仝海飛 頡亞偉

（1.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司陜西分公司，陜西 西安 710021；2.中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)甘肅有限公司，甘肅 蘭州 730030）

1.前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，農(nóng)村居民人均收入快速提高，通信費(fèi)的支出逐年增加，對(duì)通信的需求更加旺盛。為了滿足市場(chǎng)需要，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，運(yùn)營(yíng)商在網(wǎng)絡(luò)覆蓋率不斷提高，覆蓋面積不斷擴(kuò)大。目前行政村的覆蓋率目前已經(jīng)達(dá)到95%以上，自然村覆蓋率還在不斷提升之中，同時(shí)，對(duì)公路、鐵路等交通干線的覆蓋率也在不斷提升，通過(guò)對(duì)某省電信運(yùn)營(yíng)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如下：

我國(guó)地域遼闊、地形復(fù)雜，電網(wǎng)覆蓋遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足通信設(shè)備的電力供應(yīng)要求，很多偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電方式仍然以小水電方式或還沒(méi)有升級(jí)的農(nóng)村電網(wǎng)供電，電力供應(yīng)很不穩(wěn)定，為我們的通信建設(shè)帶來(lái)諸多不便和隱患，風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)可以解決這一隱患，其特點(diǎn)在于風(fēng)力資源和光資源的互補(bǔ)利用。

因此，如何科學(xué)的配置風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，以達(dá)到資源的合理互補(bǔ)利用，是發(fā)電系統(tǒng)能否提供可靠電源的前提條件，本文將就該問(wèn)題重點(diǎn)論述。

2.風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)簡(jiǎn)介

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、系統(tǒng)控制器、蓄電池組和逆變器等幾部分組成。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)彌補(bǔ)了以往單一風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)或光伏發(fā)電系統(tǒng)的不足，達(dá)到互為補(bǔ)充的效果，使得供電系統(tǒng)更為穩(wěn)定。但是，發(fā)電系統(tǒng)各部分容量的合理配置對(duì)保證發(fā)電系統(tǒng)的可靠性非常重要。

風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)的主要組成部分和供電系統(tǒng)連接圖如下圖所示。

3.基站風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)配置策略

風(fēng)力資源和光能資源是自然能源，取之不盡、用之不竭，是理想的綠色能源。但是，不同的地區(qū)，有不同的自然條件，風(fēng)力資源和光能資源分布并不均勻，各有特點(diǎn)，而且，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)較為昂貴，因此，科學(xué)的配置風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)，即可以保證后期供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還可以節(jié)約建設(shè)投資，在整個(gè)工程建設(shè)環(huán)節(jié)中意義重大。

表1-1 農(nóng)村地區(qū)相關(guān)信息統(tǒng)計(jì)

表3.1-1 分光發(fā)電系統(tǒng)綜合造價(jià)表

科學(xué)的配置風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)，重點(diǎn)應(yīng)該考慮以下幾個(gè)因素：

(1)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的選點(diǎn)原則

(2)功率需求的確定

(3)風(fēng)光資源的分布狀況;

(4)有效輸出功率的計(jì)算與匹配；

以下，將通過(guò)四個(gè)方面對(duì)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在基站中的應(yīng)用進(jìn)行論述。

3.1 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的選點(diǎn)原則

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在站址選擇的過(guò)程中，應(yīng)該經(jīng)濟(jì)性和可行性兩個(gè)方面考慮。

(1)經(jīng)濟(jì)性：風(fēng)力互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)如前所述，主要包含風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能電池及控制器，總體平均價(jià)格如下：

通常市電安裝費(fèi)用每公里4萬(wàn)-6萬(wàn)，不包含建設(shè)變壓器費(fèi)用（市電引接的費(fèi)用各地區(qū)差別較大，此價(jià)格僅為某西部省份的調(diào)查結(jié)果）。

從經(jīng)濟(jì)性考慮，是否選用風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)，決定于市電安裝的費(fèi)用。

（2）可行性：風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)供電，需要增加風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能電池板，安裝位置空間有較高要求。因此，在選擇風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，需綜合考慮實(shí)際的可行性問(wèn)題。

風(fēng)機(jī)的安裝位置需求：通常我們選擇的風(fēng)機(jī)有1KW、2KW、5KW三種，安裝位置需求如下：

風(fēng)機(jī)占地空間需求如下：

太陽(yáng)能電池板的安裝位置需求：光伏發(fā)電的能量來(lái)源就是太陽(yáng)，因此太陽(yáng)能電池板的安裝首先要避免有樹(shù)蔭等遮蔽情況發(fā)生，要朝南安裝（北半球）；其次，要有足夠的安裝空間，具體需求如下：

