[发明专利]一种基于热能存储的通信基站热管理系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于热能存储的通信基站热管理系统及方法，包括通风单元、制冷剂循环单元、储冷单元和控制单元；通风单元与制冷剂循环单元和基站设备连接，用于给通信基站供应新风，调节通信基站中空气的湿度和洁净度，同时在室外环境温度较低时提供自然冷源；制冷剂循环单元与通风单元和储冷单元连接，可对经过的空气进行冷却，可为储冷单元提供冷能来源；储冷单元与制冷剂循环单元和通风单元连接，用于储存冷能，为基站提供高峰冷能需求；控制单元分别与其他单元信号连接，通过监控基站室内外温度和湿度以及是否处于低谷电时段，对通风单元、制冷剂循环单元和储冷单元进行控制，选择最优供冷模式对基站进行供冷。

技术领域

本发明属于热能储存及管理领域，具体涉及一种基于热能存储的通信基站热管理系统及方法。

背景技术

随着信息技术产业日益飞跃发展，通信行业的运营网络面积不断扩大、用户量的不断增多，通信行业的能源消耗问题逐步凸显，通信设备能耗支出已经成为了该行业的重要成本支出。目前该产业已成为全球第五大耗能产业，仅二氧化碳排放量就占到全世界排放总量2.5％。由于基站机房均为全封闭机房，机房内的电源设备、发射设备、传输设备等都是发热体。因此，作为降温设备的基站空调需要长周期大负荷运行。据统计，基站耗电量需求最大的则是空调系统，平均每个基站中空调的电费支出约占整个基站电费支出的54％左右。据中国工信部统计报告，到2020年3月为止，我国移动通信基站总数已达到852.3万个，其中4G基站551万个，5G基站超过24万个，基站数量快速增长导致了运行商用电成本的急剧增大，对当地电网造成巨大供电压力，从而影响基站用电的可靠性，因此基站的节能已经成为了5G发展的重中之重。通信基站在使用传统空调或压缩制冷机时，仅会在使用时开启，因此在白天峰期用电期使用时，会造成高额电费，并且在高温和/或低温天气等用电高峰期时，还会给电网造成巨大压力。此外，这些传统空调或压缩制冷机的选择大多按照峰值负荷需求进行，而实际负荷需求约为峰值需求的一半，因而造成资源浪费。

目前，许多通信基站仍使用大功率定频空调，新建基站采用大功率精密变频空调，其功率按其峰值负荷需求选择，功耗较高且压缩机频繁启停，且能耗较高。变频空调通过减少压缩机启停，从而减少电能消耗，但造价相对较高。基于相变材料或显热材料的储能电暖器或配有储能单元的空调机及制冷机，可以在谷电期使用电力产生和储存热能或冷能，峰期释放存储的热能或冷能，实现削峰填谷，降低运营商电费成本，并且相变储能装置可以与自然冷却技术相结合，充分利用自然冷源，减少能耗，但其在通讯基站上的应用较少。热化学储能技术作为一种新兴的储能技术，可以充分利用自然能量，通过吸收空气中的水分实现充能，再通过空调系统的余热以及环境热实现放能和再生，但并无研究将其应用在通讯基站上。由于现行的通信基站制冷方式能耗高并且相变储能技术和热化学储能技术在通信基站冷却上具有较好的应用前景，因此，需要一种将相变储能和热化学储能结合的新型高储能密度、高资源与能源利用效率、高能效比和低系统成本的集冷能产生、存储和供应的基站热管理技术。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供基于热化学及相变储能的，集冷能产生与储存一体化的通信基站冷却技术与系统。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种基于热能存储的通信基站热管理系统，包括通风单元、制冷剂循环单元、储冷单元和控制单元；

所述通风单元与制冷剂循环单元和储冷单元连接，用于给通信基站供应新风，调节通信基站中空气的湿度和洁净度，为基站提供湿度和洁净度适宜的空气，同时在环境温度较低时提供自然冷源；

所述制冷剂循环单元与通风单元和储冷单元相连，通过电制冷和热化学制冷对制冷剂进行冷却，为储冷单元提供冷能来源；

所述储冷单元与制冷剂循环单元和通风单元相连，用于储存冷能，当基站有较高供冷需求时，以及处于平段和高峰电价区间时，为基站提供高峰冷能需求；