于受制于理論特性等，已經無法克服壽命短、能量密度低、易被盜以及環保等問題。隨著鋰電等新型儲能技術的成熟和成本的降低，傳統鉛酸蓄電池的缺點得以克服，再結合光伏等清潔能源的推廣，通信行業的能源升級換代迎來了黃金時機。筆者建議通信管理局等政府部門，牽頭推動這一進程的加速發展，統一規劃布局，并打造一批新型儲能和“零碳”基站示范標桿，為通信行業碳中和探索可行技術方案。具體建議如下：

1）編制無線基站全量上新型儲能五年行動計劃，爭取在5年左右的時間里面，全部基站配置新型儲能系統。

2）鼓勵聯合基站所在的周邊業主單位需求，同步考慮上儲能的綜合解決方案。

3）對具備建設光伏條件的基站場地，考慮同步建光伏發電系統。力爭2025年前，建設5 GWh新型儲能設施和0.5 GW分布式光伏裝機容量，2027年前，建設10 GWh新型儲能設備和1 GW分布式光伏。

3.2" 建設數據中心場景新型儲能項目

數據中心是另外一個能耗大戶。根據生態環境部公布的數據[3]，2021年，我國數據中心耗電量占全社會用電量的2.6%，碳排放則占全國碳排放量的1.14%左右。根據信通院統計數據，每年我國要處理的數據量以50%左右的速度在增長，數據中心實現“雙碳”目標，節能減排的壓力非常大。而建設“源網荷儲”則是重要的舉措，因此，加快推動有條件的數據中心充分利用風能、太陽能等可再生能源，建設“源網荷儲”一體化碳中和示范項目，以電網為平臺和載體，推動電網調控由“源隨荷動”向“源荷互動”轉變。其中，新型儲能代替數據中心機房傳統備電電池是起點，建議加快相關試點，力爭在2025年前，全省數據中心達到1.2 GWh裝機容量；在2027年前，達到2 GWh裝機容量。

3.3" 積極參與通信儲能融入虛擬電廠的探索

虛擬電廠（Virtual Power Plant， VPP）是一種通過先進信息通信技術和軟件系統，實現分布式電源、儲能系統、可控負荷、電動汽車等分布式能源資源的聚合和協調優化，以作為一個特殊電廠參與電力市場和電網運行的電源協調管理系統。2022年3月，發改委等十部委聯合印發的《關于進一步推進電能替代的指導意見》明確指出：鼓勵大數據中心、5G通信基站等利用虛擬電廠參與電力系統互動[4]。鐵塔公司、三大運營商作為電網需求側的用能大戶，也迎來了參與到能源互聯網生態中發展的絕佳機會。

根據2022年統計數據，全國現有無線基站總數1 083萬（其中5G基站231.2萬），還擁有規模龐大的數據中心，所有的基站及數據中心的可控負載、可控空調、儲能和光伏等分布式能源都是可以調控的資源，并具備最佳的通信接入條件。因此，鐵塔公司、運營商及相關通信行業企業，擁有海量的資源可以參與到電力行業主導的能源交易市場。

2022年底，在深圳，中國鐵塔、中國電信、中國移動、中國聯通、華為數字能源6家5G基站運營商與深圳供電局主導的深圳虛擬電廠管理中心簽約，探索5G基站等負荷資源參與需求側響應、現貨市場、輔助服務市場的商業模式和產業化應用模式，通信行業積極參與到邀約型虛擬電廠試點是很好的創新嘗試。從長遠來看，鐵塔公司、運營商及相關通信行業企業通過資源整合，組建全國范圍的收入規模千億級別的通信虛擬電廠也是完全可以期待的。

4" 新型儲能相關新技術、新產品和新平臺的研發

4.1" 新技術研發

4.1.1" 退役電池梯次利用技術

新型儲能產品電池退役后SOH（State of Health）仍超過70%，可用于基站、小微站、路燈、攝像頭等場景的應急備電。特別是在5G網絡中，電源供電能力經常不足，退役電池梯次用于直流供電，或者結合雙向逆變器提供交流供電，都具有很高經濟價值。

在退役電池梯次利用的技術方面，首先，需要有一套高效、標準的電池檢測篩選方案[5]，主要包括退役電池的安全性檢測和經濟效益評估（容量和使用壽命相結合）。其次，根據不同的需求應用場景，比如基站直流供電、攝像頭備用電等，構建重組平衡穩定的電池解決方案，以在供電穩定性、延長電池壽命和經濟性方面取得平衡。

建議通信行業的龍頭企業，包括鐵塔公司、運營商牽頭，聯合研究設計單位和電池設備商，基于相關業務場景，編寫通信行業退役電池梯次利用的技術規范書或標準，把住梯次利用的技術門檻，并以此推動動力電池生產企業和相關產業鏈，從研發階段就兼顧到梯次利用階段的需求。通信行業的龍頭企業需加強與上下游企業聯動，通過建立聯合實驗室等方式，共同研發攻克退役儲能電池的智能檢測和無損評估技術，為儲能電池梯次利用的規模推廣打下堅實的技術基礎。

4.1.2" 大規模分布式資源協同調度控制技術

通信行業新型儲能要融入虛擬電廠的交易服務市場，就必須研究虛擬電廠的關鍵技術，而大規模分布式資源協同調度與控制技術正是這樣的關鍵技術[6]。鑒于虛擬電廠通過聚合分布式的能源、儲能和可控負荷等資源，以參加電力市場交易獲益的業務本質，要實現對分布式資源進行實時或準實時地協調控制，以確保穩定電力輸出或響應需求變化就是基礎的業務支撐能力。而優化調度技術則指根據市場供需、價格信號及自身資源狀態，對分布式資源依據一定的激勵機制來優化配置，實現能源資源調度及經濟效益最優化。

