考虑5G基站与多种灵活资源协同的配电网韧性增强策略

风暴来袭时如何保持照明与通信

当强烈风暴损毁输电线时，影响远不止几小时的停电。家庭断电、医院与应急中心面临困境，甚至我们的手机也可能失去连接。本文研究了现代工具——尤其是5G手机基站和屋顶光伏、电池、电动汽车与移动储能车等灵活能源技术——如何协同工作，以在极端台风期间维持电力供应和通信运行。

为什么电网在极端天气中脆弱

传统电网主要为日常可靠性而设计，并非为罕见但毁灭性的事件（如超级台风或历史性暴雪）而建。在这种情况下，强风可能折断配电线路，浓云与暴雨会大幅削弱光伏发电量，甚至迫使风力机组为安全停机。结果是双重打击：当人们更需要供暖、制冷与信息服务时，电力供应却减少。作者指出，韧性——电网抵御、适应并从灾害中恢复的能力——现在应被视为核心设计目标，而不是事后的补救。

让5G基站成为应急电力助手

人们通常将5G基站视为通信资产，但每个基站也配备有较大的备用电池，以在停电时维持电话与数据服务。本文将这些电池视为一种新型的应急能源资源。研究者将每块电池的容量划分为两部分：一部分严格保留用于维持基站运行，另一部分可安全地与本地电网共享。通过在风暴来临前对这些电池的充放电进行精细管理，5G站点可以成为微型本地发电厂，在不牺牲通信可靠性的前提下暂时支撑附近用户。

协调众多小型能源资源

除了5G基站，现代电网中已经部署了许多分散的能源设备：风力机组、光伏电站、电动汽车充电站以及可驶往所需地点的移动电池车。单独看，每种资源都有其局限。本文的创新在于将它们全部协调起来，并结合重新配置网络开关以沿不同路径输送电力的能力。作者构建了一个详细的数学模型，同时权衡两个目标：减少对医院、关键企业和重要社区服务等重要负荷的损失，以及降低因食品损坏、生产中断和应急措施而造成的经济损失。

通过智能情景规划为最坏情况做准备

由于每场风暴都不相同，团队生成了多种可能的台风情景，变化包括风速、哪些线路失效以及光伏和风电产出损失程度。他们使用先进的抽样与聚类技术，将这些多样的可能性浓缩为少数代表性情景，例如可以重新接入主网的情况和必须完全依靠本地资源运行的孤立“岛”情形。然后在一个标准的33节点配电网络模型上测试不同运行策略，比较“不采取措施”的方法与对灵活资源和5G电池日益复杂的协调策略。

更智能的电网能有多大改善？

结果令人瞩目。在严重台风且没有任何特殊协调的情况下，模型显示关键负荷损失很大且经济损失显著。当对风能、光伏与电动汽车等常规灵活资源进行协调时，两类损失均下降约一半。加入5G基站电池后，情况进一步改善，关键负荷损失约减少85%，经济损失约减少77%。最后，当有意将5G塔与移动储能车布置以支援被主网隔离的客户群时，总体韧性提升接近90%。通俗地说，更多重要用户得以持续用电，社区承担的经济损失也小得多。

这对未来抗风城市意味着什么

对于非专业读者，核心信息是：我们不必从头重建整个电力系统才能更好地抵御极端风暴。相反，通过将通信塔、电动汽车与移动电池视为共享的社区资源——并在灾前规划它们的协同使用——城市可以显著提高维持基本服务运行的能力。研究表明，5G基础设施可以发挥双重作用，既是通信生命线，也是应急电力资产，指向未来社区在风暴来袭且主网受困时仍能保持电力与连接的可能性。

引用: Wang, H., Ge, J., Zhao, Y. et al. Resilience enhancement strategies for distribution networks considering the coordination of 5G base stations and multiple flexible resources. Sci Rep 16, 5481 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35188-z

关键词: 电网韧性, 5G基站, 极端天气, 可再生能源, 储能