電力基礎(chǔ)設(shè)施薄弱地區(qū)的基站自供電技術(shù)研究

哈斯巴根

摘要：近年來(lái)，隨著無(wú)線通信行業(yè)的快速發(fā)展，通信行業(yè)在各行各業(yè)中均發(fā)揮了重要的作用。但是在一些邊緣地區(qū)，因電力基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，穩(wěn)定性較差，基站供電問(wèn)題成為了制約通信行業(yè)快速發(fā)展的重要癥結(jié)。隨著國(guó)家通信行業(yè)的蓬勃發(fā)展，鐵塔通信基站的用電越來(lái)越受到重視。新能源供電系統(tǒng)尤其是基于風(fēng)光儲(chǔ)一體化的孤島微網(wǎng)系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，為我國(guó)綠色電力、綠色通信的長(zhǎng)足發(fā)展提供了有力支撐。因此文章就電力基礎(chǔ)設(shè)施薄弱地區(qū)的基站自供電技術(shù)展開(kāi)分析。

關(guān)鍵詞：電力基礎(chǔ)設(shè)施；薄弱地區(qū)；基站自供電

隨著我國(guó)通信事業(yè)的快速發(fā)展和智能手機(jī)等移動(dòng)終端設(shè)備的爆發(fā)式增長(zhǎng)，各大通信運(yùn)營(yíng)商不斷加大對(duì)硬件設(shè)施的投入，如增加通信基站。為擴(kuò)大通信覆蓋范圍，各大通信運(yùn)營(yíng)商積極推進(jìn)偏遠(yuǎn)地區(qū)的基站建設(shè)和信號(hào)全覆蓋，如高速鐵路、高速公路沿線和海島及山區(qū)等?；拘枰玫礁鞣N設(shè)備，其用電累計(jì)量巨大，而偏遠(yuǎn)地區(qū)大多山高路遠(yuǎn)，且基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，電網(wǎng)供電困難?？梢?jiàn)，為偏遠(yuǎn)地區(qū)提供一套經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定以及可靠的電源供應(yīng)系統(tǒng)，是一個(gè)迫切需要深入研究的課題。

一、電力基礎(chǔ)設(shè)施薄弱地區(qū)基站用電特點(diǎn)

通信行業(yè)是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)性行業(yè)，故通信基站設(shè)備的持續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。鐵塔基站用電具有負(fù)荷小和穩(wěn)定性高的特點(diǎn)。中國(guó)目前擁有鐵塔基站超過(guò) 592 萬(wàn)座，額定用電功率多在幾到十幾千瓦。不設(shè)機(jī)房或機(jī)房不設(shè)空調(diào)的鐵塔基站，額定用電功率一般只有兩三千瓦。偏遠(yuǎn)鐵塔基站由于周邊缺少市網(wǎng)覆蓋，需采取特定措施解決用電問(wèn)題，提高了用電成本。偏遠(yuǎn)地區(qū)鐵塔基站的新建進(jìn)度往往受制于用電成本，隨著偏遠(yuǎn)地區(qū)鐵塔基站需求的增加，急需通過(guò)技術(shù)和商業(yè)創(chuàng)新解決用電貴的問(wèn)題。

二、電力基礎(chǔ)設(shè)施薄弱地區(qū)基站現(xiàn)有供電方式

目前，偏遠(yuǎn)鐵塔基站的主要供電方式有 3 種：（1）新建供電線路實(shí)現(xiàn)市網(wǎng)供電；（2）采用柴油機(jī)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電并持續(xù)供電；（3）采用新能源發(fā)電，并通過(guò)儲(chǔ)能調(diào)節(jié)進(jìn)行持續(xù)供電。目前，應(yīng)用比較廣泛的方式是前兩種。

（一）電網(wǎng)供電方式

電網(wǎng)供電方式是將電網(wǎng)直接引線到偏遠(yuǎn)鐵塔基站進(jìn)行電力供應(yīng)的方式。利用電網(wǎng)供電，穩(wěn)定性最高，可很好地適應(yīng)負(fù)荷的較大波動(dòng)。該方式需重新建設(shè)電網(wǎng)線路。按照目前的平均水平，高壓引電成本每公里為 15～16萬(wàn)元，低壓引電成本每公里為12～13萬(wàn)元。這種方式適用于與既有電網(wǎng)距離在兩三公里的地區(qū)。若距離過(guò)遠(yuǎn)，則一次性用電投入極高，度電成本甚至將高達(dá)幾元到十幾元。這種方式只有在特定情況下方可實(shí)現(xiàn)，如旅游景區(qū)、邊防地區(qū)等。

