摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對通信區(qū)域的面積需求變得更大。目前，電力企業(yè)迅速地發(fā)展，但在一些偏遠(yuǎn)的農(nóng)村或山區(qū)，主要由小水電站進(jìn)行電力供應(yīng)，甚至部分地區(qū)仍未供電。太陽能光伏通信電源的研究和設(shè)計對解決通信系統(tǒng)的供電問題中起著重要作用。本文分析了基于光伏通信電源的設(shè)計成和工作原理的通信基站，對太陽能光伏的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：太陽能；光伏電源；通信電源

中圖分類號：TM914.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）17-0307-02

引 言

目前，在社會經(jīng)濟(jì)和科技的推動下，中國的電信行業(yè)得到了高速發(fā)展，通信基站覆蓋面不斷擴(kuò)大，但是在國內(nèi)的一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，哪里仍采用小水電站對電信基站供電，甚至在一些更加偏遠(yuǎn)貧困的地區(qū)，仍然沒有電力供應(yīng)。通信電站的布局較為廣泛，一般的運(yùn)行工作量大。因此在保證通信基站正常工作的同時，出現(xiàn)了太陽能光伏的通信電源設(shè)施。太陽每40s輸送到地球表面的能量就約等于一天中整個世界消耗的能源總量，而且太陽能是充足的。太陽能資源作為一種環(huán)保的自然資源對環(huán)境不會造成破壞影響。我國幅員遼闊，擁有的太陽能資源也非常充足，但是，我國對太陽能的利用率較低。

1 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理

利用太陽能光伏設(shè)計的通信電源主要由四部分構(gòu)成，即柴油電機(jī)供電、光伏控制器、蓄電池組模塊、太陽能發(fā)電模塊。

1.1 柴油電機(jī)供電

設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組供電部分是為了避免太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在不能正常運(yùn)行的情況下，發(fā)生設(shè)備端電的現(xiàn)象，由柴油機(jī)的作用是提供通信供電設(shè)備的電力供應(yīng)，以確保通信電源的穩(wěn)定性和合理性。

1.2 光伏控制器

采用光伏控制器能夠發(fā)揮調(diào)整和控制系統(tǒng)的作用，防止光伏陣列通過將電能轉(zhuǎn)換為電池的過充充電，避免電池出現(xiàn)放電時間較長而對通信設(shè)備造成破壞。通過安裝此控制器可以保證光伏供電穩(wěn)定地運(yùn)行。除了上述功能外，光伏控制器還可以負(fù)責(zé)一些電池的維護(hù)和管理的工作。

1.3 蓄電池組模塊

通常情況下，在通信電源的設(shè)計中，蓄電池并聯(lián)組成電池組被用作儲能單元。這種蓄電池模塊一般采用鉛酸密封閥控形式，重要功能是將太陽能轉(zhuǎn)換為電能并儲存下來，在通信電源供電不足的情況下這種蓄電池便可以釋放電能，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載電源的穩(wěn)定。太陽能光伏通訊電源的蓄電池會隨著外部溫度的變化而持續(xù)變化，并且電池安裝的場地的選擇對電池的溫差影響很大。為了保證蓄電池模塊的應(yīng)用質(zhì)量，使用的電池必須要有很好的耐熱性、耐寒性能。在應(yīng)用光伏發(fā)電系統(tǒng)的過程中，蓄電池組模塊不僅負(fù)責(zé)儲能的作用，還需要可以作為系統(tǒng)穩(wěn)定器部分發(fā)揮作用。

1.4 太陽能發(fā)電模塊

太陽能電池組件主要利用太陽能光伏陣列轉(zhuǎn)換為可用電，這個模塊的主要轉(zhuǎn)變原理是基于光伏電流效應(yīng)的，應(yīng)用轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換直流電是之成為符合電力負(fù)荷供電要求的新電能。鑒于目前大部分通信基站對電源設(shè)備的電源供應(yīng)多是直流26V或直流48V電源，也能夠通過調(diào)整光伏陣列板，以并聯(lián)的形式或串聯(lián)形式實(shí)現(xiàn)通信電源的負(fù)載供電。

2 太陽能光伏通信電源的容量設(shè)計

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的通信基站的容量設(shè)計直接決定了光伏電源供電的穩(wěn)定性和連續(xù)性，同時也直接關(guān)系到通信設(shè)備的供電質(zhì)量。所以，在設(shè)計太陽能光伏通信電源容量時，必須要充分考慮通信基站設(shè)備的供電需求以及當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，科學(xué)、高效地設(shè)計通信電源的容量。

