浅析光伏供电系统在移动通信基站中的应用

王建锋，王 辉

（华信咨询设计研究院有限公司，杭州 310014）

1 引言

随着移动通信基站分布越来越广泛，基站的供电条件也日趋复杂，部分基站出现了市电无法接入或是市电引入费用高昂的情况，在目前各运营商不断降低建设投资的情况下，传统的基站市电引入方式面临困难。

太阳能光伏供电，作为近几年的基站新能源建设方式，可作为市电引入困难的站点。此外，随着光伏组件价格不断下滑以及国家光伏发电补贴的双重作用下，部分站点也可以采用市电+光电结合的光电互补系统，既能节能减排，又能实现光伏发电的额外效益。

2 基站独立光伏供电的系统组成

基站独立光伏供电系统是单独的太阳能供电运行模式，即光伏输出电能不并入市电电网，直接为基站负载供电。

基站独立光伏供电系统主要由太阳电池板、蓄电池、控制器、基站负载组成。

图1 基站独立光伏供电系统组成

在系统中，太阳能光伏板负责将太阳能转换为电能，光伏阵列输出的功率和其光伏板数量有关；蓄电池将太阳能光伏板输出的电能储存起来，在电力不足时，由蓄电池为负载供电；太阳能控制器则是负责调整系统使整个光伏阵列输出最大功率。

3 基站光伏供电系统的条件限制

（1）区域性限制

区域性限制是当地的地理、气象、日照等方面的限制，其中包括当地的月太阳辐射强度总量、当地的月最高气温、最低气温、地面反射系数等因素。如基站光伏供电系统设计中，常常会用到一个为“日照小时数”的术语（日照强度为1000 W/m2时的日照时间，也称为峰值日照时数）。日照小时少的区域，基站光伏供电系统就会显得效率较低。一般在设计上，会选择全年日照辐射量大于4200MJ/m2的地区。

表1 全国各地太阳能总辐射量与年平均日照当量

三山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部、安徽北部、台湾西南部5016-5852 3.8-4.45四湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏南部、安徽南部、黑龙江、台湾东北部4190-5016 3.1-3.8五 四川、贵州 3344-4190 2.5-3.1

（2）安装条件限制

太阳光使用的能量密度较低，所以光伏板的占地面积大，需要用于安装太阳能电池组件的场地周围无明显的高大建筑物对其光照有遮挡。此外，对于安装在楼顶或是机房顶的光伏板，还需要通过承载计算（满足承载约20kg/m2以上），使屋顶结构能承受光伏组件、支架载荷。

4 基站光伏供电系统的容量设计

基站光伏供电系统的容量设计，主要包括光伏板的容量设计和蓄电池的容量设计。

（1）光伏板的容量计算

光伏板方阵的容量设计是基站光伏供电系统的首要部分，一般采用以下公式：

光伏板的总功率=负载功率×用电时间（h）/日照峰值用电时间（h）/损耗系数（0.75-0.80）

假设基站设备的负责功率为2000W，用电时间为24小时，日照峰值时间根据当地气象数据查询结果为3.54小时，则光伏板的总功率=2000W×24/3.54/0.75=18079W。

（2）蓄电池的配置计算

蓄电池作为基站光伏供电系统的重要组成部分，应特别加以对待。由于系统的安装地点偏僻，运行条件恶劣，太阳能蓄电池每日都需要充放电，所以应选择充放电特性强的阀控式免维护铅酸蓄电池。另外通信机房用蓄电池的放电时间要求一般为 1～10 h，光伏电站用蓄电池的事故放电时间一般都在72 h以上。

蓄电池容量=安全系数（一般取1.1）×负载日平均耗电量（工作电流乘以24小时）×最长连续阴雨天数（一般取3天）/蓄电池放电深度（一般铅酸电池取0.75）

则根据上文，假设基站设备的负责功率为2000W的情况下，蓄电池容量配置要求：

蓄电池容量=1.1×（2000/48）×24 ×3/0.75=4400Ah

5 结束语

基站独立光伏供电方案的可以摆脱市电的局限，实现站点供电能量的自给自足，但是在应用上会受当地的地理、气象、日照、安装条件等方面的限制。另外在光伏板和蓄电池的容量设计上，特别是蓄电池设计上，尤其要注意自身和普通基站的区别性。