廣播電視發(fā)射臺(tái)光伏發(fā)電的實(shí)踐與研究

□王 剛 楊 玥 胡昭培

光伏發(fā)電作為清潔可再生能源，在環(huán)境污染日益嚴(yán)重的當(dāng)下，得到社會(huì)廣泛認(rèn)可和關(guān)注，各種新穎的光伏建設(shè)項(xiàng)目得到了推廣和運(yùn)用，比如新興的農(nóng)業(yè)光伏大棚和屋頂?shù)孛骐娬镜?。廣播電視發(fā)射臺(tái)站特別是中波發(fā)射臺(tái)站，大面積的地網(wǎng)鋪設(shè)區(qū)域?yàn)榕_(tái)站自用地，擁有建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的地理環(huán)境優(yōu)勢(shì)，非常適宜建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)。在我國(guó)廣播電視發(fā)射臺(tái)還沒(méi)有建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的先例情況下，安徽廣播電視臺(tái)積極探索和創(chuàng)新，分別在所轄的兩個(gè)廣播電視發(fā)射臺(tái)建設(shè)了光伏發(fā)電系統(tǒng)，開(kāi)展廣泛實(shí)驗(yàn)工作，填補(bǔ)了光伏應(yīng)用在廣電發(fā)射臺(tái)的空白，在設(shè)計(jì)、勘測(cè)、建設(shè)的過(guò)程中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，并通過(guò)詳實(shí)的測(cè)試數(shù)據(jù)得出光伏發(fā)電系統(tǒng)與廣播電視發(fā)射系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生互相電磁干擾的結(jié)論，推進(jìn)了廣播電視發(fā)射臺(tái)站由依靠傳統(tǒng)能源向依靠綠色清潔能源的轉(zhuǎn)變。

光伏發(fā)電基礎(chǔ)知識(shí)

光伏發(fā)電的基本原理就是“光伏效應(yīng)”，即光子照射到金屬上時(shí)，它的能量可以被金屬中某個(gè)電子全部吸收，當(dāng)該電子吸收了足夠大的能量時(shí)，能克服金屬內(nèi)部引力做功，離開(kāi)金屬表面逃逸出來(lái)，成為光電子，即完成了光能量向電能量的轉(zhuǎn)化。足夠多光電子集聚時(shí)，兩極將產(chǎn)生電位差，如果兩者之間連通，就會(huì)形成電流的回路。光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽(yáng)電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成。光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)工作方式可以分為獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)及分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)三類。

廣播電視發(fā)射臺(tái)建設(shè)光伏發(fā)電系統(tǒng)

一、光伏發(fā)電系統(tǒng)的選型及安裝設(shè)計(jì)。

光伏發(fā)電系統(tǒng)類型選擇。安徽省太陽(yáng)能資源較好，屬于三類光伏發(fā)電區(qū)域。參與本次項(xiàng)目發(fā)射臺(tái)自身硬件比較好，并網(wǎng)接入條件優(yōu)越，適合建設(shè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。

光伏組件安裝設(shè)計(jì)。廣播電視發(fā)射臺(tái)雖然擁有豐富的土地資源，但由于土地下方埋有地網(wǎng)，根據(jù)廣電設(shè)施管理?xiàng)l例不允許在天線場(chǎng)地內(nèi)種植樹(shù)木、種植高桿作物，也不允許在天線、塔桅(桿)周圍5 米或者可能危及拉錨安全的范圍內(nèi)挖沙、取土、鉆探、打樁。正常光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏組件安裝時(shí)，需要進(jìn)行鉆探、打樁等步驟，為保證地網(wǎng)與拉錨不被破壞，我們采用了水泥澆鑄底座的方式固定光伏組件，既解決了光伏組件抗風(fēng)穩(wěn)固的問(wèn)題，也保護(hù)了地網(wǎng)場(chǎng)地不被破壞。

二、光伏發(fā)電系統(tǒng)電磁環(huán)境影響。

為了驗(yàn)證光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)廣播電視無(wú)線發(fā)射的影響，我們選取了一個(gè)中波發(fā)射臺(tái)和一個(gè)含中波、調(diào)頻與電視節(jié)目的綜合性發(fā)射臺(tái)作為測(cè)試對(duì)象，在光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)前，我們對(duì)電磁環(huán)境的進(jìn)行相關(guān)分析。首先，對(duì)于光伏發(fā)電系統(tǒng)所采用的光伏組件、匯流箱、逆變器等主要部件的抗電磁干擾能力進(jìn)行了分析，光伏廠家提供的中國(guó)開(kāi)普實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)報(bào)告顯示，該光伏發(fā)電系統(tǒng)中的逆變器在射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度檢驗(yàn)、射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度檢驗(yàn)、工頻磁場(chǎng)抗擾度檢驗(yàn)等9 項(xiàng)檢驗(yàn)中結(jié)果均為合格，這說(shuō)明了光伏發(fā)電系統(tǒng)符合建設(shè)在廣播電視發(fā)射臺(tái)這種高場(chǎng)強(qiáng)環(huán)境下的要求。其次，對(duì)于廣播電視發(fā)射臺(tái)中波、調(diào)頻和電視傳輸技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，中波依靠地面波與天波形式傳播，在中波天線場(chǎng)地架設(shè)光伏組件，有可能會(huì)影響到中波覆蓋效果，這也是我們后期實(shí)驗(yàn)所需要驗(yàn)證的主要問(wèn)題。調(diào)頻與電視通過(guò)視距傳播，理論上在鐵塔下搭建光伏組件是不會(huì)影響到其覆蓋效果，但也需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)證明這一推論。

