華為混合供電解決方案PowerCube將能源發(fā)電、控制、儲能、制冷、OSS等部件有機(jī)集成到一個系統(tǒng)中，充分利用市電、太陽能、柴油等各種能源的靈活接入，滿足無市電以及市電不穩(wěn)定地區(qū)的通信站點(diǎn)供電需求，確保站點(diǎn)獲得最優(yōu)的TCO。
                                                                              
能源問題困擾運(yùn)營商

在過去十年中，移動通信行業(yè)快速發(fā)展，由此引發(fā)的巨大能源需求成為運(yùn)營商無法回避的問題。尤其在很多發(fā)展中國家，電力基礎(chǔ)設(shè)施要么非常落后，要么分布不均，這都給運(yùn)營商的業(yè)務(wù)開展造成嚴(yán)重困擾。

例如，在非洲無市電地區(qū)，典型雙油機(jī)站點(diǎn)油耗很大，而且燃油經(jīng)常被盜，一個站點(diǎn)每年僅油費(fèi)支出就超過2萬美元，這令運(yùn)營商頭痛不已。在亞太等市電不穩(wěn)定的站點(diǎn)，使用油機(jī)作為備電帶來的油費(fèi)支出高昂，而使用電池則需要頻繁更換，費(fèi)用也同樣不菲。近十年來，國際能源價(jià)格不斷上漲，人工成本也水漲船高，由此帶來的TCO上升，對運(yùn)營商來說更是沉重的負(fù)擔(dān)。

因此，在無市電以及市電不穩(wěn)定地區(qū)，運(yùn)營商對于能夠節(jié)省能源開支和人工費(fèi)用的能源解決方案有迫切的需求。

多種方案適配不同場景

基于二十多年對通信行業(yè)的深刻理解，以及為幾十萬通信站點(diǎn)供電的豐富經(jīng)驗(yàn)，華為推出新一代混合供電解決方案PowerCube，這是全球首個應(yīng)用于通信站點(diǎn)的一體化混合供電系統(tǒng)，其中采用了華為獨(dú)創(chuàng)的H.E.BUS能源總線技術(shù)，將通信領(lǐng)域的電子信息控制技術(shù)與工業(yè)領(lǐng)域的能源系統(tǒng)相結(jié)合，成功實(shí)現(xiàn)了站點(diǎn)能源的高效轉(zhuǎn)換和利用，為ICT領(lǐng)域的節(jié)能減排開辟了一條全新的道路。

針對通信站點(diǎn)的應(yīng)用場景，PowerCube分為三種場景方案。

針對無市電或市電很差的應(yīng)用場景，華為采用“直流油機(jī)+深循環(huán)蓄電池”的GenShiftTM油電混合方案，通過優(yōu)化能源調(diào)度算法，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)與蓄電池都可以處于最佳工作狀態(tài)并按照相應(yīng)的調(diào)度邏輯進(jìn)行輪換：當(dāng)油機(jī)啟動時，既給基站等負(fù)載供電，又給蓄電池充電；當(dāng)蓄電池充電上升到設(shè)定的放電閾值時，油機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)由蓄電池帶負(fù)載工作；當(dāng)蓄電池放電到設(shè)定的充電閾值時，油機(jī)又重新開始工作……華為與MTN等運(yùn)營商在不同地區(qū)的多次聯(lián)合試驗(yàn)均表明，與傳統(tǒng)站點(diǎn)雙油機(jī)方案相比，GenShiftTM油混方案平均能節(jié)省50％的油耗和60%的油機(jī)維護(hù)成本。

在非洲、中東等太陽能資源豐富的地區(qū)，華為推薦運(yùn)營商采用SolarMAXTM光混方案，實(shí)現(xiàn)可再生能源和常規(guī)能源的混合接入，幫助運(yùn)營商為廣泛分布的站點(diǎn)群提供穩(wěn)定清潔的能源。SolarMAXTM方案主要是通過領(lǐng)先的MPPT（最大功率點(diǎn)跟蹤）控制器，衍生為純光、光電、光油等多種子方案，幫助運(yùn)營商因地制宜地充分利用可再生能源。在非洲和中東的多點(diǎn)試驗(yàn)表明，與傳統(tǒng)太陽能方案相比，在同樣功率的條件下，SolarMAXTM光混方案可減少安放10－30%的太陽能板，顯著降低站點(diǎn)供電的部署和維護(hù)成本。

在停電頻繁的地區(qū)，華為采用電混方案，即市電與快充蓄電池輪換工作的DualPowerTM雙動力技術(shù)，市電中斷時采用蓄電池帶負(fù)載工作，油機(jī)作為備份供電；當(dāng)市電恢復(fù)時，市電帶負(fù)載工作，并通過優(yōu)化充電邏輯對蓄電池進(jìn)行大電流快速充電。蓄電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，在頻繁充放電的環(huán)境下能夠滿足兩年以上的使用壽命要求。通過這些技術(shù)的應(yīng)用，華為的電混系統(tǒng)可以有效減少油機(jī)的使用，從而降低站點(diǎn)的OPEX。例如在巴基斯坦CMpak，80%以上站點(diǎn)可以將油機(jī)的運(yùn)行時間降低為零，甚至取消油機(jī)的配置。

