風光互補通信基站電源技術方案

基站負荷情況因基站設備實際運行負荷值與設計負荷值可能存在差異，建議新能源系統配置設計時，應對同類型場景在用基站負荷進行實測，以基站典型負荷作為設計基礎。智能通風設備共配置2臺，考慮到其間歇工作狀態，因此暫按1臺設備估算。傳輸設備和監控設備均為基站正常配置。新增風光互補系統監測設備，參考基站監控設備進行估算。根據前述分析，本方案基站設備以其典型負荷值為基礎依據，其他設備以參考負荷為依據，綜合考慮后，基站設計負荷為1635W。另外，風光互補系統的運行周期較長，通信設備可能調換或者擴容，風光互補系統可根據實際情況進行擴容。蓄電池容量計算根據基站業務需求、地理條件，結合風光互補發電系統造價以及維護等方面的情況，確定基站設備的后備蓄電池組保障時間為48h。由于目前磷酸鐵鋰電池存在技術和價格問題而尚未普及，成熟的光伏控制器和風機控制器都是基于鉛酸電池充放電模式開發，專門用于磷酸鐵鋰電池的控制器比較少，也不夠成熟。因此本方案選用膠體類型鉛酸電池，該電池具有充放電次數多、使用壽命長、高溫適應能力好等特點。風力發電機、光伏電池板容量配置本方案風光互補系統設計容量分兩部分，一部分為基站設備用電，按風光系統日平均發電水平分比例配置，風力供電60％，光伏供電40％；另一部分為蓄電池補充電部分，全部由光伏發電系統提供，補充電容量按光伏發電系統從電池容量20％充至80％核算，為避免光伏充電容量配置過大，本方案中補充電容量按6天充滿核算。根據當地氣象部門提供的月平均風速、月平均日照小時數以及平均風速修正系數等，經計算分析，若要維持基站24h全天候運行，風光互補系統控制策略風光互補發電系統控制策略主要基于蓄電池管理，以蓄電池電壓為控制核心，根據蓄電池的狀態電壓對各個控制器輸出功率進行調節。通信設備需要連續穩定的電源供應，而風光互補系統具有不穩定性，因此需要依賴電池才能提供系統的穩定輸出，所以電池狀態是系統控制的核心。電池容量的估算有多種方法，與電壓及電流都相關，控制系統中通過算法推算出電池的容量及狀態。系統運行過程中，除蓄電池放電過低，發電系統的供電對于通信設備的用電均優于蓄電池的充電。系統控制器通過監測電池容量控制風光互補控制器的電力輸出，如果蓄電池處于滿容量狀態，除設備用電外，需將多余的風力和光伏發電量卸除；如電池容量不足，除設備用電外，其余的風力和光伏發電量進入充電模式；如連續數日風力和陽光資源不佳，在蓄電池放電至容量過低時，為保護電池系統將發出停機告警信號，并切斷用電設備。當資源恢復，系統監測到風光系統有發電量輸出時，即為電池充電，當充電至電池容量可用時，開始啟動通信設備供電。

基站監控系統

（1）機房環境監控機房環境監控包括對機房內部及外部環境狀況的監控，機房內部環境狀況包括機房門禁、門磁、機房溫度/濕度、煙霧、水浸等；另外，還包括機房智能通風系統運行狀態。機房外部環境狀況主要包括室外溫度、濕度等。通信設備安裝在室內，風力發電機組和光伏電池板均安裝在室外，室內、外設備的現場情況可以通過實時圖像進行遠程監控。（2）風光互補系統監控風光互補系統監控主要對發電運行情況進行監控，主要內容包括風光互補發電系統狀態信息和現場可利用新能源信息等。蓄電池組方面主要包括蓄電池組工作狀態、電壓、剩余容量、溫度等，風力方面主要包括風力發電機組運行狀態，風機控制器輸出電壓、輸出電流、發電功率、發電量等信息。光伏方面主要包括光伏發電模塊運行狀態，光伏控制器輸出電壓、輸出電流、發電功率、發電量等信息。現場可利用新能源監測信息包括現場光輻射量傳感器、塔上風速儀的現場實時數據信息。本方案利用集中控制器的無線通信模塊實現電源系統和監控中心之間的無線通信和遠程監控。遠程監控中心能獲得電源系統的工作情況和歷史數據，如風力發電量、太陽能發電量、蓄電池充放電歷史、系統故障歷史等。積累的歷史數據同時存儲于本地并上傳于監控中心，便于數據分析，為以后其他站點應用做基礎。（3）其他基站配置小型逆變器，用于通信系統調試、搶修等臨時用電。

技術應用特點

風光互補發電技術應用特點如下，風光互補發電技術充分利用海島地區豐富的自然資源以滿足通信基站的電力需求，相比單獨風力發電或光伏發電能獲得更穩定的輸出，可配備更少的儲能蓄電池。如需達到更高的供電可靠性，可配置柴油發電機，通信基站負荷連續平穩，風光互補發電技術應用在各級控制器調節下保證風能和太陽能優先滿足負荷需求，若電能有富余則為蓄電池充電，電能不足則由蓄電池補充。整個系統的軟件控制充分考慮多種工作情況，采用閉環控制方式，故障情況下可以自動停止運行。控制器已經通過了實用化驗證，能保證系統正常運行。風光互補發電技術充分利用可再生能源，該基站日耗電量為40kWh，年節約市電量14600kWh，在節能的同時也實現零排放。同時，該電源系統也為運營商節約了引入市電的投資和系統維護成本，運營商可以很快收回初期投資。

作者：胡燕 張子浩 馬丹 單位：中國電信股份有限公司上海分公司 中國科學院上海高等研究院