通信储能智能化白皮书3.0

01 智能电信储能白皮书 Introduction 随着大规模部署5G网络和数据中心（DCs），网络站点及设备机房的5G站点数量呈指数级增加，设备功耗显著提升，导致全网能源消耗急剧上升 。当前，站点、设备机房以及DCs对储能密度、能效和智能化提出了更高要求。传统铅酸电池因能量密度低、体积大、重量重、循环寿命短、充电与放电性能不佳而难以满足这些需求。 效率和广泛的管理及运营维护（O&M）已无法满足网络发展需求，因此逐渐被性能更高的锂离子电池所取代。锂电储能已成为电信行业的趋势。5G的快速普及和电动汽车的发展加速了这一进程。 然而，当前的大部分锂离子电池主要由一个简单的电池管理系统（BMS）和电池单元组成。它们提供了基本的功能，但产生了高昂的扩展成本，因此仅适用于有限的情景。由此可见， 深入探讨未来网络演进趋势，并利用电池技术、网络通信、电力电子、智能测量与控制、热设计、人工智能、大数据和云管理等技术，中兴创新性地提出了“新型双网络架构与新L1-L5演进层级”概念，并推动智能锂离子电池的部署，以满足5G网络的新服务需求并驱动能源结构转型。通过提出这个五级新层级，中兴希望在电信行业推动储能系统的智能化演进。 常见锂电池 智能电信储能白皮书 L4-L5 能源网络与信息网络新型双网架构 L1 单一体系结构 L2-L3 端到端体系结构 锂电池–(电信电源) –网络管理 AI能源云 信息网络 能源网络 图1：电信储能架构的演进 智能锂电电池电信电源 功率转换 网络通信 热设计 带内/带外 网络 智能测控 能源网络管理 新型电信储能架构 电信储能正从之前的“单一架构”发展到当前主流的“端到端架构”，最终演进为“新型双网络架构”（参见图1）。 单一架构,锂离子电池系统作为独立执行组件，主要提供电力备份功能。在这种情况下，循环性能并未得到充分利用，从而降低了资产价值。由于广泛的电力备份管理，不同地点的电力备份要么过剩要么不足，导致资产浪费。锂离子电池系统的运行状态无法可视化或识别，导致在运维过程中出现被动响应。. 端到端体系结构在“锂电供能/接入点-EPS”模式下建立了一个站点能源存储信息网络，以远程监控锂设备的状态。 设置参数，并检测故障。增强的本地电池管理系统（BMS）以及与能源管理系统（EMS）的互操作性已经将锂离子电池的智能水平提升到了一个新的高度。尽管端到端架构有助于实现智能化， 锂离子电池的发展过程中，它需要进一步升级，因为其在外围站点协调和全网储能调度方面存在不足，无法满足大数据和人工智能辅助等技术的应用需求。 新的双网络架构其特色包括一个能源网络和一个信息网络，实现了公共电网的全场景连接，以及网络站点的发电、用电和储能设备的全面连接，从而实现了网络范围内的互联。 能源存储信息与能源资源相结合，通过信息流建立能源云以管理能源流。这一新的架构是推动从被动能源存储向主动能源存储及主动安全转变的基础，最大化了能源存储的全生命周期价值。最终实现了网络范围内能源存储中信息流和能源流的双向流动，为站点能源存储、新能源应用及零碳网络演进的全面应用铺平了道路。 智能电信储能白皮书 智能储能智能层次结构的新定义 基于这三种架构，中兴创新性地定义了实现预期智能通信储能所需的五个层次，分别是：L1（被动执行），L2（辅助自我智能），L3（条件自我智能），L4（高度自我智能），L5（互联）。（见图2）。 L3条件自理 L4高 Self- L5互连 L1被动执 行 L2辅助 Self- Replacementof 铅酸电池 基本控制& 管理 多种技术 Integration 新的双网络 建筑 能源互联网技术 和新能源 电源备份 不使用或使用简单的 BMS 哑巴设备 基本BMS 电信电力网络 EMS 端到端体系结构 更多应用场景 更安全可靠的功能 没有电信电源的端到端架构 双网融合与云网协同主动学习和主动储能主动安全和智能云维护容量管理和资产优化 全面互联双向流通最大能量共享最高效能使用最清洁能源供应更多潜力 图2智能电信储能层次结构新定义 智能电信储能白皮书 L1(被动执行)对应于单一架构。 在这个水平上，常见的锂离子电池作为铅酸电池的被动执行组件进行替换，提供了更高的性能但具有相似的功能。锂离子电池仍然是相对简单的设备，应用场景有限。 L2（辅助自主智能）和L3（条件自主智能）对应于端到端架构。L2提供了初步的管理，使锂离子电池智能化。在L2层级下，锂离子电池能够独立执行、部分感知和部分分析。通过基本电池管理系统（BMS），锂离子电池与电源系统连接，进而接入EMS，提供诸如电压/电流平衡、实时参数检测以及过流/过压保护等基础功能。 与L2相比，L3更为智能。通过引入功率转换和部分决策以及增强感知能力， L3能够独立执行、感知和进行部分决策。它提供了更强大的功能： 更强的表现，如更高的能量密度，超级多- AI能源云 EMS Strategy信息问题集合 组级联，均衡控制精度较高。 更多应用场景,例如，智能混合使用、智能并行操作、智能峰谷转移 、智能削峰填谷和智能增效。 更安全可靠的功能，如SOC/SOH、远程报警、智能防盗、预防性O&M。 