基于低压直流的智能配电房+5G基站的能量信息枢纽及其可靠性与能效评价方法与流程

本发明涉及一种电力评价方法，尤其涉及一种基于低压直流的智能配电房+5g基站的能量信息枢纽及其可靠性与能效评价方法。

背景技术：

5g是工业互联网等新一代信息科技水平提升的必备基础设施，海量5g数据传输的实时性高要求使得其供电可靠性和连续不间断性要求极为苛刻。与此同时，同4g基站相比，5g基站的电耗和所需散热量更大，服务半径更小，布置更为稠密。

工业和商业负荷中心的配电房承担着中压电力到低压电力形式的变换，并保障数百米范围内的电力能源供应。为保证配电房电能变换和配送的运行，配电房普遍要求配置照明、风机、空调等辅助设施以维持正常的工作状态。这些辅助设施在正常情况下由配电房低压柜出线供电，并由eps(应急供电电源)经逆变器转换成交流后提供在配电房失电后的电力供应。

而现有技术中，5g基站与工业和商业负荷中心的配电房都是独立运营，这种方式一方面不能保障5g基站的能量供给的连续性，而且工业和商业负荷中心的配电房在运行过程中存在环境利用率不高。

因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于低压直流的智能配电房+5g基站的能量信息枢纽及其可靠性与能效评价方法，能够对智能配电房+5g基站的能量信息枢纽进行构建并进行准确的评价，从而确保5g基站能够获得持续稳定的能量供给，其工作的连续性，而且能够利用配电房的空调以及风机系统进行散热，从而确保5g基站的工作稳定性，并且能够有效利用配电房的空调以及风机系统，从而提高配电房的资源利用率，并能够有效节省能源消耗，并且能够确保整个能量枢纽运行的稳定性。

本发明提供的一种基于低压直流的智能配电房+5g基站的能量信息枢纽，包括5g基站单元、照明单元、空调单元、风机单元以及配电单元；

所述5g基站单元设置于配电房内，所述配电单元向照明单元、空调单元以及风机单元提供直流工作用电。

进一步，所述配电单元包括电压转换模块、交直流转换模块、应急插座以及eps电源模块；

所述电压转换模块将高压交流电转换为低压交流电并输出；

所述交直流转换模块用于将电压转换模块输出的低压交流电转换成直流电，并将eps电源模块输出直流电转换成交流电输出至应急插座；

所述eps电源模块用于将交直流转换模块输出的直流电进行存储且在交直流转换模块无输出时向5g基站模块、交直流转换模块、风机单元以及空调单元提供直流电。

进一步，所述电压转换模块包括高压配电柜、变压器和低压配电柜；

所述高压配电柜的输出端与变压器的输入端连接，所述变压器的输出端与低压配电柜的输入端连接，所述低压配电柜的输出端与交直流转换模块的输入端连接。

进一步，所述交直流转换模块包括整流电路、直流电压电路以及逆变器；

所述整流电路的输入端与低压配电柜的输出端连接，所述整流电路的输出端与直流电压电路的输入端连接，所述直流电压电路输出48v直流电；

所述逆变器的输入端与eps电源模块的输出端连接，所述逆变器的输出端与应急插座的输入端连接。

相应地，本发明还提供了一种基于上述的能量信息枢纽的可靠性与能效评价方法，包括以下步骤：

获取能量信息枢纽的可靠性评价参数和能效评价参数，并构建可靠性评价模型以及能效评价模型；

根据可靠性评价模型和能效评价模型计算得出可靠性评价指标以及能效评价指标；

所述可靠性评价模型如下：

其中，λd为设备d的故障率，ud为设备d的停电时间，pt为eps电源模块切换成功率，λ主0为主电源的故障率，u主0为主电源的停电时间；λ高、λ低、λ整流、λt和λ48vdc分别为高压柜、低压柜、整流器、变压器和48v直流母线的故障率；u高、u低、u整流、ut和u48vdc分别为高压柜、低压柜、整流器、变压器和48v直流母线的年停电时间，peps为eps切换成功概率，peps＝1-ueps/8760，其中ueps为eps的年停运时间,λs、us分别为48v直流母线的故障率和年停电时间。

进一步，所述能效评价模型包括瞬时效率模型和平均效率模型，其中：

瞬时效率模型为：

平均效率模型为：

其中，tr(t)为能量枢纽在时刻t的瞬时效率，pc,loss(t)为流入器件的功率损耗，pl,loss(t)为线路功率损耗，pli(t)为负荷点i在时刻t的瞬时功率，m为符合设备的数量，为评估周期内的平均效率，nt评估周期内的时刻数。

进一步，所述流入器件的功率损耗pc,loss(t)：

pc,loss(t)＝pi(t)(1-ei)，i表示第i个器件的注入功率，ei为第i个器件的效率。

进一步，所述流入器件的功率损耗pc,loss(t)通过如下方法计算：

其中，pac(t)表示交流线路上的功率，pdc(t)为直流线路上的功率，uac为交流线路的额定电压，udc为直流线路上的额定电压，rac为交流线路的单位阻值，rdc为直流线路的单位阻值，为功率因数，l为线路长度。

