国网四川射洪市供电有限责任公司 四川省射洪市 629200
摘要：“多站融合”提倡利用电力企业变电站资源，建设数据中心站、储能站、充（换）电站、5G通信基站等功能站，全面承载电网业务数据，满足日益增长的数据存储、融通和增值运营需求，实现“能源流、业务流、数据流”的三流合一，是国家电网打造新型基础设施的重要举措。
关键字：多站融合；数字化；变电站
1.多站融合概述
“多站融合”是指在现有变电站资源的基础上，基于数据融合中心，建设充换电厂、储能站、5G基站、北斗基站、光伏电站等，利用变电站资源的价值，挖掘整合内部资源，支持坚强智能电网业务，扩展电力物联网的对外市场，促进共享企业的建设。
2“多站融合”效益分析
2.1神经中枢——数据中心站
在各变电站全面部署分布式数据中心站，站站互通互联，相互感知、相互协同，形成去中心化的雾计算网格。对内可实时采集输电、变电、用电及电能调节过程中的能源数据和站内大量设备状态信息，利用边缘计算精准分析，智能化调节能源供需，为电网综合能源服务、智能巡检、配电自动化等业务提供科学的决策依据。对外，面向供电企业和大用户，可通过企业云服务、边缘计算服务及优化用户用能服务等功能为其提供行业解决方案。面向政府部门、电信运营商、消费互联网、产业互联网等各大行业，提供数据站资源共享服务，满足工业物联网、交通、车联网、互联网等对边缘计算的需求，将光纤视频、视频直播、云游戏、智慧物流等统一分发业务，与综合能源服务、电网应用、智慧安防、工业互联网等本地化业务共同注入“多站融合”边缘计算节点，助力城市数字经济发展及数字新基建。由此可见，综合市场需求、技术成熟度、资源匹配度等因素，数据中心站最具规模化发展前景，是“多站融合”建设的核心，也是电力物联网建设的必备数字基础设施。
2.2互惠互利——5G基站
5G站点的部署比4G站点密集，功耗翻倍，电信运营商在选址、运营电费成本等方面压力很大。而变电站站址和能源资源丰富，“多站融合”可帮助运营商解决选址和用电可靠性问题。另一方面，电力系统的用电信息采集、配电自动化、机器人巡检等业务也能获得5G技术支撑，实现物联技术在电网终端的有效应用，提高运行维护的精细化管理和智慧化决策水平，互惠共赢。如无人机搭配通过5G通信模块+北斗精准定位，可以实现跨区域远程操控无人机巡线，并自动分析形成巡线报告，极大地节省了人力物力，减轻一线班组的工作压力。
2.3GIS天眼——北斗地基增强站
北斗地基增强站，为电网设备位置信息变化架设了明察秋毫的“天眼”。北斗系统信号覆盖半径达10km，定位精度达2cm。通过北斗地基增强站，变电站可实现动态厘米级和静态毫米级精准定位，在现场作业中可大幅提高了安全管控水平。
2.4虚拟电厂——“光充储”微网
光伏发电的绿色电能可供电动汽车充电，剩余电能接入储能。在电网高峰期，储能可以为充电桩供电，同时并入电网为其他电力用户供电。如此，“光充储”三位一体构建了双向流动的电力流，能量流，作为虚拟电厂统一纳入调度范围，削峰填谷，可大幅降低主变的负载率，进一步削减电网增容的投资。充电站基于车联网平台，可实现电网、充电桩及用户之间的信息交互，利用峰谷电价等激励机制，引导电动汽车低谷错峰充电，降低用电成本，促进低碳绿色出行。
3.某“多站融合”的数字化+变电站，助力数字新基建的整体方案设计
3.1“多站融合”的设计原则
某变电站原为110/10kV降压变电站。现根据国网公司“三型两网”建世界一流能源互联网企业的战略目标，发挥电网枢纽性、平台性和共享性特征，对其按“多站融合”要求进行改建。改建后站内增加数据中心、储能、基站和充电桩功能。储能电池、５Ｇ基站和充电桩布置于户外，其余设备布置于户内。
3.2“多站融合”的需求分析
储能站、变电站、数据中心融合建设，通过新建站与改造老旧站，将分布式自治和广域协调相结合，增强电网调度的灵活性，提高能源消纳水平。提升智能电网安全运行能力，形成公司在能源和信息融合服务方面的核心竞争力。深度融合能源系统与信息系统，通过多渠道提升能源和信息服务协同性，加速服务优质化过程。
