利用太陽(yáng)能光伏的通信電源探討

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)通信區(qū)域的面積需求變得更大。目前，電力企業(yè)迅速地發(fā)展，但在一些偏遠(yuǎn)的農(nóng)村或山區(qū)，主要由小水電站進(jìn)行電力供應(yīng)，甚至部分地區(qū)仍未供電。太陽(yáng)能光伏通信電源的研究和設(shè)計(jì)對(duì)解決通信系統(tǒng)的供電問(wèn)題中起著重要作用。本文分析了基于光伏通信電源的設(shè)計(jì)成和工作原理的通信基站，對(duì)太陽(yáng)能光伏的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；光伏電源；通信電源

中圖分類(lèi)號(hào)：TM914.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）17-0307-02

引 言

目前，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技的推動(dòng)下，中國(guó)的電信行業(yè)得到了高速發(fā)展，通信基站覆蓋面不斷擴(kuò)大，但是在國(guó)內(nèi)的一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，哪里仍采用小水電站對(duì)電信基站供電，甚至在一些更加偏遠(yuǎn)貧困的地區(qū)，仍然沒(méi)有電力供應(yīng)。通信電站的布局較為廣泛，一般的運(yùn)行工作量大。因此在保證通信基站正常工作的同時(shí)，出現(xiàn)了太陽(yáng)能光伏的通信電源設(shè)施。太陽(yáng)每40s輸送到地球表面的能量就約等于一天中整個(gè)世界消耗的能源總量，而且太陽(yáng)能是充足的。太陽(yáng)能資源作為一種環(huán)保的自然資源對(duì)環(huán)境不會(huì)造成破壞影響。我國(guó)幅員遼闊，擁有的太陽(yáng)能資源也非常充足，但是，我國(guó)對(duì)太陽(yáng)能的利用率較低。

1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理

利用太陽(yáng)能光伏設(shè)計(jì)的通信電源主要由四部分構(gòu)成，即柴油電機(jī)供電、光伏控制器、蓄電池組模塊、太陽(yáng)能發(fā)電模塊。

1.1 柴油電機(jī)供電

設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組供電部分是為了避免太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)在不能正常運(yùn)行的情況下，發(fā)生設(shè)備端電的現(xiàn)象，由柴油機(jī)的作用是提供通信供電設(shè)備的電力供應(yīng)，以確保通信電源的穩(wěn)定性和合理性。

1.2 光伏控制器

采用光伏控制器能夠發(fā)揮調(diào)整和控制系統(tǒng)的作用，防止光伏陣列通過(guò)將電能轉(zhuǎn)換為電池的過(guò)充充電，避免電池出現(xiàn)放電時(shí)間較長(zhǎng)而對(duì)通信設(shè)備造成破壞。通過(guò)安裝此控制器可以保證光伏供電穩(wěn)定地運(yùn)行。除了上述功能外，光伏控制器還可以負(fù)責(zé)一些電池的維護(hù)和管理的工作。

1.3 蓄電池組模塊

通常情況下，在通信電源的設(shè)計(jì)中，蓄電池并聯(lián)組成電池組被用作儲(chǔ)能單元。這種蓄電池模塊一般采用鉛酸密封閥控形式，重要功能是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能并儲(chǔ)存下來(lái)，在通信電源供電不足的情況下這種蓄電池便可以釋放電能，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載電源的穩(wěn)定。太陽(yáng)能光伏通訊電源的蓄電池會(huì)隨著外部溫度的變化而持續(xù)變化，并且電池安裝的場(chǎng)地的選擇對(duì)電池的溫差影響很大。為了保證蓄電池模塊的應(yīng)用質(zhì)量，使用的電池必須要有很好的耐熱性、耐寒性能。在應(yīng)用光伏發(fā)電系統(tǒng)的過(guò)程中，蓄電池組模塊不僅負(fù)責(zé)儲(chǔ)能的作用，還需要可以作為系統(tǒng)穩(wěn)定器部分發(fā)揮作用。

1.4 太陽(yáng)能發(fā)電模塊

太陽(yáng)能電池組件主要利用太陽(yáng)能光伏陣列轉(zhuǎn)換為可用電，這個(gè)模塊的主要轉(zhuǎn)變?cè)硎腔诠夥娏餍?yīng)的，應(yīng)用轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換直流電是之成為符合電力負(fù)荷供電要求的新電能。鑒于目前大部分通信基站對(duì)電源設(shè)備的電源供應(yīng)多是直流26V或直流48V電源，也能夠通過(guò)調(diào)整光伏陣列板，以并聯(lián)的形式或串聯(lián)形式實(shí)現(xiàn)通信電源的負(fù)載供電。

2 太陽(yáng)能光伏通信電源的容量設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的通信基站的容量設(shè)計(jì)直接決定了光伏電源供電的穩(wěn)定性和連續(xù)性，同時(shí)也直接關(guān)系到通信設(shè)備的供電質(zhì)量。所以，在設(shè)計(jì)太陽(yáng)能光伏通信電源容量時(shí)，必須要充分考慮通信基站設(shè)備的供電需求以及當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，科學(xué)、高效地設(shè)計(jì)通信電源的容量。