（二）柴油機(jī)供電方式

柴油機(jī)供電方式是通過(guò)柴油機(jī)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電為偏遠(yuǎn)鐵塔基站供應(yīng)電力的方式。此方式不僅需采購(gòu)柴油機(jī)發(fā)電設(shè)備，還需定期添加柴油和維護(hù)設(shè)備，可廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)無(wú)法抵達(dá)的海島、高山等用電“剛需”地區(qū)。但是，它的用電成本較高，且存在環(huán)境污染和噪聲污染，不可作為優(yōu)選方案，只能作為備選方案。柴油機(jī)供電方式的用電成本與柴油價(jià)格和交通情況有關(guān)，一般每千瓦時(shí)為3～4元。從遠(yuǎn)期來(lái)看，柴油價(jià)格將逐步提高，柴油機(jī)供電方式的用電成本將隨之升高。

（三）新能源供電方式

新能源供電方式是依托風(fēng)力和太陽(yáng)光發(fā)電，并通過(guò)儲(chǔ)能調(diào)節(jié)設(shè)備和智能化管理系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定供電的一種方式，具備就地取材、維護(hù)簡(jiǎn)便及綠色環(huán)保等特點(diǎn)。相比電網(wǎng)供電方式和柴油機(jī)供電方式，新能源供電方式的適應(yīng)范圍更廣，可應(yīng)用于風(fēng)、光資源充足的地區(qū)。很多通信基站的站址具有地勢(shì)高、風(fēng)力和太陽(yáng)能資源

好的特點(diǎn)，因此新能源發(fā)電可較好地適用于高速鐵路、高速公路沿線、山區(qū)、海島及邊防等地區(qū)。風(fēng)、光資源充足的地區(qū)的新能源供電現(xiàn)場(chǎng)圖新能源發(fā)電方式通常有光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)光一體化、風(fēng)光柴一體化及風(fēng)光網(wǎng)一體化等多種形式。風(fēng)光網(wǎng)一體化模式是以已有市網(wǎng)接入為主，光伏和風(fēng)電為輔，并按照“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”的原則建設(shè)運(yùn)營(yíng)的一種模式。其他發(fā)電模式下，光伏和風(fēng)力存在發(fā)電不穩(wěn)定的問(wèn)題，故需配置適當(dāng)?shù)膬?chǔ)能調(diào)節(jié)設(shè)備和智能化調(diào)控系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)供電。風(fēng)光儲(chǔ)一體化方案很好地利用了光伏和風(fēng)力的天然互補(bǔ)性，應(yīng)用前景廣闊，因此本文討論的發(fā)電方式中未加以特別說(shuō)明，均指風(fēng)光儲(chǔ)一體化方式。新能源供電方式隨光伏、風(fēng)力發(fā)電成本的大幅下降，已陸續(xù)開(kāi)展試點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行探索和應(yīng)用。由于儲(chǔ)能成本仍處于高位，所以尚未大規(guī)模商業(yè)推廣。根據(jù)測(cè)算，風(fēng)光儲(chǔ)一體化供電方式的折算電價(jià)在每千瓦時(shí) 2 ～ 3元，但隨著儲(chǔ)能成本和發(fā)電成本的下降，其用電成本已明顯下降，商業(yè)化推廣為期不遠(yuǎn)。

