移動通訊基站風(fēng)光互補電源系統(tǒng)的設(shè)計

摘要：移動通信設(shè)備為了使信號覆蓋面更廣，往往安裝在高山、鐵路沿線等地。但是這些地方供電較為困難或離常規(guī)電網(wǎng)較遠，而且電力供應(yīng)解決以后還有安全、維護等因素。風(fēng)光互補電源系統(tǒng)是目前最廣泛應(yīng)用獨立電源系統(tǒng)，與拉電力線相比有經(jīng)濟安全、故障率低、維護方便等優(yōu)點?；诖嗽?，本項目設(shè)計為內(nèi)蒙古蘇尼特右旗移動通訊基站提供一套300W的風(fēng)光互補電源系統(tǒng)，以解決其供電問題。

關(guān)鍵詞：風(fēng)光互補；獨立電源系統(tǒng)；移動通信基站

太陽能是由太陽內(nèi)部氫原子發(fā)生氫氦聚變釋放出巨大核能而產(chǎn)生的，來自太陽的輻射能量。風(fēng)能是空氣流動所產(chǎn)生的動能，是太陽能的一種轉(zhuǎn)化形式。由于太陽輻射造成地球表面各部分受熱不均勻，引起大氣層中壓力分布不平衡，在水平氣壓梯度的作用下，空氣沿水平方向運動形成風(fēng)。太陽能與風(fēng)能在時間上和地域上是有互補性。白天太陽光最強時，風(fēng)很小，晚上太陽落山后，光照很弱，但風(fēng)能加強。在夏季，太陽光強度大而風(fēng)小，冬季，太陽光強度弱而風(fēng)大。太陽能和風(fēng)能在時間上的互補性使風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)在資源上具有最佳的匹配性，風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)是資源條件最好的獨立電源系統(tǒng)。

1.風(fēng)光互補系統(tǒng)的組成

風(fēng)光互補系統(tǒng)是一套發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)是利用太陽能電池方陣、風(fēng)力發(fā)電機（將交流電轉(zhuǎn)化為直流電）將發(fā)出的電能存儲到蓄電池組中，當(dāng)用戶需要用電時，逆變器將蓄電池組中儲存的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，通過輸電線路送到用戶負(fù)載處。

（1）風(fēng)力發(fā)電機組是將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，再通過控制器對蓄電池充電，經(jīng)過逆變器對負(fù)載供電；

（2） 光伏電池是直接將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的器件，將轉(zhuǎn)換后的電能對蓄電池充電，通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電對負(fù)載進行供電；

（3）逆變系統(tǒng)由幾臺逆變器組成，把蓄電池中的直流電變成標(biāo)準(zhǔn)的220v交流電，保證交流電負(fù)載設(shè)備的正常使用。

（4）控制部分根據(jù)日照強度、風(fēng)力大小及負(fù)載的變化，不斷對蓄電池組的工作狀態(tài)進行切換和調(diào)節(jié)：一方面把調(diào)整后的電能直接送往直流或交流負(fù)載。另一方面把多余的電能送往蓄電池組存儲。

（5）蓄電池部分由多塊蓄電池組成，是風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的儲能設(shè)備，在整個發(fā)電系統(tǒng)中起著非常重要的作用。2.系統(tǒng)設(shè)計

（1）設(shè)計依據(jù)：

本項目是為內(nèi)蒙古蘇尼特右旗提供一套風(fēng)光互補電源系統(tǒng)用于其移動通訊基站。蘇尼特右旗地理位置為東經(jīng)111°08′～114°16′，北緯41°55′～43°39′，平均海拔高度為1000m～1400m。平均氣溫為攝氏4.3℃，年盛行西北風(fēng)，風(fēng)力一般在3～5級，最大9～10級，平均風(fēng)速5.5m/s，是國內(nèi)最佳的風(fēng)能區(qū)。平均日照時數(shù)為3231.8小時。

故系統(tǒng)應(yīng)用地點資源條件要求：

1）平均風(fēng)速5.5m/s以上地點；

2）太陽能資源屬一類豐富地區(qū)。

（2）設(shè)計系統(tǒng)配置

本設(shè)計風(fēng)光互補電源系統(tǒng)為移動通訊基站提額定功率為300W，額定電壓為24V。具體配置如下：

1）風(fēng)力發(fā)電機

選用Air-breeze風(fēng)力發(fā)電機1臺。電壓24V，額定功率200W，起動風(fēng)速3.58m/s，5.85公斤，內(nèi)置控制器，碳纖維葉片，20年免維護，3年保修。

2）太陽能板

選用S20W太陽能板5塊。該太陽能板為單晶硅太陽能電池組件，轉(zhuǎn)換率15%以上，最大電壓：36V，最大電流：4.38安，20W/塊，CE、TUV認(rèn)證。使用壽命20年以上。

3）太陽能控制器

選用C24240太陽能控制器一臺，該太陽能控制器太陽能額定輸入功率：40W，系統(tǒng)電壓：24V，最大電流：20A，光控時控，最長12小時開燈時間，電池過放，過充保護。

4）蓄電池

選用32AH蓄電池2塊。該蓄電池為高性能免維護太陽能專用鉛酸電池，12V，32AH/塊，-40℃-60℃溫度范圍內(nèi)使用，使用壽命3-4年。

5）電池地埋箱

選用BB-400AH電池地埋箱1個。該電池地埋箱為400AH蓄電池地埋箱，防水，防腐蝕，電池恒溫。

6）逆變器

選用YKDA-HT系列高頻逆變電源1臺。該逆變器電源符合通信系統(tǒng)及電力系統(tǒng)的實際需要，采用SPWM和CPU控制技術(shù)，主電路采用進口功率模塊，利用直流屏或蓄電池的直流電作為輸入，經(jīng)逆變后輸出純正弦波交流電，輸出電壓和頻率極為穩(wěn)定并可長期連續(xù)工作。

3.總結(jié)

本設(shè)計項目為內(nèi)蒙古蘇尼特右旗移動通訊基站提供了300W的風(fēng)光互補電源系統(tǒng)。該供電系統(tǒng)是可靠性、經(jīng)濟性較好的獨立電源系統(tǒng)，適合用于通信基站供電。

參考文獻：

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作者簡介：

鞏真（1984年—），女，漢族，內(nèi)蒙古包頭人，碩士，講師，研究方向：新能源與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)。

項目來源：

本論文來自于包頭輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院校級科研項目QY2016-1-1-6“用于移動通訊發(fā)射塔的風(fēng)光互補電源系統(tǒng)”。