總的安裝空間需求計(jì)算方式：（太陽(yáng)能總?cè)萘?單板容量）*單板面積

3.2 功率需求的確定

風(fēng)力資源和光能資源是自然能源做為一種常見(jiàn)自然資源，蘊(yùn)含豐富，但是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和太陽(yáng)能電池板仍然屬于新能源、新技術(shù)領(lǐng)域，較為昂貴，如果要提供較大功率的電力供應(yīng)，需要付出較大投資。

從通信工程建設(shè)的實(shí)際情況統(tǒng)計(jì)分析，目前需要應(yīng)用風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)的基站大多處于比較偏遠(yuǎn)的山區(qū)，用戶相對(duì)較少，因此，大多選用較低配置，設(shè)備耗電較少，對(duì)電力資源的要求也較低。

綜合考慮以上問(wèn)題，在提出功率需求時(shí)，首先，確定基站無(wú)線設(shè)備的基本配置耗電（無(wú)線設(shè)備BP）；其次，確定配套設(shè)備中必須配置設(shè)備耗電（傳輸、監(jiān)控設(shè)備SP）；最后，確定基站中可選設(shè)備的配置功耗（空調(diào)等）。那么，一般情況，我們只需要考慮BP SP即可。

最終，計(jì)算總能耗需求Q(KWh)如下：

Q=(BP+SP）*24

3.3 風(fēng)光資源分布情況調(diào)研

不同的區(qū)域有不同資源分布，風(fēng)光資源分布并不均勻，因此，在風(fēng)光互補(bǔ)電源系統(tǒng)配置時(shí)，要掌握基站所在地區(qū)的風(fēng)光資源的分布情況，首先可通過(guò)查閱中國(guó)風(fēng)力資源分布表和中國(guó)太陽(yáng)能分布表。

通過(guò)查閱資源分布情況，可大體了解，基站所在區(qū)域的風(fēng)光資源情況，對(duì)后期的風(fēng)光資源配置提供指導(dǎo)。

3.4 風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)配置計(jì)算方法

根據(jù)查閱基站所在區(qū)域風(fēng)光資源分布表，已經(jīng)在大體了解了該區(qū)域的風(fēng)光資源分布情況，在配置時(shí)，要注意多配置資源豐富的發(fā)電設(shè)備，以保證發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

在大環(huán)境了解的條件下，我們可根據(jù)基站所在的經(jīng)緯度，通過(guò)NASA系統(tǒng)，查閱基站所在地區(qū)的實(shí)際風(fēng)光資源具體數(shù)據(jù)，以進(jìn)行下一步計(jì)算配置。一般查閱資料輸出如下：

根據(jù)相關(guān)要求，風(fēng)光資源配置根據(jù)資源分布情況，將分光發(fā)電比例控制在2：8-5:5之間，可以達(dá)到良好的互補(bǔ)效果，發(fā)電總量QM是需求總量Q的2倍以內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)建立穩(wěn)定供電系統(tǒng)的目的。通過(guò)以上信息，我們可進(jìn)行如下計(jì)算，實(shí)現(xiàn)最終科學(xué)配置：

表3.1-3 風(fēng)機(jī)實(shí)際安裝空間需求

表3.1-4 太陽(yáng)能電池板單板安裝空間需求

表3.4-1 查閱NASA系統(tǒng)輸出結(jié)果樣表

（1）平均值法：QM=｛P1（a對(duì)應(yīng)風(fēng)機(jī)輸出功率）*24+P2（太陽(yáng)能電池板功率）*b｝

（2）光照最差月法：QM=｛P1（c對(duì)應(yīng)風(fēng)機(jī)輸出功率）*24+P2（太陽(yáng)能電池板功率）*d｝

（3）風(fēng)速最差月法：QM=｛P1（e對(duì)應(yīng)風(fēng)機(jī)輸出功率）*24+P2（太陽(yáng)能電池板功率）*f｝

根據(jù)以上三種方法，我們可以選擇出不同的風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能電池板配置，再通過(guò)不同的造價(jià)、基站的站點(diǎn)位置，綜合考慮確定最經(jīng)濟(jì)、合理的配置。

結(jié)論

通過(guò)以上分析，在風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)中，要充分考慮風(fēng)力資源、太陽(yáng)能資源的具體情況，依據(jù)設(shè)備用電需求，科學(xué)合理的選擇供電系統(tǒng)配置方案，達(dá)到科學(xué)、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的目的，實(shí)現(xiàn)綠色能源的有效利用。

[1]李文慧《風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化配置及應(yīng)用》農(nóng)村牧區(qū)機(jī)械化2009.06期