淺談風光互補在基站應用

薛飛龍

【摘要】 節能已經成為當今世界最重要的議題之一，隨著國家對新能源的大力扶持和補貼，風光互補基站在通信業前景廣闊，據悉2014年全球風光互補基站數已占基站總數4.5%。三大運營商已經將4G基站向農村、邊遠山區、沙漠、推進。這些地區基礎設施條件差，有些地區甚至根本沒有電力供應，如何解決該類地區的供電問題是當前基站建設面臨的問題之一。

【關鍵詞】 風光互補 基站 節能節能已經成為當今世界最重要的議題之一，對于西部偏遠地區，風光互補基站從技術上是最適合的應用，在西藏、內蒙、新疆、甘肅等地已經有廣泛應用。隨著國家對新能源的大力扶持和補貼，風光互補基站在通信業前景廣闊，據悉2014年全球風光互補基站數已占基站總數4.5%。

2013年12月4日工信部正式向三大運營商發布4G牌照，中國移動、中國電信和中國聯通均獲得TDD-LTE牌照。由于4G頻段高，基站更加密集，而且三大運營商已經將4G基站向農村、邊遠山區、沙漠推進。這些地區基礎設施條件差、供電質量低，一般采用農電、小水電供電，有些地區甚至根本沒有電力供應，如何解決該類地區的供電問題是當前基站建設面臨的首要問題，那么風光互補就成為這類地區解決基站市電問題最有效的方法之一。

風光互補是一套發電應用系統，該系統是利用太陽能電池方陣、風力發電機將發出的電能存儲到蓄電池組中，通過逆變器將蓄電池組中儲存的直流電轉變為交流電，送到基站設備給基站提供穩定的供電系統。

風光互補方案特點是完全利用風能和太陽能來互補發電，無需外界供電；免除建變電站、架設高低壓線路和高低壓配電系統等工程；具有晝夜互補、季節性互補特點，系統穩定可靠、性價比高；電力設施維護工作量及相應的費用開銷大幅度下降；獨立供電，在遇到自然災害時不會影響到全部用戶的用電，低壓供電，運行安全、維護簡單。

風光互補發電站采用風光互補發電系統，風光互補發電站系統主要由風力發電機、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發電系統，將電力送往基站設備。實現了全天候的發電功能，比單用風機和太陽能更經濟、科學、實用。由于太陽能與風能的互補性強，風光互補發電系統在資源上彌補了風電和光電獨立系統在資源上的缺陷。同時，風電和光電系統在蓄電池組和逆變環節是可以通用的，所以風光互補發電系統的造價可以降低，系統成本趨于合理。

發電部分由一臺或者幾臺風力發電機和太陽能電池板矩陣組成，完成風到電；光到電的轉換，并且通過充電控制器與直流中心完成給蓄電池組自動充電的工作。

蓄電部分由多節蓄電池組成，完成系統的全部電能儲備任務。

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

供電部分由一臺或者幾臺逆變電源組成，可把蓄電池中的直流電能變換成標準的220V交流電能，供給各種用電器。

風光互補發電系統由太陽能光電板、小型風力發電機組、系統控制器、蓄電池組和逆變器等幾部分組成，發電系統各部分容量的合理配置對保證發電系統的可靠性非常重要。

為了更好地解決基站的供電問題，同時落實中國移動集團關于節能減排的相關要求，甘肅移動組織各分公司的技術人員進行了大量的試驗及測試，根據甘肅省的氣象特點，利用甘肅酒泉瓜州風力急光照時間長資源。瓜州縣地處西北地區，風力資源豐富，是甘肅省風能儲量最大的地區之一。根據氣象資料和數據顯示，全縣風力資源量大質優，風向穩定，風能密度高，年平均風速10米高度為6.2米/秒，平均風能密度達397瓦/平方米；40米高度年平均風速為7.57米/秒，平均風能密度達639瓦/平方米，年可利用小時數達2300小時以上；風向以東風為主，風速和頻次占到90%。太陽能資源豐富，具有優越的光熱氣候條件，全年日照時數為3219h，日照百分率高（達到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，發展光伏發電有著得天獨厚的條件。所以瓜州地區推廣風光互補基站具有更好的自然資源優勢。

以瓜州基站為例，基站的耗能設備主要包括信號傳輸主設備、開關電源、機房空調。其中信號傳輸主設備約占系統總耗電的40—50%，機房空調占45%—55%，開關電源占5%—15%。如果風光資源條件良好，在風光互補供電系統保證主設備正常運行的同時又能給空調供電，風光互補供電系統能降低基站總能耗的80%—90%。

根據基站用電量數據統計，基站一年的耗電量大約在38000電左右，如果按照0.8元/度的價格計算，風光互補供電系統一年能給基站節省電費2萬余元。 另外，風光互補供電系統從能源方面也節約了很多的能耗瓜州基站每年的耗電量將近4000度電，據資料統計，每節約1度電相當于節省 0.5kg煤的能耗和4L水， 同時節省了1kg二氧化碳和0.03 kg二氧化硫的排放量。可知，單單一個基可以節能這么多，更何況在甘肅西北部大力推廣。

所有主流的供應商都在竭盡所能地提供這種基站，以幫助運營商在擴建網絡時減少二氧化碳排放量，同時降低運營成本。