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【论文推荐】国网能源院王成洁等:电力共享杆塔与5G基站布点匹配模型构建及测算

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电力共享杆塔与5G基站布点匹配模型构建及测算

王成洁1*,吴鹏1,马捷1,郑海峰1,谭清坤1张煜1,王振坤2

(1.国网能源研究院有限公司;

2.国网山东省电力公司经济技术研究院)

原文发表在《全球能源互联网》2023年第3期“基于人工智能技术的新型电力系统优化运行与控制”专题上,欢迎点击品读。本文受国家电网公司科技项目(电力杆塔资源价值挖掘技术、商业模式及效益评估方法研究,1400-202157213A-0-0-00)资助。

文章导读

电力杆塔与5G基站开展共享共建,对提高资源利用效率、降低企业成本具有现实意义。但在试点应用过程中,电力杆塔与5G基站在匹配度和潜力评估上缺乏科学的方法支撑,本文基于电力杆塔资源和5G基站布点之间站距、站高匹配原理,构建了基于站距和站高的规模化匹配方法,以及考虑技术、政策和商业约束等3种情景的匹配度测算方法。以福州长乐全域、城市人口密集区、高铁沿线和滨海工业园区为例进行了实证分析,给出规模化及分情景匹配结果。对于优化提升电力杆塔共享匹配度,摸底电力杆塔资源共享潜力,做好电力杆塔共享资源大范围推广后的统筹优化具有参考意义。

文章亮点

1)构建了电力杆塔与5G基站之间基于站距、站高匹配原理的规模化匹配方法;

2)构建了在规模化匹配基础上,逐步叠加技术、政策和商业约束要素的分情景匹配度测算方法;

3)基于福州长乐全域、城市人口密集区、高铁沿线和滨海工业园区等应用场景分别开展了分情景匹配度实证测算。

重点内容

1

站距、站高匹配原理

1)站距匹配原理

计算电力杆塔与5G基站间距离,即为求解两点间距离的问题。此公式将地球看作理想的球体,精度能够满足实际工程应用。因此,只需电力杆塔与5G基站的经、纬度,就可以求出两站间的距离。

2)站高匹配原理

根据运营商规划的天线挂高要求,以及电力杆塔的各参数,核算天线与导线之间的距离是否满足通信天线与带电导线最小安全距离的要求。本文所指天线挂高是天线下沿到地面的高度。若天线高度偏差绝对值越小,表明该站点天线高度与规划值越一致;反之,说明天线高度设置不合理。当天线高度偏差值为正,值越大,说明该站址资源可提供的挂高越高;当偏差值为负,值越小,说明该站址资源可提供的挂高越低。

电力杆塔支持的最大天线挂高计算如下式:

天线高度偏差值计算如下式:

2

规模化匹配方法

规模化匹配是指电网企业和通信运营商基于站距和站高两要素进行需求的初步匹配,即在某个区域存在多座杆塔和5G站址的情况下进行有效匹配。假设某区域共n座电力杆塔,m个5G站址,则电力杆塔匹配模型建立如下:

 表1 5G站址站距、站高匹配边界条件参考值表

⬆ 图1  电力杆塔与5G站址匹配示意图

3

分情景匹配方法

本文基于上述影响因素,将规模化匹配方法下基于物理位置的需求匹配度作为匹配基准,再逐步叠加技术约束、政策和商业影响因素,确定3个情景:情景一是在需求匹配度基础上叠加技术约束性指标;情景二是在情景一基础上进一步考虑政策约束要素;情景三是在情景二基础上进一步考虑商业约束。每架杆塔根据系统物理参数值、所在地理位置、当地政府政策环境、商业发展规划等进行评估。最后获取综合得分,设置可共享分值的边界要求为高于60分即匹配成功,进而获得3种情景下该地区的电力杆塔可共享匹配度。

 表2  不同情景的量化参数指标(定量)

4

实证分析

以福州长乐全域、城市人口密集区、高铁沿线和滨海工业园区为例进行了实证分析,依托地理信息系统(GIS)等数字化工具及大数据分析等工具,获取5G站址和电力杆塔布点信息,并通过大数据分析工具进行处理匹配。长乐全域共计规划5G站址3248个,存量电力杆塔共计1241座。

⬆ 图2  长乐全域5G站址分布及存量电力杆塔分布图

⬆ 图3  福平铁路红线外5G站址及电力杆塔分布图

 表3  福州长乐分应用场景匹配结果汇总表

 表4 长乐全域分情景匹配度测算结果

本文引文信息

王成洁,吴鹏,马捷等:电力共享杆塔与5G基站布点匹配模型构建及测算[J]. 全球能源互联网,2023,6(3):297-307.

WANG Chengjie, WU Peng, Ma Jie, et al. Matching model and potential estimation of power sharing towers and 5G distribution points[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2023, 6(3): 297-307 (in Chinese).

 研究团队

国网能源研究院经济与能源供需研究所负责宏观经济形势分析与预测研究;负责电力与能源供需分析预测、预警研究;负责需求侧管理、能效管理、电能替代、节能节电和综合能源服务相关理论和实务研究;负责电力营销理论、政策、法规和实务研究;负责《全球能源分析与展望》《中国电力供需分析》等报告的策划、研究、编制与发布等工作;负责公司“电力供需研究实验室”建设与运行管理等事项,是能源智库和国家电网公司的重要支撑团队。

作者简介

王成洁

硕士,高级工程师

从事节能及电气化、终端能效、电力杆塔资源共享、电力营销市场分析等研究。通信作者,

E-mail:wangchengjie@sgeri.sgcc.com.cn。

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吴鹏

硕士,正高级工程师

从事电力需求侧管理、智慧用能与能效、电能替代等研究。

E-mail:wupeng@sgeri.sgcc.com.cn。

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马捷

博士,工程师

从事节能与电气化、终端能效、负荷管理以及电力资源优化配置研究。

E-mail:majie@sgeri.sgcc.com.cn。

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郑海峰

硕士,所长,高级工程师

从事能源电力供需、能源电力战略规划、能源电力技术经济与体制机制等研究。

E-mail:zhenghaifeng@sgeri.sgcc.com.cn。

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谭清坤

博士,工程师

从事电能替代、需求侧管理、虚拟电厂、多能互补、综合能源等方面的研究。

E-mail:tanqingkun@sgeri.sgcc.com.cn。

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张煜

博士,高级工程师

从事电力物联网、边缘计算、售电市场分析预测技术等研究。

E-mail:zhangyu2@sgeri.sgcc.com.cn

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王振坤

硕士,工程师

从事电网数字化、数字化项目管理、能源大数据中心建设运营等研究。

E-mail:

zhkwang21@163.com

编辑:李锡

审核:周舟

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