電力基礎設施薄弱地區的基站自供電技術研究

哈斯巴根

摘要：近年來，隨著無線通信行業的快速發展，通信行業在各行各業中均發揮了重要的作用。但是在一些邊緣地區，因電力基礎設施薄弱，穩定性較差，基站供電問題成為了制約通信行業快速發展的重要癥結。隨著國家通信行業的蓬勃發展，鐵塔通信基站的用電越來越受到重視。新能源供電系統尤其是基于風光儲一體化的孤島微網系統的推廣應用，為我國綠色電力、綠色通信的長足發展提供了有力支撐。因此文章就電力基礎設施薄弱地區的基站自供電技術展開分析。

關鍵詞：電力基礎設施；薄弱地區；基站自供電

隨著我國通信事業的快速發展和智能手機等移動終端設備的爆發式增長，各大通信運營商不斷加大對硬件設施的投入，如增加通信基站。為擴大通信覆蓋范圍，各大通信運營商積極推進偏遠地區的基站建設和信號全覆蓋，如高速鐵路、高速公路沿線和海島及山區等。基站需要用到各種設備，其用電累計量巨大，而偏遠地區大多山高路遠，且基礎設施薄弱，電網供電困難。可見，為偏遠地區提供一套經濟、穩定以及可靠的電源供應系統，是一個迫切需要深入研究的課題。

一、電力基礎設施薄弱地區基站用電特點

通信行業是關系國計民生的基礎性行業，故通信基站設備的持續、穩定運行至關重要。鐵塔基站用電具有負荷小和穩定性高的特點。中國目前擁有鐵塔基站超過 592 萬座，額定用電功率多在幾到十幾千瓦。不設機房或機房不設空調的鐵塔基站，額定用電功率一般只有兩三千瓦。偏遠鐵塔基站由于周邊缺少市網覆蓋，需采取特定措施解決用電問題，提高了用電成本。偏遠地區鐵塔基站的新建進度往往受制于用電成本，隨著偏遠地區鐵塔基站需求的增加，急需通過技術和商業創新解決用電貴的問題。

二、電力基礎設施薄弱地區基站現有供電方式

目前，偏遠鐵塔基站的主要供電方式有 3 種：（1）新建供電線路實現市網供電；（2）采用柴油機現場發電并持續供電；（3）采用新能源發電，并通過儲能調節進行持續供電。目前，應用比較廣泛的方式是前兩種。

（一）電網供電方式

電網供電方式是將電網直接引線到偏遠鐵塔基站進行電力供應的方式。利用電網供電，穩定性最高，可很好地適應負荷的較大波動。該方式需重新建設電網線路。按照目前的平均水平，高壓引電成本每公里為 15～16萬元，低壓引電成本每公里為12～13萬元。這種方式適用于與既有電網距離在兩三公里的地區。若距離過遠，則一次性用電投入極高，度電成本甚至將高達幾元到十幾元。這種方式只有在特定情況下方可實現，如旅游景區、邊防地區等。

（二）柴油機供電方式

柴油機供電方式是通過柴油機現場發電為偏遠鐵塔基站供應電力的方式。此方式不僅需采購柴油機發電設備，還需定期添加柴油和維護設備，可廣泛應用于電網無法抵達的海島、高山等用電“剛需”地區。但是，它的用電成本較高，且存在環境污染和噪聲污染，不可作為優選方案，只能作為備選方案。柴油機供電方式的用電成本與柴油價格和交通情況有關，一般每千瓦時為3～4元。從遠期來看，柴油價格將逐步提高，柴油機供電方式的用電成本將隨之升高。

（三）新能源供電方式

新能源供電方式是依托風力和太陽光發電，并通過儲能調節設備和智能化管理系統持續穩定供電的一種方式，具備就地取材、維護簡便及綠色環保等特點。相比電網供電方式和柴油機供電方式，新能源供電方式的適應范圍更廣，可應用于風、光資源充足的地區。很多通信基站的站址具有地勢高、風力和太陽能資源