根据某站夏季高峰负荷、数据中心负荷情况以及现场情况配置储能容量。数据中心机柜负荷24×14＝336kW，数据中心空调负荷15×13＝180kW。考虑满足数据中心2h的用电需求，并利用剩余容量实现该站削峰填谷，可配置储能容量3.78MW/7.56MW•h。配置储能可实现削峰填谷的作用，配置储能前该站全站负荷夏季高峰日峰谷差为24421kW，配置储能后峰谷差降至19721kW，峰谷差减小19％。峰时负荷可降低2.6C。验证削峰填谷的储能调节策略，通过在上海的试点，验证其可行性及经济效益，为集中式数据中心与分布式数据中心的储能调节提供实践依据。
3.3电气主接线方案
某站现有2台110kV变压器，容量为31.5MVA。110kV侧为线路变压器组接线，10kV侧为单母线分段接线。
本工程新增两台10/0.4kV2500kVA箱变，分别接至10kVⅠ段母线和10kVⅡ段母线。每台箱变低压侧各带一段380v交流母线。每段380v交流母线均配置一路数据中心UPS电源、一路空调电源、三路储能设备电源以及一路三合一站用电源。
3.4电气总平面布置方案
本期在该变电站室外场地安装3个储能电池仓、1个UPS电池仓和2台箱式变压器。站内南侧和北侧道路考虑为消防通道。
变电站室外场地西侧安装3个储能电池仓、北侧安装1个UPS电池仓。变电站北侧装有2台2500kVA箱式变压器，东南侧预留5G基站基础1座。总体布置上留有设备运输及巡视通道。
3.5储能站方案
某站现有2台110kV变压器，容量为31.5MVA。本工程新增2台10/0.4kV2500kVA箱变，分别接至10kVⅠ段母线和10kVⅡ段母线。每台箱变低压侧各带一段380v交流母线。本期共建设5套630kW的储能设备。每段380v交流母线各接3套630kW的储能设备。
3.5.1储能站设备配置。本次储能电站配置3.78MW/7.65MW•h储能设备，储能电池选用磷酸铁锂电池，采用3个1.32m集装箱安装方式，每个储能电池仓容量为2.55MW•h，储能电站直流侧额定电压716.8V。储能电池配置60簇716.8V/127.59kW电池簇，总计840个电池模组，每个模组为51.2V/ 9.113kW•h，由16块3.2V/178Ah单体电芯串联组成。每个电池模组配一个电池管理单元，BMU集成在电池模组内。电池柜直流总正、总负引至DC汇流铜排上。变电站原10kV、110kV配电装置室隔出一间作为PCS及二次室，用于放置6套储能630kWPCS和隔离变压器以及其他相关二次设备。
3.5.2能量管理系统。能量管理系统、智能电表等微电网设备和空调、水位、消防、视频等环境控制及数据读取设备，除智能电表安装在配电房相关配电柜之外，其余设备都部署在集装箱内。站控层设备是储能电站运行的大脑和枢纽，承担对储能系统进行数据采集和监视、运行调度和指挥的职能，包括能量管理系统、监控主机、数据采集器、工业交换机、I/O控制器等。每个储能电站的多个集装箱通常总共只设置一台监控主机和一套ＥＭＳ，并部署于其中一个集装箱内，监控主机和能量管理系统与其所在集装箱的数据采集器和工业交换机、I/O控制器统一安装在能量管理系统柜中。其余集装箱内的站控层设备均安装于本集装箱配电柜内，实现在集装箱内单独组网，接入本集装箱内的间隔层设备，并且通过一根网线接入能量管理系统柜中的交换机实现与能量管理系统的通信。
3.6数据中心方案
该高效能数据中心设备室区域面积约100m2，计划装备1组双排微模块和1组单排微模块，至少24面可用机柜，机柜平均功率可达14kW；为满足高效能数据中心科技项目课题验证需求，基于锂电池的储能系统，实现对整个数据中心用电的峰谷调节。
3.7无线基站
拟采用4G和5G技术建设同塔基站，本工程暂只考虑通信塔建设。基站站址分布与业务分布及实际需求一致，但同时基站站址应符合蜂窝网络拓扑结构要求，一般来说，基站站址分布与标准蜂窝结构存在偏差，其中基站之间的建设距离偏差小于标准结构的1/4，密集的地区要小于1/8。对于城市密集地区，需要保证覆盖面积与信号为优等，建议优先选择60°～65°的定向天线。
4.结语
现阶段“多站融合”作为一项新实践，还存在一些发展瓶颈，但随着科技技术的进步、政策规范的建立健全、跨行业多领域的深度合作，多站融合”的数字化+变电站，一定能助力数字新基建。
参考文献
[1]徐文波,程华福,白中华,等.多站融合模式下储能电站的优化设计和运行[J].供用电,2019(11):84-91