電力基礎設施薄弱地區的基站自供電技術研究

陳春平

中國移動通信集團海南有限公司 海南 海口 570204

一、前言

電力供應對區域經濟社會的發展起著非常重要的作用,只有保證電力設施的穩定、安全運行,才能為區域的生產生活提供源源不斷的動力支持。但是在我國邊遠地區以及非洲、亞太等發展中國家,由于當地電力基礎設施薄弱,電力供應不穩定,基站供電質量無法得到有效保證,導致這些地區的能源使用率低,運行成本高,而且供電造成的環境污染也大,例如溫室氣體的排放不合格。針對這種情況,本文以非洲A 國家作為研究對象,以此來探討電力基礎設施薄弱地區的基站自供電技術的情況。

非洲A 國家,截止2014 年,A 國家的電氣化率只為百分之三十六,而農村地區只有11%的配有電網,電力供應嚴重不足,由于電力基礎設施差,特別是該國家的農村地區,大多還采用柴油發電機來發電,因此,造成該國家的能源綜合利用率低,電力供應成本效益差,電力污染大。電力供應不穩定,供電質量難為保證。

二、偏遠地區基站供電情況及存在問題

通過A 國家的調查了解A 國家的通信基礎設施的電力來源構成,發現該國家的電力有百分之九十五來來源于電網和柴油發電機,只有百分之十九電力供應來源于太陽能發電。而且,這些邊遠地區由于電力基礎設施薄弱,有百分之六十二的電力供應來源于柴油發電機,只有少些的太陽能發電,從而造成電網供電不穩定,難以有效保證供電的質量,經過分析,造成A 國家電力基礎設施薄弱的主要原因于在電力系統昂貴的安裝成本,天氣情況惡劣導致建造困難,缺乏再生能源設備和專業技術人員[1]。

三、新能源基站建設思路和評估體系

(一)新能源基站建設思路。邊遠地區由于基站供電嚴重不足,要保證邊遠地區的電力供應穩定安全可靠,必須要根據當地的經濟狀況、自然環境條件以及人文環境進行綜合考慮,而實現柴油發電機與新能源融合互補的混合供電方式不失為一種新方案新思路,混合供電系統包括幾方面的供電方式,分別是蓄電池、柴油發電機、,風力電力以及太陽能發電。本文主要介紹以下四種方式：一是柴油發電機與風力發電融合供電系統；二是柴油發電機獨立發電方式。三是柴油發電機、太陽能發電與風力發電共同融合的方式。四是柴油發電機與太陽能發電融合方式。

圖A 反映了柴油發電機、太陽能發電與風力發電互補融合的供電系統結構。供電系統結構構成包括儲能裝置、控制器、發電機以及基站四大部分,在整個系統構成中,電力主要來源是風能和太陽能,而后備能源補充方式則為柴油發電機,當電力供應所提供的電量大于負荷需求,那么電池組將會儲存剩余的電能,如果發電量不足以應對實際需求時,將會啟動電池組和柴油發電機作為基站供電來源[2]。

(二)新能源基站建設的評估體系

建設新能源基站,發展混合供電系統,必須要從多方面進行綜合考慮,從發電穩定性、經濟效益以及環境等方面進行考慮,通過溫室氣體排放量、可再生能源發電量比例、能源成本和凈現值這四個評價指標進行分析。以此確定建設方案。

圖A 風力發電、太陽能發電與柴油發電機互補供電系統結構

(一)凈現值評價評價方法

凈現值的定義是指在設備產品的壽命期間內所有成本支出減去相應的收入的余值。成本支出由幾部分成本所組成,包括燃料成本、維護和運行成本、重置成本以及投資成本。倘若電力設施還會污染氣體,成本還應該增加氣體排放成本。凈現值的表達公式如下：

公式中的N 表示年數,CT為年度總成本,i為實際年利率。

(二)能源成本評價方法

能源成本的定義是電力每千瓦時所發生的平均成本。其公式內涵是年度發電成本與總用電量相除,。其公式表達式為：

公式元素總用電量用Ec表示,在對混合供電系統的評價體系中,首選凈現值和能源成本低的建造方案[3]。

(三)可再生能源發電量比例評價方法

可再生能源發電量比例的公式內涵是用年度總發電量與以往年度所胡發電量總和相除。公式如下：

公式中元素Er代表年度總發電量,ET 以往年度所胡發電量總和。由公式可知,如果可再生能源的數值越大,則系統輸出功率就越高。

(四)二氧化碳排放量評價方法

由于化石燃料在燃燒過程中會產生溫室氣體,碳排放量作為考核溫室氣體的重要指標,如二氧化碳,排量放表達公式如下：

公式中元素FFC代表消耗的化石燃料,而二氧化碳排放因子則用EFCO2表達。

四、系統性能評估情況

通過利用HOMER 軟件對凈現值、能源成本、可再生能源發電量比例、二氧化碳排放量作為建模體系結構,輸入一年的相關數值信息作為仿真試驗所需的數據。

五、系統評估結果

經過系統評估數據顯示,白天所需要的電力供應只需依靠太陽能發電就能滿足了,而在太陽能發電量不足的情況下,則需要啟用風力發電機和柴油發電機,如夜間缺乏陽光的情況下。

六、結語

在電力基礎設施薄弱地區,要保證電力供應的穩定、安全、可靠,必須要發展基站供電技術。根據當地的自然環境、經濟環境、人文環境的情況,利用凈現值評價、能源成本、可再生能源發電量以及二氧化碳排放量的評估體系方法,尋找最優方案,發展基站自供電技術,保證當地電力供應的穩定、安全、可靠。