浅谈风光互补在基站应用

薛飞龙

【摘要】 节能已经成为当今世界最重要的议题之一，随着国家对新能源的大力扶持和补贴，风光互补基站在通信业前景广阔，据悉2014年全球风光互补基站数已占基站总数4.5%。三大运营商已经将4G基站向农村、边远山区、沙漠、推进。这些地区基础设施条件差，有些地区甚至根本没有电力供应，如何解决该类地区的供电问题是当前基站建设面临的问题之一。

【关键词】 风光互补 基站 节能节能已经成为当今世界最重要的议题之一，对于西部偏远地区，风光互补基站从技术上是最适合的应用，在西藏、内蒙、新疆、甘肃等地已经有广泛应用。随着国家对新能源的大力扶持和补贴，风光互补基站在通信业前景广阔，据悉2014年全球风光互补基站数已占基站总数4.5%。

2013年12月4日工信部正式向三大运营商发布4G牌照，中国移动、中国电信和中国联通均获得TDD-LTE牌照。由于4G频段高，基站更加密集，而且三大运营商已经将4G基站向农村、边远山区、沙漠推进。这些地区基础设施条件差、供电质量低，一般采用农电、小水电供电，有些地区甚至根本没有电力供应，如何解决该类地区的供电问题是当前基站建设面临的首要问题，那么风光互补就成为这类地区解决基站市电问题最有效的方法之一。

风光互补是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机将发出的电能存储到蓄电池组中，通过逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，送到基站设备给基站提供稳定的供电系统。

风光互补方案特点是完全利用风能和太阳能来互补发电，无需外界供电；免除建变电站、架设高低压线路和高低压配电系统等工程；具有昼夜互补、季节性互补特点，系统稳定可靠、性价比高；电力设施维护工作量及相应的费用开销大幅度下降；独立供电，在遇到自然灾害时不会影响到全部用户的用电，低压供电，运行安全、维护简单。

风光互补发电站采用风光互补发电系统，风光互补发电站系统主要由风力发电机、太阳能电池方阵、智能控制器、蓄电池组、多功能逆变器、电缆及支撑和辅助件等组成一个发电系统，将电力送往基站设备。实现了全天候的发电功能，比单用风机和太阳能更经济、科学、实用。由于太阳能与风能的互补性强，风光互补发电系统在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷。同时，风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节是可以通用的，所以风光互补发电系统的造价可以降低，系统成本趋于合理。

发电部分由一台或者几台风力发电机和太阳能电池板矩阵组成，完成风到电；光到电的转换，并且通过充电控制器与直流中心完成给蓄电池组自动充电的工作。

蓄电部分由多节蓄电池组成，完成系统的全部电能储备任务。

充电控制器及直流中心部分由风能和太阳能充电控制器、直流中心、控制柜、避雷器等组成。完成系统各部分的连接、组合以及对于蓄电池组充电的自动控制。

供电部分由一台或者几台逆变电源组成，可把蓄电池中的直流电能变换成标准的220V交流电能，供给各种用电器。

风光互补发电系统由太阳能光电板、小型风力发电机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等几部分组成，发电系统各部分容量的合理配置对保证发电系统的可靠性非常重要。

为了更好地解决基站的供电问题，同时落实中国移动集团关于节能减排的相关要求，甘肃移动组织各分公司的技术人员进行了大量的试验及测试，根据甘肃省的气象特点，利用甘肃酒泉瓜州风力急光照时间长资源。瓜州县地处西北地区，风力资源丰富，是甘肃省风能储量最大的地区之一。根据气象资料和数据显示，全县风力资源量大质优，风向稳定，风能密度高，年平均风速10米高度为6.2米/秒，平均风能密度达397瓦/平方米；40米高度年平均风速为7.57米/秒，平均风能密度达639瓦/平方米，年可利用小时数达2300小时以上；风向以东风为主，风速和频次占到90%。太阳能资源丰富，具有优越的光热气候条件，全年日照时数为3219h，日照百分率高（达到75%）；全年日照辐射量为6395mj/㎡。

从地理位置、气候条件、太阳能资源等综合来看，发展光伏发电有着得天独厚的条件。所以瓜州地区推广风光互补基站具有更好的自然资源优势。

以瓜州基站为例，基站的耗能设备主要包括信号传输主设备、开关电源、机房空调。其中信号传输主设备约占系统总耗电的40—50%，机房空调占45%—55%，开关电源占5%—15%。如果风光资源条件良好，在风光互补供电系统保证主设备正常运行的同时又能给空调供电，风光互补供电系统能降低基站总能耗的80%—90%。

根据基站用电量数据统计，基站一年的耗电量大约在38000电左右，如果按照0.8元/度的价格计算，风光互补供电系统一年能给基站节省电费2万余元。 另外，风光互补供电系统从能源方面也节约了很多的能耗瓜州基站每年的耗电量将近4000度电，据资料统计，每节约1度电相当于节省 0.5kg煤的能耗和4L水， 同时节省了1kg二氧化碳和0.03 kg二氧化硫的排放量。可知，单单一个基可以节能这么多，更何况在甘肃西北部大力推广。

所有主流的供应商都在竭尽所能地提供这种基站，以帮助运营商在扩建网络时减少二氧化碳排放量，同时降低运营成本。