三、測(cè)試實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)論。

本次光伏發(fā)電系統(tǒng)電磁干擾實(shí)驗(yàn)選取了兩個(gè)測(cè)試對(duì)象，分別是安徽廣播電視臺(tái)黃山發(fā)射臺(tái)和蕪湖發(fā)射臺(tái)。黃山發(fā)射臺(tái)僅有5 套中波節(jié)目，電磁情況簡(jiǎn)單，非常適于測(cè)試光伏發(fā)電系統(tǒng)與中波廣播之間電磁影響情況，黃山發(fā)射臺(tái)光伏發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)容量為60kW。蕪湖發(fā)射臺(tái)是集中波、調(diào)頻、電視發(fā)射為一體的綜合性發(fā)射臺(tái)，擁有一座120 米調(diào)頻電視塔，兩座96 米中波塔，周邊電磁環(huán)境復(fù)雜，可以同時(shí)測(cè)試光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)后對(duì)中波、調(diào)頻與電視的電磁影響情況，蕪湖發(fā)射臺(tái)光伏發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)容量為200kW。

黃山發(fā)射臺(tái)測(cè)試內(nèi)容。測(cè)試點(diǎn)選擇距黃山發(fā)射臺(tái)15km左右的四個(gè)方向，在光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)前與建設(shè)后分別進(jìn)行了兩次測(cè)試，其中建設(shè)后的測(cè)試又分為光伏發(fā)電系統(tǒng)全開(kāi)與全關(guān)兩種狀態(tài)，根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試數(shù)據(jù)，黃山發(fā)射臺(tái)太平臺(tái)區(qū)的中波覆蓋場(chǎng)強(qiáng)在光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)前后并沒(méi)有明顯變化，在光伏發(fā)電系統(tǒng)全開(kāi)和全關(guān)的情況下測(cè)試場(chǎng)強(qiáng)值也沒(méi)有發(fā)生變化。同時(shí)通過(guò)對(duì)光伏逆變器工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，光伏發(fā)電系統(tǒng)工作正常，各項(xiàng)指標(biāo)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

蕪湖發(fā)射臺(tái)測(cè)試內(nèi)容。測(cè)試點(diǎn)選擇距蕪湖發(fā)射臺(tái)9-17km的四個(gè)方向，在光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)前與建設(shè)后分別進(jìn)行了兩次測(cè)試，其中建設(shè)后的測(cè)試又分為光伏發(fā)電系統(tǒng)全開(kāi)與全關(guān)兩種狀態(tài)。此外因?yàn)槭徍l(fā)射臺(tái)光伏發(fā)電系統(tǒng)裝機(jī)容量有200kW，占地面積約2000m2，為了更精確的測(cè)試光伏發(fā)電系統(tǒng)對(duì)廣播電視節(jié)目的影響，我們?cè)鲞x了離中波天線最近一組10kW 和離天線最遠(yuǎn)一組10kW 光伏組件運(yùn)行的兩種狀態(tài)測(cè)試。根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試數(shù)據(jù)分析，盡管蕪湖發(fā)射臺(tái)臺(tái)內(nèi)、臺(tái)外電磁環(huán)境復(fù)雜，干擾嚴(yán)重，但中波、調(diào)頻和電視節(jié)目覆蓋場(chǎng)強(qiáng)在光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)前后的兩次測(cè)試中也沒(méi)有明顯變化。同時(shí)通過(guò)對(duì)光伏逆變器工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，光伏發(fā)電系統(tǒng)工作正常，各項(xiàng)指標(biāo)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。在光照情況良好的時(shí)候可承擔(dān)該臺(tái)50%以上的用電需求。

根據(jù)上面實(shí)驗(yàn)，我們認(rèn)為在采用水泥澆鑄底座、不破壞中波地網(wǎng)的情況下，裝機(jī)容量在200kW 以下的光伏發(fā)電系統(tǒng)不會(huì)對(duì)無(wú)線發(fā)射的廣播電視節(jié)目造成影響，廣播電視的無(wú)線發(fā)射的也不會(huì)影響光伏發(fā)電系統(tǒng)正常運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)

廣播電視行業(yè)正面臨著轉(zhuǎn)型升級(jí)的壓力，各項(xiàng)新技術(shù)、新應(yīng)用不斷推動(dòng)著廣播電視行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，光伏發(fā)電技術(shù)引入到廣播電視行業(yè)中，充分發(fā)掘了廣播電視發(fā)射臺(tái)站豐富的土地資源。安徽廣播電視臺(tái)通過(guò)測(cè)試實(shí)驗(yàn)證明了光伏發(fā)電系統(tǒng)與廣播電視發(fā)射互不影響的結(jié)論，具有非常好的示范意義，為全國(guó)廣播電視發(fā)射臺(tái)站開(kāi)展應(yīng)用光伏發(fā)電技術(shù)提供了切實(shí)可行的案例。

①S.R.Wenham，M.A.Green，M.E.Watt，R.Corkish著，狄大偉，高兆利譯：《應(yīng)用光伏學(xué)》，上海交通大學(xué)出版社，2008年4月第1 版。

②楊貴恒，強(qiáng)生澤，張穎超，鄧 勇：《太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)及其應(yīng)用》，化學(xué)工業(yè)出版社，2011年5月北京第1 版。