本发明的有益效果：通过本发明，能够智能配电房+5g基站的能量枢纽进行构建并进行准确的评价，从而确保5g基站能够获得持续稳定的能量供给，其工作的连续性，而且能够利用配电房的空调以及风机系统进行散热，从而确保5g基站的工作稳定性，并且能够有效利用配电房的空调以及风机系统，从而提高配电房的资源利用率，并能够有效节省能源消耗，并且能够确保整个能量枢纽运行的稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的能量枢纽结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做出进一步详细说明：

本发明提供的一种基于低压直流的智能配电房+5g基站的能量枢纽评价方法，包括5g基站单元、照明单元、空调单元、风机单元以及配电单元；

所述5g基站单元设置于配电房内，所述配电单元向照明单元、空调单元以及风机单元提供直流工作用电；

通过本发明，能够智能配电房+5g基站的能量枢纽进行构建并进行准确的评价，从而确保5g基站能够获得持续稳定的能量供给，其工作的连续性，而且能够利用配电房的空调以及风机系统进行散热，从而确保5g基站的工作稳定性，并且能够有效利用配电房的空调以及风机系统，从而提高配电房的资源利用率，并能够有效节省能源消耗，并且能够确保整个能量枢纽运行的稳定性。

本实施例中，所述配电单元包括电压转换模块、交直流转换模块、应急插座以及eps电源模块；

所述电压转换模块将高压交流电转换为低压交流电并输出；

所述交直流转换模块用于将电压转换模块输出的低压交流电转换成直流电，并将eps电源模块输出直流电转换成交流电输出至应急插座；其中，eps为应急供电电源的英文简称；

所述eps电源模块用于将交直流转换模块输出的直流电进行存储且在交直流转换模块无输出时向5g基站模块、交直流转换模块、风机单元以及空调单元提供直流电。

所述电压转换模块包括高压配电柜、变压器和低压配电柜；

所述高压配电柜的输出端与变压器的输入端连接，所述变压器的输出端与低压配电柜的输入端连接，所述低压配电柜的输出端与交直流转换模块的输入端连接，当然，高压配电柜以及低压配电柜均具有进行配电处理的配电设备，属于现有技术，在此不加以赘述；

所述交直流转换模块包括整流电路、直流电压电路以及逆变器；

所述整流电路的输入端与低压配电柜的输出端连接，所述整流电路的输出端与直流电压电路的输入端连接，所述直流电压电路输出48v直流电；

所述逆变器的输入端与eps电源模块的输出端连接，所述逆变器的输出端与应急插座的输入端连接，上述结构中，风机单元中的电机采用无刷直流电机，而照明单元采用led照明，而且led照明中则省去降压电路以及整流电路，只包含控制电路以及led阵列，直接通过直流输入至led照明单元中的控制电路，空调则采用现有的变频空调，也可直接使用直流供电，而无需整流电路，从而大大降低了能耗。

本实施例中，所述整流电路和逆变器的功率具有如下约束条件：

prect≥peps+pac+plight+pmotor+p5g；

pinv≥pe-socket；

其中：prect为整流电路的功率，peps为eps电源模块的功率；pac为空调单元的功率；pmotor为风机单元的功率；p5g为5g基站单元的功率；pinv为逆变器的功率，pe-socket为应急插座供电的最大功率。

所述eps电源模块的功率具有如下约束条件：

peps≥pac+plight+pmotor+p5g+pe-socket；

相应地，本发明还提供了一种基于上述的能量信息枢纽的可靠性与能效评价方法，包括以下步骤：

获取能量信息枢纽的可靠性评价参数和能效评价参数，并构建可靠性评价模型以及能效评价模型；

根据可靠性评价模型和能效评价模型计算得出可靠性评价指标以及能效评价指标；

所述可靠性评价模型如下：

其中，λd为设备d的故障率，ud为设备d的停电时间，pt为eps电源模块切换成功率，λ主0为主电源的故障率，u主0为主电源的停电时间；λ高、λ低、λ整流、λt和λ48vdc分别为高压柜、低压柜、整流器、变压器和48v直流母线的故障率；u高、u低、u整流、ut和u48vdc分别为高压柜、低压柜、整流器、变压器和48v直流母线的年停电时间，peps为eps切换成功概率，peps＝1-ueps/8760，其中ueps为eps的年停运时间,λs、us分别为48v直流母线的故障率和年停电时间。

所述能效评价模型包括瞬时效率模型和平均效率模型，其中：

瞬时效率模型为：

平均效率模型为：

其中，tr(t)为能量枢纽在时刻t的瞬时效率，pc,loss(t)为流入器件的功率损耗，pl,loss(t)为线路功率损耗，pli(t)为负荷点i在时刻t的瞬时功率，m为符合设备的数量，为评估周期内的平均效率，nt评估周期内的时刻数。

所述流入器件的功率损耗pc,loss(t)：

pc,loss(t)＝pi(t)(1-ei)，i表示第i个器件的注入功率，ei为第i个器件的效率。

所述流入器件的功率损耗pc,loss(t)通过如下方法计算：

其中，pac(t)表示交流线路上的功率，pdc(t)为直流线路上的功率，uac为交流线路的额定电压，udc为直流线路上的额定电压，rac为交流线路的单位阻值，rdc为直流线路的单位阻值，为功率因数，l为线路长度；通过上述方法，能够为所构建的基于低压直流的智能配电房+5g基站的能量枢纽系统进行准确的评价，从而为搭建能量枢纽提供参考，进而确保搭建完成后的能量枢纽运行的稳定性和可靠性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。