中兴提供了先进的L3产品和解决方案，具备创新功能，适用于所有5G网络场景，使5G网络的系统更加智能化，最大化网络供电和运维效率，降低总拥有成本（TCO）。 L4（高自智能）在电信储能的智能化水平上实现了巨大跃升。L4集成了如AI、大数据和物联网等新技术，并从端到端架构升级至新的双网络架构。架构,L4采用云、EMS、设备三层的智能管理模式(见图3): 智能分析 太阳能资源分析 能源交换分析 …… …… 智能调度 调峰和负荷转移 电池使用寿命延长 …… …… PV测量数据 …… 储能测量数据 …… 负载预测 …… 光伏发电预测 …… 热管理和温度控制 充放电控制 电池平衡管理 SOC/SOH 高级智能云管理 EMS基础智能化管理 设备侧智能传感与控制 环境信息收集 设备信息收集 电力/碳交易智能定价 储能工况聚类 故障原因分析 电池配置分析 发电和公用设施规划管理 电能质量评价 数据处理智能预测 设备侧的智能感应和控制，包括 图3三层智能管理模式 智能电信储能白皮书 功能模块，如设备和环境信息收集、热管理、温度控制、设备端的充电与放电控制。 EMS的基本智能管理，包括EMS侧的功能模块，如数据处理、智能预测 、智能分析和智能调度。每个模块包含多个子功能单元，通过子单元的升级，功能得以扩展和改进。 先进的智能云管理，采用AI算法进行高级管理分析与决策，如价格博弈和产能规划，并为下层管理层提供政策指导和分配，以实现基于云的全网能源存储管理。 这种智能化管理模式可以随着管理水平的提升逐步部署。L4标志着决策从部分依赖人类转向完全自主。通过减少人为干预，L4能够实现更安全的操作、更高效的运维、更广泛的适用范围以及更大的经济效益。目前，中兴公司主要聚焦于L4层面，其具体功能和优势主要体现在以下四个方面： 双网融合和云网协同,The 信息网络与能源网络整合，能源云通过信息流对能源流动进行全面、流畅的管理。 云网络相互连接以实现站内和站间协调与调度。结合云的智能管理、EMS（能量管理系统）及设备的自我混合使用、自我负荷转移、自我峰值调节以及自我增益应用得以实现。 主动学习和主动储能，基于历史数据、主动学习（电网、负载、辐射和碳交易信息）以及动态数据分析（环境数据、电网质量与负载波动）的应用 ，实现了多能源资源（太阳能、柴油发电机、电网）的主动能量存储。具体应用包括能量存储的最佳充放电策略，实时的电网运行优化，以及在各种运营场景下的动态适应能力。这些技术的集成使用不仅提高了能源使用的效率，还增强了系统的稳定性和响应性，特别是在面对不断变化的环境条件和电力需求时。 人工智能调度用于能源存储与供应，并优先考虑绿色能源。能源存储可以从静态转变为动态，从孤岛管理过渡到并联网络。 管理，因此最大化全网的储能价值。 主动安全和智能云维护，基于历史工作数据、锂离子电池状态监控和AI学习，采用了更为精确的SOX算法主动优化充电与放电策略，以延长锂离子电池的使用寿命；检测、分析、诊断并 Enery互联网 ntEn nerg ry 根据不同的人工智能操作级别修复故障， 图4L5互连概述 智能电信储能白皮书 与预测控制算法合作以确保锂离子电池的全生命周期安全；通过云网协同，实现了全场景的远程云端管理，以减少人工现场访问，从易于运维发展到智能云运维和免运维。 容量管理和资产优化，通过比较能源存储运行状态和各站点之间的资源分配，利用人工智能和大数据分析实施全网所有站点的精细AI配置和容量规划。这样一来，现有网络的能源存储资源可以最大程度地复用，资产得到优化，成本得以降低，效率得以提升，从而带来额外的经济效益 。 L5(互连)在双网络架构的智能演进最终阶段，能源存储实现了执行、感知、分析、决策和意图的完全独立。伴随着能源互联网技术革命和新型能源应用的兴起，能源存储将充分发挥其潜力（参见图4）。 多能源应用和低碳能源利用，它将支持多种储能方法（如锂离子电池、钠电池、流动电池、燃料电池等）的整合与协同工作，并实现全面的能源供应优化（太阳能、风能、氢能、生物材料能源等）。 智能学习和算法升级，网络范围内的AI学习，提取满足能源架构网络的最佳调度方法，实现自我优化；它能评估碳指标，并通过持续改进的算法开发出最佳碳排放策略及最优碳排放结果。 能源和信息网络之间的完全互连，每个网络中的双向流动，通过微电网系统连接到区域能源互联网， 彻底交换不同储能类型和能源类型的信息，并基于安全算法实施双向调度 ，使客户能够实现最优成果。 智能电信储能白皮书 前景 在全球行动不断推进以实现碳排放峰值并达到碳中和目标的大背景下，能源结构正加速向“低碳、电气化、数字化”方向转型。作为能源系统的重要组成部分，储能的功能与用途正在经历革命性的变革。中兴通讯提出“智能通信储能”白皮书，旨在通过技术积累与实践推动通信行业持续发展与进步，以此为客户提供更大价值，实现能源的最大共享、最高效利用以及最清洁供给，拥抱可持续的能源未来。面对前路挑战，中兴通讯承诺承担更多责任，推动可再生能源的智能化演进。 总编辑股 中兴通讯有限公司。保留所有权利。 版权声明 09 这份白皮书由中兴通讯股份有限公司版权所有。如需转载或引用本文档内容，请注明来源于：中兴通讯。