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

陳春平

中國移動(dòng)通信集團(tuán)海南有限公司 海南 海口 570204

一、前言

電力供應(yīng)對區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展起著非常重要的作用,只有保證電力設(shè)施的穩(wěn)定、安全運(yùn)行,才能為區(qū)域的生產(chǎn)生活提供源源不斷的動(dòng)力支持。但是在我國邊遠(yuǎn)地區(qū)以及非洲、亞太等發(fā)展中國家,由于當(dāng)?shù)仉娏A(chǔ)設(shè)施薄弱,電力供應(yīng)不穩(wěn)定,基站供電質(zhì)量無法得到有效保證,導(dǎo)致這些地區(qū)的能源使用率低,運(yùn)行成本高,而且供電造成的環(huán)境污染也大,例如溫室氣體的排放不合格。針對這種情況,本文以非洲A 國家作為研究對象,以此來探討電力基礎(chǔ)設(shè)施薄弱地區(qū)的基站自供電技術(shù)的情況。

非洲A 國家,截止2014 年,A 國家的電氣化率只為百分之三十六,而農(nóng)村地區(qū)只有11%的配有電網(wǎng),電力供應(yīng)嚴(yán)重不足,由于電力基礎(chǔ)設(shè)施差,特別是該國家的農(nóng)村地區(qū),大多還采用柴油發(fā)電機(jī)來發(fā)電,因此,造成該國家的能源綜合利用率低,電力供應(yīng)成本效益差,電力污染大。電力供應(yīng)不穩(wěn)定,供電質(zhì)量難為保證。

二、偏遠(yuǎn)地區(qū)基站供電情況及存在問題

通過A 國家的調(diào)查了解A 國家的通信基礎(chǔ)設(shè)施的電力來源構(gòu)成,發(fā)現(xiàn)該國家的電力有百分之九十五來來源于電網(wǎng)和柴油發(fā)電機(jī),只有百分之十九電力供應(yīng)來源于太陽能發(fā)電。而且,這些邊遠(yuǎn)地區(qū)由于電力基礎(chǔ)設(shè)施薄弱,有百分之六十二的電力供應(yīng)來源于柴油發(fā)電機(jī),只有少些的太陽能發(fā)電,從而造成電網(wǎng)供電不穩(wěn)定,難以有效保證供電的質(zhì)量,經(jīng)過分析,造成A 國家電力基礎(chǔ)設(shè)施薄弱的主要原因于在電力系統(tǒng)昂貴的安裝成本,天氣情況惡劣導(dǎo)致建造困難,缺乏再生能源設(shè)備和專業(yè)技術(shù)人員[1]。

三、新能源基站建設(shè)思路和評(píng)估體系

(一)新能源基站建設(shè)思路。邊遠(yuǎn)地區(qū)由于基站供電嚴(yán)重不足,要保證邊遠(yuǎn)地區(qū)的電力供應(yīng)穩(wěn)定安全可靠,必須要根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)狀況、自然環(huán)境條件以及人文環(huán)境進(jìn)行綜合考慮,而實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)與新能源融合互補(bǔ)的混合供電方式不失為一種新方案新思路,混合供電系統(tǒng)包括幾方面的供電方式,分別是蓄電池、柴油發(fā)電機(jī)、,風(fēng)力電力以及太陽能發(fā)電。本文主要介紹以下四種方式：一是柴油發(fā)電機(jī)與風(fēng)力發(fā)電融合供電系統(tǒng)；二是柴油發(fā)電機(jī)獨(dú)立發(fā)電方式。三是柴油發(fā)電機(jī)、太陽能發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電共同融合的方式。四是柴油發(fā)電機(jī)與太陽能發(fā)電融合方式。

