【摘要】近年来，伴随着社会经济的迅速发展以及科技的进步，社会各界对能源的需求量不断增加。我国地大物博，可再生能源储备丰富，这给我国的能源供给减少了不小压力。风能和太阳能是最常见和最突出的两种可再生能源，它们不但有着各自的优势与特点，并且还具有天然的互补性。在白昼，由于日照强，所以太阳能十分丰富；而在夜晚，由于风多，所以风能十分充足。而利用风能与太阳能两种自然能源的互补性所设计的风光互补供电系统，是一种新型能源发电系统，具有供电稳定、节能环保、安装简单、维护方便等优点。本文主要分析了通信基站的风光互补供电系统的设计方案。
【关键词】通信基站；风光互补供电系统；设计方案；风能；太阳能；能源
引言
当今时代是一个信息化时代，随着人们对通信业务需求量的不断增加，各大运营商展开了激烈了市场竞争，而其竞争的主要手段之一就是增加通信基站数量及扩大通信网络覆盖范围。不过，在一些远离城市大电网的地区，如山区、海岛等地区，尚还处于用电不稳定乃至无电状态，而保障这些地区的通信基站用电，对于运营商来说是一个很大的挑战。如果在这些地区采用市电供电，则需要花费很大的成本和代价来架杆铺线；而如果对这些地区采用单独柴油机供电，则同样也需花费很大的柴油储运成本。很明显，这两种方案都不是最佳选择。若想有效解决这些地区的长期稳定供电问题，可以利用风能和太阳能这两种自然能源。风能与太阳能具有互补性，利用这点所设计的风光互补供电系统，可满足通信基站的用电需求。
1风光互补供电系统的结构和原理
风光互补供电系统是一个集风能和太阳能两种自然能源为一体，采用了蓄电池等多种能源发电技术，并应用了现代智能控制技术的新型复合可再生能源发电系统，其主要组成部分是：风力发电机组、太阳能光伏电池组、蓄电池组、控制器、逆变器以及交流负载和直流负载等。其具体结构图见图1。在白昼，由于日照强，所以太阳能十分丰富，此时风光互补供电系统的光伏发电部分可以在太阳光的照射下充分利用太阳能电池板的光伏效应来发电，并对蓄电池进行充电；而在夜晚，由于风多，所以风能十分充足，此时该系统的风力发电部分则可以充分利用风力机的电能转化作用进行发电，并对蓄电池进行充电。前者的原理是直接将光能转化为电能，后者则是先将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能。蓄电池组是该系统的重要储能元件，具有能量调节和平衡负载的作用，可将电能转化为化学能进行储存，当需要时再直接进行负载供电。控制器的主要作用和功能是根据日照强度和风力大小等不断切换和调节蓄电池组的工作状态，一者将电能直接输送至交流或直流负载，一者将多余的电能输送至蓄电池组进行存储。逆变器则是负责在需要时将蓄电池组中存储的直流电变成220V标准交流电，并实现自动稳压。而除了上述基本组成部分之外，在现代风光互补供电系统中，还应用了LCM智能管理核心，它是整个系统的控制和管理的核心，可控制实现蓄电池组的充电、DC/AC逆变以及对系统的实时保护等。
2通信基站的风光互补供电系统设计方案
2.1通信基站的基本环境情况
该通信基站建设在某海岛的一个山头上面，地处附近海拔最高点之处，垂直气候差异较小，无论是风能还是太阳能资源都十分丰富。据当地气象局给出的数据显示，该地平均每天日照时数3.2~6.9h，平均每天风速4.4~7.6m/s。该通信基站比较简约，仅有一层楼房，包括一间面积约35m2的柴油发电机房，内设数台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
2.2.1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。2.2.2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。2.2.3空调设备该通信基站机房的内部空间在100m2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1350W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。在一年各月份中，机房空调的实际运行情况见表1。
2.3风光互补供电系统的优化设计方案
2.3.1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。2.3.2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，前者需符合YD/T799-2002要求，后者需符合YD/T1360-2005要求。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。
3结束语
综上所述，风能与太阳能都是自然界中的可再生能源，也是清洁能源，二者之间具有互补性，利用这点所实现的风光互补供电系统，用于通信基站当中，可以有效解决通信基站的供电问题，既节能环保，又节省成本，因此值得广泛应用。
参考文献
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作者：袁文学 单位：广西通信规划设计咨询有限公司
