随着5G基站和电动汽车数量快速增长，它们的总耗电量已成为电网不可忽视的负荷。有研究预计，到2025年，单座5G基站年均耗电将达到1.2万千瓦时，算力电费总额可能高达490亿元。电动汽车的普及和移动数据流量的激增，不仅推高了用电成本，也加大了电网扩容的压力。与此同时，在可再生能源接入困难的背景下，无序充电和基站运行还可能加剧电网波动。

(相关资料图)

为此，华北电力大学与贵州电网电力科学研究院的陈恺、付宇等研究人员，提出了一种面向5G车联网的实时能量协同管理策略。

图1 5G车联网能量协同在线管理架构

过去的研究中，电动汽车和5G基站的用电管理往往是分开进行的。比如，有的研究让电动汽车在电价低时充电、电价高时放电，以节约车主电费；也有研究控制基站的通信负荷或储能，降低运行成本。但这些方法大多忽略了一个关键问题：车联网中信息流与能量流是紧密相连的。

基站进行能量调度时，可能影响通信质量，进而导致电动汽车的充放电响应不及时，造成能源浪费。此外，5G基站除了通信功能，还承担着边缘计算任务，这会显著增加其能耗。尤其在数据任务密集时段，服务器发热加剧，空调制冷耗电也随之攀升，空调能耗可占基站总电耗的30%左右。另一方面，电动汽车在停放或充电时，其车载算力常常处于闲置状态。

如果能将这些零散的计算资源利用起来，协助基站处理计算任务，就能在不增加额外能耗的前提下，实现“算力迁移”，缓解基站的热负荷与电费压力。

针对上述问题，研究团队构建了一个联合调度模型，协同优化电动汽车的充放电行为、基站的通信与计算负载、空调负荷以及储能使用。该模型以系统长期用电成本最小为目标，并采用改进的Lyapunov优化方法，将随机性问题转化为确定性优化问题，从而适应网络状态的不确定性。

图2 融合边缘服务器的5G基站负荷模型

为了激励电动汽车参与计算任务迁移，研究人员还引入了“主从博弈”机制。基站作为主导方，向电动汽车分派计算任务；电动汽车则根据收益决定是否接受，在帮助基站“降温”的同时，也为自己争取充电优惠或收益。此外，团队还设计了兼顾电网通信安全的调度方法，融合了启发式搜索与连续凸近似技术，确保策略的可行性与效率。

图3 算法流程

仿真结果显示，相较于现有的实时能量管理方法，该策略能够有效降低车联网系统的整体用能成本，并在不同光伏配置和突发任务场景下均表现出良好的适应性。

这项研究的意义在于打通了电动汽车与5G基站之间的能量与信息壁垒。通过协同调度与计算热负荷转移，不仅减轻了电网负担，也降低了基站和车主的用电开支。随着车联网络规模持续扩大，这类实时、灵活的能量管理策略有望成为支撑绿色通信与低碳交通的关键技术之一。

本工作成果发表在2024年第23期《电工技术学报》，论文标题为“基于计算热点转移的5G车联网能量实时协同管理策略”。本课题得到贵州电网有限责任公司科技资助项目的支持。

关键词： 管理策略 电网 能量 基站 外援 通信 负