建議鐵塔公司和運營商，在發展自身新型儲能項目的同時，聯合電力行業，同步開展大規模分布式負荷、新型儲能資源協同調度業務流程和算法模型，實現智能調度能力穩定輸出，主要做到穩定的規模需求側響應、穩定的分布新能源消納等。通過高效協同控制技術，創造用戶側規?；l電的確定性，對沖新能源發電的不確定性，為新型電力系統建設貢獻力量。

4.1.3" 面向虛擬電廠的5G通信技術應用研發

虛擬電廠調控功能完全依賴于通信網絡實現數據傳輸，而這正是通信運營商的核心競爭力。虛擬電廠基于其分布式的特征以及能源網絡結構的多變性，需要結合5G低時延技術，開展新型儲能數據采集及精準管控技術研究，以實現虛擬電廠調度的實時精準可控和數據安全傳輸。建議運營商和鐵塔公司牽頭，聯合研發設計單位及設備廠商，加強在虛擬電廠的通信網絡架構、端到端的網絡切片定制[7]、以及虛擬專用網信息安全等方面，從應用方案設計、技術開發維度進行更多更深入的研究和實驗測試。

4.2" 新產品研發

通信行業作為新型儲能產品的使用大戶，建議行業主管單位、行業協會組織共同牽頭，鼓勵鐵塔公司、運營商、設計單位、設備制造商等立足5G基站、小微站、數據中心等業務場景，對儲能產品給出不同的技術規范，主動與儲能產業鏈上游建立合作關系，共同開發柔性可調、高能量密度、高集成度、高可靠性和高安全性的新型儲能產品，包括電池以及雙向變流器（PCS）、電池管理系統（BMS）及能量管理系統（EMS）等關鍵控制系統[8]。

4.3" 綜合運營管理平臺研發

通信行業基于新型儲能項目的不斷建設完善發展，最終將具備全面參與虛擬電廠的運營能力。當然，實際情況需要視儲能能力建設進度，還有需求側響應、現貨市場、輔助服務市場的政策與規范發展完善情況而定。大致上，如鐵塔公司這樣的通信基礎資源運營商，可以按照業務發展的近中遠三個階段，規劃建設新型儲能相關的綜合運營平臺。

4.3.1" 儲能運營管理平臺

在新型儲能項目建設過程中，建議同步建設新型儲能運營管理平臺?；诓煌姵貜S商系統（包括BMS/EMS/PCS）的南北向開發接口、其他新型傳感器、5G網絡通信等，平臺實時收集各基站、數據中心新型儲能系統運行狀態數據（功率數據、充放電量數據、節能減排數據），構建儲能系統運行全景數據圖，實現包括站點數據采集、實時監控、運營告警、工單管理、儲能能效統計分析等功能，實現新型儲能系統主動安全的管理。

4.3.2" 面向需求側響應的資源聚合調度平臺

通信基站發展為虛擬電廠的第一個階段，以需求側響應為主要目標，也被稱為“負荷類”虛擬電廠。以鐵塔公司為例，它可聚合運營調整的負荷資源很多，包括基站的可控負載、充電樁、儲能電池、光伏等分布式能源。面向需求側響應的資源聚合調度平臺，依托于5G通信網絡，建立基站相關的聚合資源模型，以及前面探討的大規模分布式資源協同調度技術，整合儲能、光伏等運營管理平臺，可搭建省地兩級負荷調度架構，充分挖掘儲能、光伏、基站等分布式資源調節潛力，實現終端設備用能在線監測、智能調度和削峰填谷自動控制[9]。平臺需要建立完整的分布式儲能運營評價模型[10]，根據動態的電池充放電數據、壽命成本數據和收益等，建立投資回報模型。平臺還需要對接外部的電網調度系統，實現需求側的動態響應及交易等。如圖1所示。

4.3.3" 面向市場的綜合調度管理平臺

虛擬電廠發展的第二階段，是實現包括新能源、用戶及配套儲能項目在內的源網荷儲一體化聚合運營，作為獨立市場主體參與電力市場交易，建設綜合能源智慧管理平臺[11]。在此階段，基于前面基礎，將構建完整的能源數據中臺，進一步開發和優化高級應用，包括智慧調度算法、負荷預測算法、碳資產管理、PUE預測等，做好基站、數據中心分布式綠色能源消納，同時，提供調頻、穩壓等電力輔助服務能力。在支持好通信行業用電需求的情況下，結合電力市場中長期交易市場和現貨市場情況，調整市場交易策略，提升對外自動的電力交易報量和報價服務等。平臺參考架構如圖2所示。

5" 結" 論

新型儲能作為實現“雙碳”目標的重要抓手，正在各行各業大規模推廣和應用。筆者認為，借助大力發展新型儲能及其應用，通信行業將迎來業務創新或轉型發展的歷史機遇，運營商、鐵塔公司將從過往被動的能耗管理，轉向主動的能源運營。建議通信行業各級主管部門、相關部門、運營商、鐵塔公司及相關產業鏈加強政策配套、組織協調，積極試點探索，快速復制推廣成功經驗，走出通信行業發展的新路。

參考文獻：

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[11] 朱程燕，劉永春.基于彈性電網的虛擬電廠平臺設計 [J].自動化應用，2021（8）：100-103.

作者簡介：吳華（1973—），男，漢族，天津人，工程師，鐵塔智聯技術有限公司廣東分公司總經理，廣東鐵塔行業拓展部總經理，工學碩士，主要研究方向：移動通信、物聯網、視頻感知、虛擬電廠。