全球移動通訊技術，幾乎一直延續著10年一代的革新頻率，而每一次代際的演進，都能夠極大推動各行各業的產業升級與經濟社會發展。可以說，我們的工作效率與生活質量，很大程度上取決于所處的移動通訊時代。

 

2019年6月6日，工信部向四大運營商頒發5G商用牌照，中國正式進入5G商用元年。5G 是第五代移動通訊技術的簡稱，是以“高速率、低時延和大連接”為特征的新一代寬帶移動通訊技術，是實現人機物互聯的網絡基礎設施。

 

 

作為新一代移動通訊技術，5G的優勢顯而易見，但它也對其移動基站的建設，提出了幾項挑戰。

 

一是能耗高。一座5G基站的功耗為3kW- 4kW，是同配置4G的300%至350%。5G基站作為信息基礎設施核心，2025年用電量預計較2020年將增長1100億千瓦時。

 

二是密度大。5G由于頻點太高、信號穿透力差，基站的覆蓋半徑一般約為100-300米，為達到相同的覆蓋區域，5G基站數量會是4G的2倍以上。

 

三是維護成本高。為了網絡的高覆蓋，大量5G基站建在野外高山、民房制高點、高溫高濕區，不僅交流供電難度大，還導致雷擊機率升高、高溫高濕致使設備運行穩定性及壽命降低、故障率升高。一旦出現問題，不僅人工干預維修及恢復的直接成本高，而且如未能及時發現而‘倒站’所帶來的客戶影響及間接損失也很大。

 

雖然難度較高，但由于密度高、數量大，5G基站的市場容量更大，具有較大發展空間。據工信部發布的《2020年通信業統計公報》顯示，2020年，5G網絡建設穩步推進，按照適度超前原則，新建5G基站超60萬個，全部已開通5G基站超過71.8萬個。

 

目前，我國距離2026年完成建設600萬座的目標還相差528.2萬座，每年需新增開通90萬座左右。5G基站的建設作為新基建的重要組成部分之一，未來幾年都將實現快速發展。而實現 5G基站的快速發展，供電模式靈活、高可靠性的一體化解決方案成為關鍵。

 

 

可再生能源的快速發展為移動基站的靈活供電提供了新選擇。但是，由于可再生能源發電的間歇性，并不能完全滿足基站對穩定可靠的供電需求。可再生能源發電配置一定的儲能設備，解決了一部分可靠性的問題。

 

隨著5G甚至6G技術的成熟與發展，以及移動用戶數據需求量的增加，基站的用電功耗也越來越大，這就需要更先進、整合能力更強的解決方案，保障基站用電的可靠性。

 

金風科技依托多年分布式能源運營經驗，研發的風光儲（氫）一體化運營模式，在技術層面體現了能源與信息的深度融合，具有更好地風光儲氫一體化運行控制能力和負荷適應性，能夠更好地為基站提供服務。尤其是采用儲能與氫能進行雙重保證，提高了基站供電的可靠性。

 

金風科技低碳能源設計研究院創新研究部主任高超表示，根據應用場景不同，風光儲（氫）混合能源基站一體化解決方案的供電系統包括太陽能風能發電、蓄電池儲能、氫燃料電池發電和智能控制等系統。風機、光伏板、電解槽、鋰電池、燃料電池和負荷一同連接到直流總線上，電解槽生成的氫氣儲存在儲氫罐 / 固態儲氫裝置中，燃料電池則利用儲氫裝置中的氫氣在必要時輸出電能。整體系統通過風、光作為一次能源，為基站運行提供電力供應，利用鋰電池和燃料電池在風電光伏出力不足時保持供電，而在風光出力有余量時，進行充電和制氫。

 

 

↑通訊基站風光儲氫通訊系統

 

 

雖然風光儲（氫）混合能源基站一體化解決方案的原理看上去并不復雜，但若想使多種不同的能源一起高效發揮作用，必須對其技術逐個攻破。

 

以太陽能板的排布為例，為使其盡可能持續且穩定的發電，“確定最佳傾角應通過分別計算太陽光伏板處于不同傾角時的發電量并對其進行比較，通過科學的計算，最終使各月接收到的日照強度盡量均勻，以適合系統常年運行的需要。”高超說。

 

值得一提的是，發電系統裝機和儲能設備容量的最優化匹配也十分重要。“系統中，燃料電池、儲能設備建設成本最高，而柴油發電成本最高” 高超解釋，“如果儲能設備容量太小，不能滿足特殊情況用電需求，用電成本較高；如果儲能設備容量過大，建設成本較高。同時要考慮燃料補充，運輸等因素。”

 

此外，金風科技風光儲（氫）混合能源基站一體化解決方案還采用了模塊化設計，集裝箱式安裝，在工廠內將盡可能多的完成設備安裝，有效提高現場施工的效率，降低單位系統成本，提高市場化與規模化水平，保證安裝質量。

 

目前，5G基站負載最大功率為10kW，考慮離網備用工作時間24小時，需要為基站統一提供負48VDC輸出，在系統中增加一套轉換效率85%的穩壓電源，那么可實現平均用電負荷為6-7kW，考慮冗余，5G基站實際負荷需求為 7kW，每日發電量約為 197.65kWh。

 

為此，金風科技技術人員對配置有1kW風機、49kW光伏、30kW/100kWh 鋰電池、1kW 電解槽、10Nm3 儲氫裝置、1kW 燃料電池及控制系統的風光儲（氫）混合能源基站一體化解決方案進行了測試，結果顯示光伏為主要出力電源，風電次之，而燃料電池出力機會較少，但全年仍有出力35.5kWh。在測試過程中，金風科技也對該方案的規劃投資經評指標進行了論證。

 

“一個有較大市場價值的解決方案，不僅在技術上需要足夠成熟，在整體經濟性上，也需具有一定競爭力。”高超提到：“該方案在整體效率與可靠性大幅提高的基礎上，與傳統方案相比經濟性相當。”這足夠使金風科技風光儲（氫）混合能源基站一體化解決方案，成為5G基站，乃至未來新一代基站解決方案的有力角逐者。