移動通訊基站風光互補電源系統的設計

摘要：移動通信設備為了使信號覆蓋面更廣，往往安裝在高山、鐵路沿線等地。但是這些地方供電較為困難或離常規電網較遠，而且電力供應解決以后還有安全、維護等因素。風光互補電源系統是目前最廣泛應用獨立電源系統，與拉電力線相比有經濟安全、故障率低、維護方便等優點。基于此原因，本項目設計為內蒙古蘇尼特右旗移動通訊基站提供一套300W的風光互補電源系統，以解決其供電問題。

關鍵詞：風光互補；獨立電源系統；移動通信基站

太陽能是由太陽內部氫原子發生氫氦聚變釋放出巨大核能而產生的，來自太陽的輻射能量。風能是空氣流動所產生的動能，是太陽能的一種轉化形式。由于太陽輻射造成地球表面各部分受熱不均勻，引起大氣層中壓力分布不平衡，在水平氣壓梯度的作用下，空氣沿水平方向運動形成風。太陽能與風能在時間上和地域上是有互補性。白天太陽光最強時，風很小，晚上太陽落山后，光照很弱，但風能加強。在夏季，太陽光強度大而風小，冬季，太陽光強度弱而風大。太陽能和風能在時間上的互補性使風光互補發電系統在資源上具有最佳的匹配性，風光互補發電系統是資源條件最好的獨立電源系統。

1.風光互補系統的組成

風光互補系統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（將交流電轉化為直流電）將發出的電能存儲到蓄電池組中，當用戶需要用電時，逆變器將蓄電池組中儲存的直流電轉變為交流電，通過輸電線路送到用戶負載處。

（1）風力發電機組是將風能轉換成電能的裝置，再通過控制器對蓄電池充電，經過逆變器對負載供電；

（2） 光伏電池是直接將太陽能轉換為電能的器件，將轉換后的電能對蓄電池充電，通過逆變器將直流電轉換為交流電對負載進行供電；

（3）逆變系統由幾臺逆變器組成，把蓄電池中的直流電變成標準的220v交流電，保證交流電負載設備的正常使用。

（4）控制部分根據日照強度、風力大小及負載的變化，不斷對蓄電池組的工作狀態進行切換和調節：一方面把調整后的電能直接送往直流或交流負載。另一方面把多余的電能送往蓄電池組存儲。

（5）蓄電池部分由多塊蓄電池組成，是風光互補發電系統的儲能設備，在整個發電系統中起著非常重要的作用。2.系統設計

（1）設計依據：

本項目是為內蒙古蘇尼特右旗提供一套風光互補電源系統用于其移動通訊基站。蘇尼特右旗地理位置為東經111°08′～114°16′，北緯41°55′～43°39′，平均海拔高度為1000m～1400m。平均氣溫為攝氏4.3℃，年盛行西北風，風力一般在3～5級，最大9～10級，平均風速5.5m/s，是國內最佳的風能區。平均日照時數為3231.8小時。

故系統應用地點資源條件要求：

1）平均風速5.5m/s以上地點；

2）太陽能資源屬一類豐富地區。

（2）設計系統配置

本設計風光互補電源系統為移動通訊基站提額定功率為300W，額定電壓為24V。具體配置如下：

1）風力發電機

選用Air-breeze風力發電機1臺。電壓24V，額定功率200W，起動風速3.58m/s，5.85公斤，內置控制器，碳纖維葉片，20年免維護，3年保修。

2）太陽能板

選用S20W太陽能板5塊。該太陽能板為單晶硅太陽能電池組件，轉換率15%以上，最大電壓：36V，最大電流：4.38安，20W/塊，CE、TUV認證。使用壽命20年以上。

3）太陽能控制器

選用C24240太陽能控制器一臺，該太陽能控制器太陽能額定輸入功率：40W，系統電壓：24V，最大電流：20A，光控時控，最長12小時開燈時間，電池過放，過充保護。

4）蓄電池

選用32AH蓄電池2塊。該蓄電池為高性能免維護太陽能專用鉛酸電池，12V，32AH/塊，-40℃-60℃溫度范圍內使用，使用壽命3-4年。

5）電池地埋箱

選用BB-400AH電池地埋箱1個。該電池地埋箱為400AH蓄電池地埋箱，防水，防腐蝕，電池恒溫。

6）逆變器

選用YKDA-HT系列高頻逆變電源1臺。該逆變器電源符合通信系統及電力系統的實際需要，采用SPWM和CPU控制技術，主電路采用進口功率模塊，利用直流屏或蓄電池的直流電作為輸入，經逆變后輸出純正弦波交流電，輸出電壓和頻率極為穩定并可長期連續工作。

3.總結

本設計項目為內蒙古蘇尼特右旗移動通訊基站提供了300W的風光互補電源系統。該供電系統是可靠性、經濟性較好的獨立電源系統，適合用于通信基站供電。

參考文獻：

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[4]宋洪磊.風光互補獨立供電系統的多目標優化設計.北京：北京交通大學，2011.

作者簡介：

鞏真（1984年—），女，漢族，內蒙古包頭人，碩士，講師，研究方向：新能源與風力發電技術。

項目來源：

本論文來自于包頭輕工職業技術學院校級科研項目QY2016-1-1-6“用于移動通訊發射塔的風光互補電源系統”。