圖A 反映了柴油發(fā)電機(jī)、太陽能發(fā)電與風(fēng)力發(fā)電互補(bǔ)融合的供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)成包括儲(chǔ)能裝置、控制器、發(fā)電機(jī)以及基站四大部分,在整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成中,電力主要來源是風(fēng)能和太陽能,而后備能源補(bǔ)充方式則為柴油發(fā)電機(jī),當(dāng)電力供應(yīng)所提供的電量大于負(fù)荷需求,那么電池組將會(huì)儲(chǔ)存剩余的電能,如果發(fā)電量不足以應(yīng)對實(shí)際需求時(shí),將會(huì)啟動(dòng)電池組和柴油發(fā)電機(jī)作為基站供電來源[2]。

(二)新能源基站建設(shè)的評(píng)估體系

建設(shè)新能源基站,發(fā)展混合供電系統(tǒng),必須要從多方面進(jìn)行綜合考慮,從發(fā)電穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境等方面進(jìn)行考慮,通過溫室氣體排放量、可再生能源發(fā)電量比例、能源成本和凈現(xiàn)值這四個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分析。以此確定建設(shè)方案。

圖A 風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電與柴油發(fā)電機(jī)互補(bǔ)供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

(一)凈現(xiàn)值評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)方法

凈現(xiàn)值的定義是指在設(shè)備產(chǎn)品的壽命期間內(nèi)所有成本支出減去相應(yīng)的收入的余值。成本支出由幾部分成本所組成,包括燃料成本、維護(hù)和運(yùn)行成本、重置成本以及投資成本。倘若電力設(shè)施還會(huì)污染氣體,成本還應(yīng)該增加氣體排放成本。凈現(xiàn)值的表達(dá)公式如下：

公式中的N 表示年數(shù),CT為年度總成本,i為實(shí)際年利率。

(二)能源成本評(píng)價(jià)方法

能源成本的定義是電力每千瓦時(shí)所發(fā)生的平均成本。其公式內(nèi)涵是年度發(fā)電成本與總用電量相除,。其公式表達(dá)式為：

公式元素總用電量用Ec表示,在對混合供電系統(tǒng)的評(píng)價(jià)體系中,首選凈現(xiàn)值和能源成本低的建造方案[3]。

(三)可再生能源發(fā)電量比例評(píng)價(jià)方法

可再生能源發(fā)電量比例的公式內(nèi)涵是用年度總發(fā)電量與以往年度所胡發(fā)電量總和相除。公式如下：

公式中元素Er代表年度總發(fā)電量,ET 以往年度所胡發(fā)電量總和。由公式可知,如果可再生能源的數(shù)值越大,則系統(tǒng)輸出功率就越高。

(四)二氧化碳排放量評(píng)價(jià)方法

由于化石燃料在燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生溫室氣體,碳排放量作為考核溫室氣體的重要指標(biāo),如二氧化碳,排量放表達(dá)公式如下：

公式中元素FFC代表消耗的化石燃料,而二氧化碳排放因子則用EFCO2表達(dá)。

四、系統(tǒng)性能評(píng)估情況

通過利用HOMER 軟件對凈現(xiàn)值、能源成本、可再生能源發(fā)電量比例、二氧化碳排放量作為建模體系結(jié)構(gòu),輸入一年的相關(guān)數(shù)值信息作為仿真試驗(yàn)所需的數(shù)據(jù)。

五、系統(tǒng)評(píng)估結(jié)果

經(jīng)過系統(tǒng)評(píng)估數(shù)據(jù)顯示,白天所需要的電力供應(yīng)只需依靠太陽能發(fā)電就能滿足了,而在太陽能發(fā)電量不足的情況下,則需要啟用風(fēng)力發(fā)電機(jī)和柴油發(fā)電機(jī),如夜間缺乏陽光的情況下。

六、結(jié)語

在電力基礎(chǔ)設(shè)施薄弱地區(qū),要保證電力供應(yīng)的穩(wěn)定、安全、可靠,必須要發(fā)展基站供電技術(shù)。根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、人文環(huán)境的情況,利用凈現(xiàn)值評(píng)價(jià)、能源成本、可再生能源發(fā)電量以及二氧化碳排放量的評(píng)估體系方法,尋找最優(yōu)方案,發(fā)展基站自供電技術(shù),保證當(dāng)?shù)仉娏?yīng)的穩(wěn)定、安全、可靠。