華為PowerCube系列混合能源方案目前已經(jīng)在Vodafone、中國移動、Telenor、MTN、Etisalat、Telefónica、Airtel等全球領(lǐng)先運(yùn)營商的通信網(wǎng)絡(luò)獲得超過14000個站點(diǎn)的應(yīng)用，在幫助運(yùn)營商實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的站點(diǎn)供電、降低TCO方面已獲得充分驗(yàn)證。

混合供電確保最優(yōu)TCO

除了能夠適應(yīng)各種通信站點(diǎn)應(yīng)用場景外，PowerCube方案還將能源發(fā)電、控制、儲能、制冷、OSS等部件有機(jī)集成到一個系統(tǒng)中，充分利用市電、太陽能、柴油等各種能源的靈活接入，滿足無市電以及市電差地區(qū)的通信站點(diǎn)供電需求，確保站點(diǎn)獲得最優(yōu)的TCO，并支持向未來的平滑演進(jìn)。PowerCube包括以下五個子系統(tǒng)：

EPS（Energy Plant System，發(fā)電子系統(tǒng)）：在發(fā)電子系統(tǒng)領(lǐng)域，華為積極探索新型能源的應(yīng)用，如結(jié)合太陽能能量密度小、利用成本較高、夜間無法使用的特點(diǎn)，研究最大功率跟蹤技術(shù)和光伏系統(tǒng)的控制和穩(wěn)定性問題；結(jié)合燃料電池能量轉(zhuǎn)換效率高、功率密度高、無污染、噪聲低等特點(diǎn)，研究燃料電池機(jī)構(gòu)、材料應(yīng)用及關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與生產(chǎn)；結(jié)合生物能源可再生、低污染和二氧化碳零排放等特點(diǎn)，加強(qiáng)生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)控制性和穩(wěn)定性研究。目前華為推出了主用油機(jī)、備用油機(jī)、備電油機(jī)等適合各種場景的部件，運(yùn)營商可以根據(jù)油機(jī)生命周期運(yùn)行時間來選擇不同檔次的油機(jī)，從而降低系統(tǒng)配置成本。

ESS（Energy Storage System，存儲子系統(tǒng)）：儲能技術(shù)是電力系統(tǒng)中很多技術(shù)問題的瓶頸，要發(fā)展混合供電，其重要性不容忽視。針對儲能行業(yè)發(fā)展迅速、電池種類繁多的特點(diǎn)，華為定制了多種適合不同場景應(yīng)用的儲能子系統(tǒng)，如SCB（Solar Cycle Battery）適用于太陽能的高溫、慢速充放電、淺循環(huán)場景，F(xiàn)CB（Fast Charge Battery）適合市電不穩(wěn)定的快速充電場景，DCB（Deep Cycle Battery）適合油電的深循環(huán)場景，而ACB（Advanced Cycle Battery）的溫度適應(yīng)性、快速充放電能力、深循環(huán)壽命都非常優(yōu)異。

CCS（Cabinet with Cooling System，制冷子系統(tǒng)）：針對不同環(huán)境溫度、不同的設(shè)備及儲能系統(tǒng)，機(jī)柜及溫控實(shí)現(xiàn)一體化，并且可以分倉溫控。

ICC（Integrated Controller and Converter，控制子系統(tǒng)）：華為研究的PowerCube控制技術(shù)主要包括：各能源之間的協(xié)調(diào)控制、電力電子設(shè)備的智能控制、PowerCube和主網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)控制等，研究孤島和互聯(lián)的運(yùn)行理念、基于代理的控制策略、本地黑啟動策略、基于先進(jìn)通信技術(shù)的控制策略等；研究創(chuàng)造新的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)理念，包括新型保護(hù)方案的應(yīng)用等。目前這些技術(shù)主要應(yīng)用于總控制、油機(jī)控制單元、太陽能控制單元、PSU、逆變器、轉(zhuǎn)換器等，MPPT實(shí)現(xiàn)峰值98.5%效率，跟蹤精度99.9%，PSU高度1U，效率超過96%，最大限度節(jié)省占地面積，提升能源轉(zhuǎn)換效率。通過這些技術(shù)，PowerCube在發(fā)電、負(fù)載、儲能直接靈活調(diào)度，最終實(shí)現(xiàn)油、光、電的高效轉(zhuǎn)換與利用，從而確保TCO最佳。

OSS（Operations Support System，OSS子系統(tǒng)）：華為將先進(jìn)的信息技術(shù)應(yīng)用到能源領(lǐng)域，如數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視系統(tǒng)和測量系統(tǒng)，以及相應(yīng)的信息支持平臺，包括統(tǒng)一數(shù)據(jù)共享平臺和自適應(yīng)通信平臺，分別應(yīng)用于繼電保護(hù)和安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)，以及安全經(jīng)濟(jì)調(diào)度和電能計(jì)量結(jié)算管理系統(tǒng)。采用這些先進(jìn)技術(shù)的華為能源網(wǎng)管與華為主設(shè)備網(wǎng)管可分可合，可以帶內(nèi)帶外通信，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)能源狀態(tài)的遠(yuǎn)程可視、可管，能夠?qū)崟r看到油量、儲能系統(tǒng)剩余電量等。值得一提的是，PowerCube支持多家運(yùn)營商共享能源基礎(chǔ)設(shè)施，從而大幅節(jié)省支出，同時OSS可以實(shí)現(xiàn)針對多家運(yùn)營商的分別計(jì)費(fèi)，精確了解不同運(yùn)營商的用電需求。