2.1 蓄電池組容量的設(shè)計分析

在掌握通信基站的通信設(shè)備和負(fù)載能力的基礎(chǔ)上，確定該太陽能系統(tǒng)的電池容量，在設(shè)計蓄電池容量的過程中，必須全面地測量布置現(xiàn)場的單位面積的平均日照能量，記錄全年區(qū)域的陽光照射小時數(shù)。下雨天是影響太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵外部因素。在設(shè)計蓄電池容量時，應(yīng)采取保護(hù)措施，確保通信設(shè)備的供電穩(wěn)定。

（1）設(shè)計蓄電池組放電功率和放電時間

在計算蓄電池組的容量時，優(yōu)先考慮的是通信基站計算機(jī)機(jī)房中的所有直流電源設(shè)備和通信電氣設(shè)備的總額定功率的計算，計算出的總額定功率設(shè)備所需的電力總功率是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的蓄電池放電功率。

與普通供電系統(tǒng)不同的是，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電效率將受到日常天氣環(huán)境和光照時間條件的變化以及浮動變化的影響，因此，在設(shè)計太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電池放電時間，必須充分考慮太陽能光伏電源通訊電源白天吸收太陽能給電池組充電的條件，以及夜間工作的放電特性，對于一些特殊地區(qū)，日照時間少，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)有很大的影響了電力系統(tǒng)的正常工作，因此，可以在這些地區(qū)選擇具有大容量電池，并設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)，以避免突然停電。合理控制放電時間可有效防止深放電現(xiàn)象，延長電池壽命周期。

（2）蓄電池組放電深度的設(shè)計

當(dāng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)供電時，為防止電池過度放電問題，必須合理設(shè)計電池放電深度，目前來看，我國太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電池放電深度一般在50%左右。電池容量的計算公式可以簡化為：

蓄電池組容量=（一天的耗能×無日照天數(shù)）/（放電深度×放電電壓×衰減率）

2.2 通電電源電池方陣的容量設(shè)計

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電池方陣容量設(shè)計，要滿足太陽能電池方陣的容量，就需要供電系統(tǒng)的電壓符合要求，在分析太陽能電池方陣所處的日照狀況時用太陽能電池單元可以承載一定的負(fù)載電流值，計算得到太陽能電池方陣的組件數(shù)量，通過對每個太陽能電池方陣中的每個組件進(jìn)行各種標(biāo)準(zhǔn)測試，便可以獲得其功率，在此基礎(chǔ)上計算出光伏方陣的總功率。根據(jù)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，太陽能電池陣列容量的計算公式為：

P=■

3 通信電源電池組的其他設(shè)計方面

（1）方向角和傾角的設(shè)計

在設(shè)計太陽能光伏通信電源時，其光伏方陣組件設(shè)計的形式和角度會直接關(guān)系到太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的光輻射強(qiáng)度和時間，因此，需要因地制宜，合理設(shè)計太陽能電池方向角度和傾斜角度。太陽能電池構(gòu)成的方位角是指太陽能電池方陣水平面和正北方向的夾角，在北半球，太陽能電池組應(yīng)該朝向南方時太陽能電池組件產(chǎn)生的電量最大。應(yīng)考慮當(dāng)?shù)氐慕?jīng)緯度來設(shè)計傾角，也可以通過太陽輻射數(shù)據(jù)庫和其他計算機(jī)軟件進(jìn)行計算傾角。

（2）通信電源的硬件設(shè)計

在設(shè)計太陽能光伏通信電源的硬件過程中，需要全面地考慮當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，顧及通信基站的太陽能電池組件，蓄電池，控制器，支架，柴油機(jī)等設(shè)備的硬件設(shè)施等各種因素，在通信電源設(shè)計工作完成后，還必須要做好防雷、接地工作。

4 結(jié) 語

隨著通信行業(yè)的高速發(fā)展，通信行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來越大，通信基站分布面積也較大，基站的日常維護(hù)工作就非常繁重，那么對于通信電站來說，怎樣保證其供電的持久性和供電效率正在成為通信行業(yè)面臨的的一大難題。太陽能是一種可再生的環(huán)保能源，建議建立通信電源來為通信基站的日常工作提供供電。此文從太陽能光伏的通信供電系統(tǒng)的組成構(gòu)件及工作內(nèi)容著手，研究了通信基站光伏系統(tǒng)的容量設(shè)計、通信電源電池的方角和傾角設(shè)計、通信電源系統(tǒng)設(shè)計的硬件等方面。希望對關(guān)于太陽能光伏通信電源的研究可以提供借鑒，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，設(shè)計出完美的通信系統(tǒng)。

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收稿日期：2018-5-11