通信基站中的新能源技术研究

潞安容海发电有限责任公司　郝永富



通信基站中的新能源技术研究

潞安容海发电有限责任公司郝永富

随着科技的进步和发展，新能源技术不断成熟，在各个领域都得到了广泛的应用。通信基站中，新能源技术也越来越引起人们的关注和重视。以太阳能、风能为代表的新能源，具有绿色、环保、性能稳定且维护成本低的特点，尤其适合作为位置偏远、周围地形复杂的通信基站的供电能源。目前主要有太阳能供电基站、风能供电基站以及结合两者优点的风光互补供电基站。

通信基站；新能源；太阳能；风能；风光互补

随着科技的发展，人类在改造自然、改造世界方面取得了好大的成就，但同时也面临环境恶化、资源枯竭的局面。为了保持持续高效的发展，以太阳能、风能等为代表的新能源逐渐发展壮大，正在多方面的取代原有的传统能源。在移动通信基站中，新能源也同样适用。通信基站很多都位于乡间野外，远离市政供电，供电电缆费用高昂。而作为新能源的太阳能、风能却能很好的解决这个问题。风能、太阳能供电系统与传统电网不同，不需要架设远距离电力线，建成之后，动力来源于自然界中的太阳光和风，既不消耗资源又不会产生污染，性能稳定、使用寿命长且维护成本较低，特别适合在移动基站中使用。

一、太阳能供电基站

通信网络要求基站等设备必须保持7×24小时稳定运行，而为了保障网络尽可能的全覆盖，基站设备不仅设立在市区，同时也常常设立在山顶、沙漠、海岛等复杂的环境中。有些设备不能实现常年有人驻守，这对电源的可靠性和寿命提出了很高的要求。而太阳能供电系统是将太阳能直接转化为电能，通过光伏组件的串并联方式提供基站需要的电压，实现能量的静止变换，与具备机械转动部件的发电机相比较，设备的维护成本低，在全球资源紧缺的情况下，光伏发电系统的成本优势日益明显。

通信基站太阳能供电系统主要包括光伏组件、汇线盒、阵列支架、充放电控制器、蓄电池组、逆变器等组成。组件一般采用单晶硅或多晶硅电池，每个电池输出电压为0.5V左右，一般组件由72个太阳电池串联，为了达到43.2～56.4V电压范围，一般需要两块组件串联使用。从功率等级角度来看，要尽量选取产量较大的规格，如165W、170W和175W等。因为组件规格过小会导致占地面积和支架设计成本增加，而组件规格过大的太阳电池成品率较低，电池成本相对比较高。我们实践操作中，要根据负载容量和当地太阳能资源情况选取组件并联数。

近些年，光伏系统的发展方向由富液电池转向了管状正极板的胶体阀控式密封铅酸蓄电池，主要原因是后者的技术维护更少。富液电池需要定期加水维护，如果电池得不到及时维护，使用寿命将会大大缩短，而将去离子蒸馏水运输到边远地区的基站需要更高的成本。而胶体阀控式密封铅酸蓄电池在通常工作条件下，仅析出微量的硫酸和氢气，不需要专门建设机房和安装专用通风装置，极大减少了维护工作量。同时，许多富液电池会因出现电解液分层而失效，此时需要采用过充电来消除，通常需要附加过充电高达15%。而胶体电池很少遭受与分层相关的失效。胶体阀控式密封铅酸蓄电池失效的常见原因是欠充电。一般是由于光伏能量来源在雨季不稳定时导致电池活性物质中硫酸铅晶体的积累和生长。与富液电池充电恢复能力为110%～115%相比，胶体电池的充电恢复仅为103%～105%，充电效率的提高，有利于节约光伏能源。

二、风力发电基站

风力发电在芬兰、丹麦等国家早已流行多年，近几年，我国政府也在大力推广风力发电。风力发电机主要包括机头、转体、尾翼、叶片等几部分。发电机的机头转子是永磁体，通过切割磁力线产生电能；转体主要负责让机头灵活转动来调整尾翼方向； 而尾翼又能使叶片始终保持来风的方向，获得最大的风能；叶片接受风力并通过机头将之转化为电能。

