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摘要：本文主要简单介绍了风光互补供电系统的构成、原理以及特点，并结合实际基站分析了风光互补供电系统的设计。
关键词：通信基站；风光互补；供电；设计
我国幅员辽阔，地域相当广，各个地区的环境十分复杂，尤其是一些山区和海岛，这些地区的人们在通信方面会受到很多因素的制约，通信信号差，或者电力不稳定，所以，在这样的情况下，如何有效的确保这些地区通信基站的正常用电，就成了摆在我们电力工作人员面前的一个大的课题。上述地区人口往往比较少，用电负荷不高，如果使用市电供电，不仅不稳定，且花费太大，因此，要实现这些地区长期稳定的供电，还必须借助于区域自然资源。
1风光互补供电系统简介
1.1风光互补供电系统的构成及其工作原理
风光互补供电系统的构成比较复杂，主要由风力发电机组、控制器、太阳能光伏电池组、逆变器、蓄电池组、交流直流负载等部分组成，此系统可以将太阳能及风能等自然可再生资源作为主要供给源。此系统可以将太阳能的光能迅速转变成电能，继而为蓄电池充电。而风力发电部分主要就是通过风力机把风能转变成机械能，然后再借助风力发电机把机械能变为电能，最后借助控制器给蓄电池充电。
逆变系统能够将蓄电池的直流电转变成220V交流电，以供交流电负载设备的使用。此系统还能自动稳压，有效提升风光互补发电系统的供电质量。
蓄电池组可以适时进行负载的平衡与调节，是储能元件，能够把光伏发电系统与风力发电系统所产生的电能转变成化学能加以储存，一旦风能与太阳能无法满足需求时，蓄电池就能实现供电。系统的控制部分会结合当日当地的风力大小、日照强度以及具体负载，适时的调节与切换蓄电池的状态：
一方面将处理后的电能送至直流或交流负载，另一方面将多余电能传输至蓄电池组储存备用。当系统的发电量无法满足要求时，控制器将蓄电池电能释放出来，确保系统的稳定与连续工作。
1.2系统特点
第一，风资源与光资源可以互补。不管是在地域上，还是在时间上上，风能和太阳能都有相当强的互补性。白天太阳光强时，风不大，而当傍晚太阳落山后，光照旧变弱了，这时因为地表的温度骤降，风能明显增强。这就形成了白天黑夜光能与风能的变化；又比如夏天和冬天，也会出现光能和风能的互补：夏季阳光很强风却不大，冬季的阳光弱但是风很强劲。因此，上述风能和太阳能的互补很好的实现了供电系统的风光互补供。
第二，风能和光能可以实现技术互补。
风光互补供电跟单方面的光能发电或者风力发电相比，电能的输出更稳定、更可靠；在确保供电差不多的情况下，能够有效降低储能蓄电池的容量，延长电池的使用寿命。还能跟柴油发电机或者市电搭配使用，供电系统更加稳定。
第三，风光系统环保性和经济性较好。风光互补供电系统减少了能耗，能够节约较多的能源。如果平均每个风光互补型供电基站的功耗是500W，每年的耗电量是4千多度电，同时这些基站不用空调还可节约将近5千度电，实际节约了将近约1万度电。按照每节约1度电，相当于节省0．5kg煤的能量和4L水，同时节省了1kg二氧化碳和0．03kg二氧化硫的排放量，那1个基站在运行期间所节约的能源数据是相当可观的。同时对于运营商而言，使用风光互补系统不但可以节约了初期引入市电的投资，而且更加节省了大量的用电维护成本。
第四，可以免维护。风机转向以及风叶旋转部分采用免维护轴承，保证15年不用添加任何润滑剂，不影响风机原有润滑。
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2通信基站的风光互补供电系统设计
2.1通信基站的概况分析