三、基于風(fēng)光儲(chǔ)一體化技術(shù)的典型應(yīng)用方案

偏遠(yuǎn)鐵塔基站的風(fēng)光儲(chǔ)一體化供電系統(tǒng)的主要技術(shù)方案為：在基站附近地面安裝小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)；在基站的機(jī)房屋頂或者地面空地安裝太陽(yáng)能電池組件；根據(jù)基站功耗情況，設(shè)計(jì)合適的風(fēng)光裝機(jī)容量和蓄電池儲(chǔ)能裝置，達(dá)到風(fēng)光互補(bǔ)離網(wǎng)供電的目的。為實(shí)現(xiàn)風(fēng)光互補(bǔ)離網(wǎng)供電，系統(tǒng)需配置光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池系統(tǒng)及有關(guān)的微網(wǎng)控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。通過(guò)設(shè)置，系統(tǒng)可優(yōu)先示范光伏和風(fēng)力發(fā)電，始終保持蓄電池充滿狀態(tài)，并在需要時(shí)供電。極端天氣下，蓄電池工作電壓將低于某一閥值。此時(shí)，控制系統(tǒng)應(yīng)提前且持續(xù)發(fā)出告警，保證供運(yùn)維人員有充足時(shí)間采取必要的應(yīng)急措施。風(fēng)光儲(chǔ)一體化應(yīng)用方案順應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的戰(zhàn)略要求，提升了通信基站的節(jié)能環(huán)保性能，增加了基站現(xiàn)有的供電方式，促進(jìn)了綠色通信基站的建設(shè)推廣。它在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面具有 5 個(gè)優(yōu)勢(shì)。（1）充分利用風(fēng)能和太陽(yáng)能的自然互補(bǔ)特性，優(yōu)先使用風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電進(jìn)行供電和蓄電池儲(chǔ)能。（2）采用風(fēng)光互補(bǔ)供電方式，設(shè)計(jì)合適的風(fēng)光容量比配置蓄電池組，保障通信設(shè)備的用電需求。（3）施工周期短，投入資金少，可在較短時(shí)間內(nèi)為運(yùn)營(yíng)商節(jié)約通信基站的電費(fèi)開(kāi)支，具有良好的時(shí)效性和經(jīng)濟(jì)性。（4）利用微網(wǎng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率和智能化水平。（5）通過(guò)試點(diǎn)項(xiàng)目可總結(jié)一套標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)和建設(shè)方案，通過(guò)規(guī)?；ㄔO(shè)降低項(xiàng)目造價(jià)，提升項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益。不過(guò)該技術(shù)方案也存在一定的不足，主要體現(xiàn)在：風(fēng)光儲(chǔ)一體化應(yīng)用方案在技術(shù)上不存在顛覆性障礙因素，在試點(diǎn)應(yīng)用項(xiàng)目上已取得成功。它的主要不足是實(shí)踐應(yīng)用相對(duì)較少，在集成優(yōu)化方面缺少經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支撐，儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)尚未最終突破，商業(yè)模式創(chuàng)新不足，協(xié)同性不高，未形成規(guī)模化發(fā)展。

總之，在偏遠(yuǎn)鐵塔基站現(xiàn)有的供電方式中，新能源供電方式尤其是基于風(fēng)光儲(chǔ)一體化技術(shù)的供電系統(tǒng)最具發(fā)展?jié)摿?。因此，需通過(guò)持續(xù)的深入研究和試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化技術(shù)集成方案，推進(jìn)新能源供電方式的規(guī)模化應(yīng)用。同時(shí)以風(fēng)光儲(chǔ)一體化技術(shù)為基礎(chǔ)的供電模式，不僅適用于鐵塔基站用電，而且適用于其他市網(wǎng)無(wú)法覆蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)用電，尤其是邊疆、海島等偏遠(yuǎn)邊防哨所的照明和供暖用電。當(dāng)然了，新能源發(fā)電的前景毋庸置疑，在發(fā)展的過(guò)程中，還需要我們不斷完善技術(shù)，探索方案，最大限度的解決新能源發(fā)電中存在的各種問(wèn)題，將新能源發(fā)電的優(yōu)勢(shì)充分的展現(xiàn)出來(lái)。

參考文獻(xiàn)

[1]許亮鵬.基于光伏發(fā)電的通信基站供電系統(tǒng)改造方案[J].電子世界，2018（24）

[2]張商州，陳垚.基于HOMER的通信基站風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].商洛學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，32（06）

[3]劉賀.民航基站供電工程建設(shè)的實(shí)踐及思考[J].電子元器件與信息技術(shù)，2018（12）

[4]盧運(yùn)運(yùn).通信基站應(yīng)急后備電源供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].通信電源技術(shù)，2018，35（11）

[5]閆林林.淺談分布式基站中RRU供電方式的選取[J].通訊世界，2018（10）