风力发电不仅能获得清洁的能源，还有以下优势：风力发电机大多安装在靠近基站的地方，电缆的铺设距离短，有效避免出现由于施工等因素造成的基站突然供电中断的现象。这保证了设备的长期稳定运行，减少人为因素影响。二是传统的基站一旦出现故障，运维成本较大，而风力发电设备的运维成本会大大降低。同时，也可以有效避免雷击，因为风力发电不需要架空线，发电机本身就是铁壳，直接和大地相连接，风机本体的接地电阻相当小，同时风力发会通过控制器，控制器里会有防雷避雷装置，来保护后面的设备。

目前，我国探明的风能理论储量为32亿多千瓦，在全世界排名第一，其中，陆地上可供开发利用的有2.6亿多千瓦，海洋上的风能有7.5亿多千瓦。从自然条件来说，风力发电不受与风力无关的自然条件的限制，建设与投入使用非常灵活快捷，运行中不受市电电网故障的影响。而且现今的自动化技术与通信在控制与传输方面都已经非常成熟。现有的通信运营传输设备与资源可以为我们提供现成的传输通道，成本大大降低。而且，还可以把风力发电机直接安装到通信发射塔上来进一步降低成本。

三、风光互补供电基站

在实践中风能和太阳能都有自己的优势，但两者也有共同的缺点，极易受气候条件影响，而且这种局限性是客观事实，技术无法改变。因此，这造成了风能和太阳能在发电过程中也同样不稳定性，使得发电量极易受天气影响。容易出现系统发电与用电之间不平衡，蓄电池组经常处于欠充状态，引起系统失效。这种情况下，将太阳能发电和风能发电优势互补的风光互补系统研发成为了通信基站领域技术发展的新方向。

风光互补的基本原理就是将风能和太阳能进行有机结合，最大发挥两者优势。从理论上看，风能本质上还是来源于太阳能，只是太阳能的另一种转化形式。风是由太阳照射地球引起温度变化而产生的。在日常生活中我们会发现，白天的时候太阳光很强烈，但是风力普遍较小；而夜晚恰恰相反。夏天的时候太阳光充足，但是风力普遍较小；冬天恰恰相反。两者是一个此消彼长的力量关系，因此具有很好的互补性。从而保障了各种气候环境条件下，系统都能获得足够的力量来源，使得基站更加稳定可靠。与单纯的太阳能供电系统和单纯的风力供电系统比，具有更高的经济效益和社会效益。

风光互补发电系统主要包括风力发电机组、太阳能电池组件、逆变器、风光互补控制器、蓄电池组、卸荷器和远程监控系统这几部分。基本原理是通过风光互补控制器，支配风能、光能的有效存储及电量输出，从而提供稳定可靠的能源，保障各种环境气候情况下通信基站的正常供电。

有统计资料表明，常规基站的年耗电量为一万四千多度，而风光互补型供电基站的年耗电量是四千多度电，每年能节约将近一万多度电。一度电耗能相当于4升水和0.5千克煤的能源，同时还会产生1克二氧化碳和0.03千克二氧化硫的排放量。利用风光互补性供电基站，节约的电能是相当可观的，同时后期运维成本也大大低于传统基站。综合来看，风光互补型供电基站是通信基站未来技术发展的重点和方向。

近些年，国家对通信行业的节能减排也不断提出新的要求，通信基站正向小型化、低功耗发展。新技术的不断成熟，既能降低运营维护成本又能减少对环境的污染，保持可持续发展，应引起我们的关注和重视。在通信基站中用电系统引进新能源技术，可以有效降低通信设备对传统能源的依赖，增强设备对环境的适应性，将网络扩展范围大大延伸，使得网络部署更加方便。这是通信领域节能减排的一个重点突破口。

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