好的特點，因此新能源發電可較好地適用于高速鐵路、高速公路沿線、山區、海島及邊防等地區。風、光資源充足的地區的新能源供電現場圖新能源發電方式通常有光伏發電、風力發電、風光一體化、風光柴一體化及風光網一體化等多種形式。風光網一體化模式是以已有市網接入為主，光伏和風電為輔，并按照“自發自用、余電上網”的原則建設運營的一種模式。其他發電模式下，光伏和風力存在發電不穩定的問題，故需配置適當的儲能調節設備和智能化調控系統進行自動調節供電。風光儲一體化方案很好地利用了光伏和風力的天然互補性，應用前景廣闊，因此本文討論的發電方式中未加以特別說明，均指風光儲一體化方式。新能源供電方式隨光伏、風力發電成本的大幅下降，已陸續開展試點項目進行探索和應用。由于儲能成本仍處于高位，所以尚未大規模商業推廣。根據測算，風光儲一體化供電方式的折算電價在每千瓦時 2 ～ 3元，但隨著儲能成本和發電成本的下降，其用電成本已明顯下降，商業化推廣為期不遠。

三、基于風光儲一體化技術的典型應用方案

偏遠鐵塔基站的風光儲一體化供電系統的主要技術方案為：在基站附近地面安裝小型風力發電機；在基站的機房屋頂或者地面空地安裝太陽能電池組件；根據基站功耗情況，設計合適的風光裝機容量和蓄電池儲能裝置，達到風光互補離網供電的目的。為實現風光互補離網供電，系統需配置光伏發電系統、風力發電系統、蓄電池系統及有關的微網控制系統、監控系統和輔助系統。通過設置，系統可優先示范光伏和風力發電，始終保持蓄電池充滿狀態，并在需要時供電。極端天氣下，蓄電池工作電壓將低于某一閥值。此時，控制系統應提前且持續發出告警，保證供運維人員有充足時間采取必要的應急措施。風光儲一體化應用方案順應國家節能減排的戰略要求，提升了通信基站的節能環保性能，增加了基站現有的供電方式，促進了綠色通信基站的建設推廣。它在技術和經濟方面具有 5 個優勢。（1）充分利用風能和太陽能的自然互補特性，優先使用風能和太陽能發電進行供電和蓄電池儲能。（2）采用風光互補供電方式，設計合適的風光容量比配置蓄電池組，保障通信設備的用電需求。（3）施工周期短，投入資金少，可在較短時間內為運營商節約通信基站的電費開支，具有良好的時效性和經濟性。（4）利用微網控制技術實現遠程監控，提高了系統運行效率和智能化水平。（5）通過試點項目可總結一套標準化的設計和建設方案，通過規模化建設降低項目造價，提升項目經濟效益。不過該技術方案也存在一定的不足，主要體現在：風光儲一體化應用方案在技術上不存在顛覆性障礙因素，在試點應用項目上已取得成功。它的主要不足是實踐應用相對較少，在集成優化方面缺少經驗數據的支撐，儲能關鍵技術尚未最終突破，商業模式創新不足，協同性不高，未形成規模化發展。

總之，在偏遠鐵塔基站現有的供電方式中，新能源供電方式尤其是基于風光儲一體化技術的供電系統最具發展潛力。因此，需通過持續的深入研究和試點項目建設，不斷積累經驗，優化技術集成方案，推進新能源供電方式的規模化應用。同時以風光儲一體化技術為基礎的供電模式，不僅適用于鐵塔基站用電，而且適用于其他市網無法覆蓋的偏遠地區用電，尤其是邊疆、海島等偏遠邊防哨所的照明和供暖用電。當然了，新能源發電的前景毋庸置疑，在發展的過程中，還需要我們不斷完善技術，探索方案，最大限度的解決新能源發電中存在的各種問題，將新能源發電的優勢充分的展現出來。

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