2.1 蓄電池組容量的設(shè)計(jì)分析

在掌握通信基站的通信設(shè)備和負(fù)載能力的基礎(chǔ)上，確定該太陽(yáng)能系統(tǒng)的電池容量，在設(shè)計(jì)蓄電池容量的過(guò)程中，必須全面地測(cè)量布置現(xiàn)場(chǎng)的單位面積的平均日照能量，記錄全年區(qū)域的陽(yáng)光照射小時(shí)數(shù)。下雨天是影響太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵外部因素。在設(shè)計(jì)蓄電池容量時(shí)，應(yīng)采取保護(hù)措施，確保通信設(shè)備的供電穩(wěn)定。

（1）設(shè)計(jì)蓄電池組放電功率和放電時(shí)間

在計(jì)算蓄電池組的容量時(shí)，優(yōu)先考慮的是通信基站計(jì)算機(jī)機(jī)房中的所有直流電源設(shè)備和通信電氣設(shè)備的總額定功率的計(jì)算，計(jì)算出的總額定功率設(shè)備所需的電力總功率是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池放電功率。

與普通供電系統(tǒng)不同的是，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電效率將受到日常天氣環(huán)境和光照時(shí)間條件的變化以及浮動(dòng)變化的影響，因此，在設(shè)計(jì)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電池放電時(shí)間，必須充分考慮太陽(yáng)能光伏電源通訊電源白天吸收太陽(yáng)能給電池組充電的條件，以及夜間工作的放電特性，對(duì)于一些特殊地區(qū)，日照時(shí)間少，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)有很大的影響了電力系統(tǒng)的正常工作，因此，可以在這些地區(qū)選擇具有大容量電池，并設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)，以避免突然停電。合理控制放電時(shí)間可有效防止深放電現(xiàn)象，延長(zhǎng)電池壽命周期。

（2）蓄電池組放電深度的設(shè)計(jì)

當(dāng)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)供電時(shí)，為防止電池過(guò)度放電問(wèn)題，必須合理設(shè)計(jì)電池放電深度，目前來(lái)看，我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電池放電深度一般在50%左右。電池容量的計(jì)算公式可以簡(jiǎn)化為：

蓄電池組容量=（一天的耗能×無(wú)日照天數(shù)）/（放電深度×放電電壓×衰減率）

2.2 通電電源電池方陣的容量設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電池方陣容量設(shè)計(jì)，要滿(mǎn)足太陽(yáng)能電池方陣的容量，就需要供電系統(tǒng)的電壓符合要求，在分析太陽(yáng)能電池方陣所處的日照狀況時(shí)用太陽(yáng)能電池單元可以承載一定的負(fù)載電流值，計(jì)算得到太陽(yáng)能電池方陣的組件數(shù)量，通過(guò)對(duì)每個(gè)太陽(yáng)能電池方陣中的每個(gè)組件進(jìn)行各種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，便可以獲得其功率，在此基礎(chǔ)上計(jì)算出光伏方陣的總功率。根據(jù)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，太陽(yáng)能電池陣列容量的計(jì)算公式為：

P=■

3 通信電源電池組的其他設(shè)計(jì)方面

（1）方向角和傾角的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)太陽(yáng)能光伏通信電源時(shí)，其光伏方陣組件設(shè)計(jì)的形式和角度會(huì)直接關(guān)系到太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的光輻射強(qiáng)度和時(shí)間，因此，需要因地制宜，合理設(shè)計(jì)太陽(yáng)能電池方向角度和傾斜角度。太陽(yáng)能電池構(gòu)成的方位角是指太陽(yáng)能電池方陣水平面和正北方向的夾角，在北半球，太陽(yáng)能電池組應(yīng)該朝向南方時(shí)太陽(yáng)能電池組件產(chǎn)生的電量最大。應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐慕?jīng)緯度來(lái)設(shè)計(jì)傾角，也可以通過(guò)太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)庫(kù)和其他計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行計(jì)算傾角。

（2）通信電源的硬件設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)太陽(yáng)能光伏通信電源的硬件過(guò)程中，需要全面地考慮當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，顧及通信基站的太陽(yáng)能電池組件，蓄電池，控制器，支架，柴油機(jī)等設(shè)備的硬件設(shè)施等各種因素，在通信電源設(shè)計(jì)工作完成后，還必須要做好防雷、接地工作。

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著通信行業(yè)的高速發(fā)展，通信行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來(lái)越大，通信基站分布面積也較大，基站的日常維護(hù)工作就非常繁重，那么對(duì)于通信電站來(lái)說(shuō)，怎樣保證其供電的持久性和供電效率正在成為通信行業(yè)面臨的的一大難題。太陽(yáng)能是一種可再生的環(huán)保能源，建議建立通信電源來(lái)為通信基站的日常工作提供供電。此文從太陽(yáng)能光伏的通信供電系統(tǒng)的組成構(gòu)件及工作內(nèi)容著手，研究了通信基站光伏系統(tǒng)的容量設(shè)計(jì)、通信電源電池的方角和傾角設(shè)計(jì)、通信電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件等方面。希望對(duì)關(guān)于太陽(yáng)能光伏通信電源的研究可以提供借鑒，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，設(shè)計(jì)出完美的通信系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]康洪波，秦瑞景，路平平，等.探究國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r及展望[J].電源技術(shù)，2010，34（7）：70～79.

[2]曹承棟，郭海霞，朱之夢(mèng)，等.淺談太陽(yáng)能光伏通信電源的研究和設(shè)計(jì)[J].通信電源技術(shù)，2011，28（1）：35～37.

[3]鄧志文，鄧家佳，李克平，等.基于通信電源風(fēng)光互補(bǔ)的太陽(yáng)能控制模塊研究[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010.

收稿日期：2018-5-11