淺析光伏供電系統在移動通信基站中的應用

王建鋒，王 輝

（華信咨詢設計研究院有限公司，杭州 310014）

1 引言

隨著移動通信基站分布越來越廣泛，基站的供電條件也日趨復雜，部分基站出現了市電無法接入或是市電引入費用高昂的情況，在目前各運營商不斷降低建設投資的情況下，傳統的基站市電引入方式面臨困難。

太陽能光伏供電，作為近幾年的基站新能源建設方式，可作為市電引入困難的站點。此外，隨著光伏組件價格不斷下滑以及國家光伏發電補貼的雙重作用下，部分站點也可以采用市電+光電結合的光電互補系統，既能節能減排，又能實現光伏發電的額外效益。

2 基站獨立光伏供電的系統組成

基站獨立光伏供電系統是單獨的太陽能供電運行模式，即光伏輸出電能不并入市電電網，直接為基站負載供電。

基站獨立光伏供電系統主要由太陽電池板、蓄電池、控制器、基站負載組成。

圖1 基站獨立光伏供電系統組成

在系統中，太陽能光伏板負責將太陽能轉換為電能，光伏陣列輸出的功率和其光伏板數量有關；蓄電池將太陽能光伏板輸出的電能儲存起來，在電力不足時，由蓄電池為負載供電；太陽能控制器則是負責調整系統使整個光伏陣列輸出最大功率。

3 基站光伏供電系統的條件限制

（1）區域性限制

區域性限制是當地的地理、氣象、日照等方面的限制，其中包括當地的月太陽輻射強度總量、當地的月最高氣溫、最低氣溫、地面反射系數等因素。如基站光伏供電系統設計中，常常會用到一個為“日照小時數”的術語（日照強度為1000 W/m2時的日照時間，也稱為峰值日照時數）。日照小時少的區域，基站光伏供電系統就會顯得效率較低。一般在設計上，會選擇全年日照輻射量大于4200MJ/m2的地區。

表1 全國各地太陽能總輻射量與年平均日照當量

三山東、河南、河北東南部、山西南部、新疆北部、吉林、遼寧、云南、陜西北部、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、江蘇北部、安徽北部、臺灣西南部5016-5852 3.8-4.45四湖南、湖北、廣西、江西、浙江、福建北部、廣東北部、陜西南部、江蘇南部、安徽南部、黑龍江、臺灣東北部4190-5016 3.1-3.8五 四川、貴州 3344-4190 2.5-3.1

（2）安裝條件限制

太陽光使用的能量密度較低，所以光伏板的占地面積大，需要用于安裝太陽能電池組件的場地周圍無明顯的高大建筑物對其光照有遮擋。此外，對于安裝在樓頂或是機房頂的光伏板，還需要通過承載計算（滿足承載約20kg/m2以上），使屋頂結構能承受光伏組件、支架載荷。

4 基站光伏供電系統的容量設計

基站光伏供電系統的容量設計，主要包括光伏板的容量設計和蓄電池的容量設計。

（1）光伏板的容量計算

光伏板方陣的容量設計是基站光伏供電系統的首要部分，一般采用以下公式：

光伏板的總功率=負載功率×用電時間（h）/日照峰值用電時間（h）/損耗系數（0.75-0.80）

假設基站設備的負責功率為2000W，用電時間為24小時，日照峰值時間根據當地氣象數據查詢結果為3.54小時，則光伏板的總功率=2000W×24/3.54/0.75=18079W。

（2）蓄電池的配置計算

蓄電池作為基站光伏供電系統的重要組成部分，應特別加以對待。由于系統的安裝地點偏僻，運行條件惡劣，太陽能蓄電池每日都需要充放電，所以應選擇充放電特性強的閥控式免維護鉛酸蓄電池。另外通信機房用蓄電池的放電時間要求一般為 1～10 h，光伏電站用蓄電池的事故放電時間一般都在72 h以上。

蓄電池容量=安全系數（一般取1.1）×負載日平均耗電量（工作電流乘以24小時）×最長連續陰雨天數（一般取3天）/蓄電池放電深度（一般鉛酸電池取0.75）

則根據上文，假設基站設備的負責功率為2000W的情況下，蓄電池容量配置要求：

蓄電池容量=1.1×（2000/48）×24 ×3/0.75=4400Ah

5 結束語

基站獨立光伏供電方案的可以擺脫市電的局限，實現站點供電能量的自給自足，但是在應用上會受當地的地理、氣象、日照、安裝條件等方面的限制。另外在光伏板和蓄電池的容量設計上，特別是蓄電池設計上，尤其要注意自身和普通基站的區別性。