淺談風(fēng)光互補(bǔ)在基站應(yīng)用

薛飛龍

【摘要】 節(jié)能已經(jīng)成為當(dāng)今世界最重要的議題之一，隨著國家對(duì)新能源的大力扶持和補(bǔ)貼，風(fēng)光互補(bǔ)基站在通信業(yè)前景廣闊，據(jù)悉2014年全球風(fēng)光互補(bǔ)基站數(shù)已占基站總數(shù)4.5%。三大運(yùn)營商已經(jīng)將4G基站向農(nóng)村、邊遠(yuǎn)山區(qū)、沙漠、推進(jìn)。這些地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施條件差，有些地區(qū)甚至根本沒有電力供應(yīng)，如何解決該類地區(qū)的供電問題是當(dāng)前基站建設(shè)面臨的問題之一。

【關(guān)鍵詞】 風(fēng)光互補(bǔ) 基站 節(jié)能節(jié)能已經(jīng)成為當(dāng)今世界最重要的議題之一，對(duì)于西部偏遠(yuǎn)地區(qū)，風(fēng)光互補(bǔ)基站從技術(shù)上是最適合的應(yīng)用，在西藏、內(nèi)蒙、新疆、甘肅等地已經(jīng)有廣泛應(yīng)用。隨著國家對(duì)新能源的大力扶持和補(bǔ)貼，風(fēng)光互補(bǔ)基站在通信業(yè)前景廣闊，據(jù)悉2014年全球風(fēng)光互補(bǔ)基站數(shù)已占基站總數(shù)4.5%。

2013年12月4日工信部正式向三大運(yùn)營商發(fā)布4G牌照，中國移動(dòng)、中國電信和中國聯(lián)通均獲得TDD-LTE牌照。由于4G頻段高，基站更加密集，而且三大運(yùn)營商已經(jīng)將4G基站向農(nóng)村、邊遠(yuǎn)山區(qū)、沙漠推進(jìn)。這些地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施條件差、供電質(zhì)量低，一般采用農(nóng)電、小水電供電，有些地區(qū)甚至根本沒有電力供應(yīng)，如何解決該類地區(qū)的供電問題是當(dāng)前基站建設(shè)面臨的首要問題，那么風(fēng)光互補(bǔ)就成為這類地區(qū)解決基站市電問題最有效的方法之一。

風(fēng)光互補(bǔ)是一套發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)是利用太陽能電池方陣、風(fēng)力發(fā)電機(jī)將發(fā)出的電能存儲(chǔ)到蓄電池組中，通過逆變器將蓄電池組中儲(chǔ)存的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡偷交驹O(shè)備給基站提供穩(wěn)定的供電系統(tǒng)。

風(fēng)光互補(bǔ)方案特點(diǎn)是完全利用風(fēng)能和太陽能來互補(bǔ)發(fā)電，無需外界供電；免除建變電站、架設(shè)高低壓線路和高低壓配電系統(tǒng)等工程；具有晝夜互補(bǔ)、季節(jié)性互補(bǔ)特點(diǎn)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、性價(jià)比高；電力設(shè)施維護(hù)工作量及相應(yīng)的費(fèi)用開銷大幅度下降；獨(dú)立供電，在遇到自然災(zāi)害時(shí)不會(huì)影響到全部用戶的用電，低壓供電，運(yùn)行安全、維護(hù)簡單。

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站采用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能電池方陣、智能控制器、蓄電池組、多功能逆變器、電纜及支撐和輔助件等組成一個(gè)發(fā)電系統(tǒng)，將電力送往基站設(shè)備。實(shí)現(xiàn)了全天候的發(fā)電功能，比單用風(fēng)機(jī)和太陽能更經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、實(shí)用。由于太陽能與風(fēng)能的互補(bǔ)性強(qiáng)，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在資源上彌補(bǔ)了風(fēng)電和光電獨(dú)立系統(tǒng)在資源上的缺陷。同時(shí)，風(fēng)電和光電系統(tǒng)在蓄電池組和逆變環(huán)節(jié)是可以通用的，所以風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的造價(jià)可以降低，系統(tǒng)成本趨于合理。