本通信基站建在海岛附近的一个山上，位置很高，垂直气候差异较小，不管是太阳能还是风能都较丰富。从当地权威部门给出的气象数据来看，此处平均每天日照时间3．2～6．9h，平均每天风速4．4～7．6m／s。该通信基站只有一栋楼，还有一间面积约35m2的柴油发电机房，设置了一些无线和传输通信设备、1台柴油发电机(20kW)、1台开关电源、2组蓄电池组(500AH，48V)、2台柜式空调(3匹)。通信基站内无可用市电，主要依靠柴油发电机进行发电．需24h持续工作
2.2通信基站的负载情况
（1）通信设备
就目前在该通信基站的机房中已经安装及未来发展需扩容的用电需求来看，其通信设备的基本用电功耗在1000W左右。
（2）照明及各仪器仪表设备
该通信基站机房中的照明设备及其他各类仪器仪表设备的总用电功耗在300W左右。
（3）空调设备
该通信基站机房的内部空间在100m以下，具有良好的隔温效果，热传导发热功率在2500W以下，用电设备的功率在l350W以下，负载与电源设备的合计发热功率在300W以下。因此，机房选择使用1台空调(制冷量3000～4000W，1．5匹)，日耗电量约为36度。在空调制冷能力充足的情况下，当室温达到设定温度值后，压缩机将会关闭，即停止制冷，开启送风状态。此时空调的最大输入功率也不会超过其在制冷状态下的20％。非常节能。而在冬季，对空调制冷的需求更小，所以耗电量也更少。
2.3风光互补供电系统的优化设计方案
（1）负载设备分级
将通信基站内的负载设备进行合理分级，例如1级为空调设备，2级为部分次要通信负载，3级为重要通信负载。分级后，可以在出现连续恶劣天气、系统或设备发生严重故障、发电机缺油等极端情况时分级切断部分负载，从而尽可能地延长重要通信设备的工作时间
（2）整合原有柴油发电机和风光互补供电系统
当建设完风光互补供电系统后，将其与原有柴油发电机进行有效整合．即将风能和太阳能与柴油发电机设备进行充分结合，统一由电源控制系统进行监管。整合之后，还需要对蓄电池容量和光伏电池板、风机容量等进行计算蓄电池是系统的重要后备电源，所以其性能必须要好，否则会影响系统工作的稳定性：一般可选用阀控式密封铅酸蓄电池或阀控式密封胶体蓄电池。其次，对于柴油发电机和开关电源、DC／AC逆变器和空调等也要进行合理设计。柴油发电机可以不再设置新的，使用原本通信基站已经在使用的那台即可，但要在其上加装自动控制装置，以实现智能启动和关闭新的电源系统中需要配置2台逆变器，一路用来给空调设备供电，一路用来给照明设备及其他设备供电。空调也要配置2台，均为1．5匹，但平时只需使用1台。另外，还要设置混合能源管理机柜系统和远程无线监控系统，以实现系统的智能化和自动化混合能源管理机柜系统主要包括以下几部分：交流和直流配电机柜、风能充电控制模块、太阳能充电控制模块以及监控告警模块，各个模块各司其职。远程无线监控系统中电源系统与监控中心之间的通信使用了GPRS来实现，只需配备一张移动手机卡，并给其开通GPRS业务即可。
总之，风能和太阳能都是清洁能源，风光互补供电系统实现了对自然资源的合理利用，这种合理表现在资源配置、技术方案以及性能价格方面。正是这样的合理性，保证了风光互补供电系统的高可靠性，也保证了通信基站风光互补供电系得到了很好的应用和检验。同时随着设备材料成本的降低、科技的发展、政府扶持政策的推出，该清洁、绿色、环保的新能源发电系统将会得到更加广泛的应用。
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论文作者:谭业波
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/2/26
标签：基站论文; 供电系统论文; 风光论文; 通信论文; 风能论文; 系统论文; 蓄电池论文; 《基层建设》2017年第33期论文;