發(fā)電部分由一臺(tái)或者幾臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能電池板矩陣組成，完成風(fēng)到電；光到電的轉(zhuǎn)換，并且通過充電控制器與直流中心完成給蓄電池組自動(dòng)充電的工作。

蓄電部分由多節(jié)蓄電池組成，完成系統(tǒng)的全部電能儲(chǔ)備任務(wù)。

充電控制器及直流中心部分由風(fēng)能和太陽能充電控制器、直流中心、控制柜、避雷器等組成。完成系統(tǒng)各部分的連接、組合以及對(duì)于蓄電池組充電的自動(dòng)控制。

供電部分由一臺(tái)或者幾臺(tái)逆變電源組成，可把蓄電池中的直流電能變換成標(biāo)準(zhǔn)的220V交流電能，供給各種用電器。

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)由太陽能光電板、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、系統(tǒng)控制器、蓄電池組和逆變器等幾部分組成，發(fā)電系統(tǒng)各部分容量的合理配置對(duì)保證發(fā)電系統(tǒng)的可靠性非常重要。

為了更好地解決基站的供電問題，同時(shí)落實(shí)中國移動(dòng)集團(tuán)關(guān)于節(jié)能減排的相關(guān)要求，甘肅移動(dòng)組織各分公司的技術(shù)人員進(jìn)行了大量的試驗(yàn)及測試，根據(jù)甘肅省的氣象特點(diǎn)，利用甘肅酒泉瓜州風(fēng)力急光照時(shí)間長資源。瓜州縣地處西北地區(qū)，風(fēng)力資源豐富，是甘肅省風(fēng)能儲(chǔ)量最大的地區(qū)之一。根據(jù)氣象資料和數(shù)據(jù)顯示，全縣風(fēng)力資源量大質(zhì)優(yōu)，風(fēng)向穩(wěn)定，風(fēng)能密度高，年平均風(fēng)速10米高度為6.2米/秒，平均風(fēng)能密度達(dá)397瓦/平方米；40米高度年平均風(fēng)速為7.57米/秒，平均風(fēng)能密度達(dá)639瓦/平方米，年可利用小時(shí)數(shù)達(dá)2300小時(shí)以上；風(fēng)向以東風(fēng)為主，風(fēng)速和頻次占到90%。太陽能資源豐富，具有優(yōu)越的光熱氣候條件，全年日照時(shí)數(shù)為3219h，日照百分率高（達(dá)到75%）；全年日照輻射量為6395mj/㎡。

從地理位置、氣候條件、太陽能資源等綜合來看，發(fā)展光伏發(fā)電有著得天獨(dú)厚的條件。所以瓜州地區(qū)推廣風(fēng)光互補(bǔ)基站具有更好的自然資源優(yōu)勢。

以瓜州基站為例，基站的耗能設(shè)備主要包括信號(hào)傳輸主設(shè)備、開關(guān)電源、機(jī)房空調(diào)。其中信號(hào)傳輸主設(shè)備約占系統(tǒng)總耗電的40—50%，機(jī)房空調(diào)占45%—55%，開關(guān)電源占5%—15%。如果風(fēng)光資源條件良好，在風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)保證主設(shè)備正常運(yùn)行的同時(shí)又能給空調(diào)供電，風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)能降低基站總能耗的80%—90%。

根據(jù)基站用電量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，基站一年的耗電量大約在38000電左右，如果按照0.8元/度的價(jià)格計(jì)算，風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)一年能給基站節(jié)省電費(fèi)2萬余元。 另外，風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)從能源方面也節(jié)約了很多的能耗瓜州基站每年的耗電量將近4000度電，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，每節(jié)約1度電相當(dāng)于節(jié)省 0.5kg煤的能耗和4L水， 同時(shí)節(jié)省了1kg二氧化碳和0.03 kg二氧化硫的排放量。可知，單單一個(gè)基可以節(jié)能這么多，更何況在甘肅西北部大力推廣。

所有主流的供應(yīng)商都在竭盡所能地提供這種基站，以幫助運(yùn)營商在擴(kuò)建網(wǎng)絡(luò)時(shí)減少二氧化碳排放量，同時(shí)降低運(yùn)營成本。