通信基站市电—风光互补供电系统工程技术方案

中国电信泰安分公司小辛庄通信基站市电风光互补供电系统工程技术方案山东圣阳电源股份有限公司2010 年 9 月 10 日目录：一、通信基站新能源供电系统1、新能源供电的必要性2、新能源供电的技术可行性二、系统设计1、概述2、站点信息3、系统配置4、设备选型三、设备参数1、光伏组件2、风力发电机3、控制器四、设备安装后效果图一、通信基站新能源供电系统1、新能源供电的必要性：我国是能源消耗大国，也是二氧化碳等温室气体的排放大国，大幅削减二氧化硫等污染物排放的压力也很大。为满足经济持续高速增长、实现能源可持续发展、必须改善不合理的能源结构和实现能源结构多元化，解决好节能降耗问题和生态环境保护问题。国家已经颁布可再生能源法等法律文件， “十一五”规划确立了节能减排工作的“硬指标” ，单位国内生产总值能耗降低20左右、主要污染物排放总量减少10。两个指标的背后，表明了我国政府重视资源节约和环境保护，改变经济粗放型增长方式，走新型工业化道路的决心。2、新能源供电技术可行性：太阳能资源的分布与各地的纬度、海拔高度、地理状况和气候条件有关。我国属于太阳能资源丰富的国家之一，全国三分之二以上地区日照时数大于 2000 小时，具有利用太阳能的良好条件。光伏发电技术经过了几十年的发展，技术成熟，光伏组件的转换效率在逐步提高，目前，单晶硅组件商业化效率超过 18%，多晶硅组件商业化效率超过 16%。光伏发电系统成本呈明显下降趋势。风光发电技术经过几十年的发展，技术成熟。我国通过“送电到乡”和“西部新能源行动”等工程，采用新能源供电方式，解决了一大批无电地区的用电问题。很多通信基站的选址具有地势高、风力资源非常好的特点，因此风力发电机比较适合作为偏远地区、海岛、山区等的基站电源。目前国内外通信基站普遍采用的有风光互补、风光市电互补、风光柴互补等供电方式。大量成功运行案例表明，利用可再生能源用于基站电力供应是完全可行的。二、系统设计1、概述：风光发电系统的发电量完全取决于安装地点的实际自然资源情况：平均风速越高，风力发电机的发电量越多，需要的风力发电机台数越少；反之平均风速越低，风力发电机的发电量越少，则所需的风力发电机数量越多。日有效光照时间越长，太阳能发电越多；反之有效光照时间越短，则太阳能发电越少。2、站点信息：（1）负载状况：具有市电，通信负载-48v/60A，日运行时间：24h。（2）风光资源状况：泰安市位于北纬 36.3，阳光充足，水平面平均峰值日照时数4.29h，山坡上太阳能光照要更好，适合太阳能发电；同时，山坡上风力资源丰富，泰山年平均风速 6.8m/s，7 月份风速最低月平均风速也达到 5.1m/s。（3）安装条件：基站院落尺寸 13000*13000（mm） ，周围没有树木遮挡；通信机房面积（长*宽）：5000mm*5000mm，院落内机房的四周有 4000mm*4000mm 的空地， 。有足够的空间安装太阳能电池板和风机。3、系统配置：31 直流负载日用电量全天工作每天耗电量约为：3kW*24h=72kWh，即每天耗电量为 72 度。32 装机容量：本站点风光和市电资源都较好，采用风力、光伏发电和市电互补对设备进行供电。本方案拟采用 2kWp 太阳能光伏组件和 2kW 风力发电机，总计容量 4kW 对通信系统供电。33 供电系统拓扑图：太阳能光伏阵列开关电源光伏控制电源监控系统基站市电和风力与太阳能发电互补供电拓扑图通信设备市电和光伏与风能控制单元市电/油机风力发电机 风能控制电源蓄电池组4、设备选型4.1 光伏组件：4.1.1 选型和日发电量选用 SST170-72M，170Wp 的晶体硅太阳能电池组件 12 块，总功率 2.04kW。按照日照时间：4.29 小时，系统效率 75%来计算，日发电量为 6.6kWh。4.1.2 安装方式：12 块电池组件每 6 块电池板串联组成一串，总共两串分别接入 2 路出入 1 路输出的汇流盒。太阳能电池方阵安装方式：固定倾斜角安装，考虑到全年发电量最大，因此，安装倾斜角基本与纬度值一致，设计为 37。附图：4.2 风力发电机基站安装风力发电机总功率 2kW，采用 2kW 风力发电机 1 台，有效平均风速：6.8m/s，每台风力发电机输出功率 0.66kW，日发电量为 12.8kWh。日发电量总计：6.6+12.8=19.4 kWh4.3 控制系统：采用 GKW48/100A 风机控制电源 1 套，GKS48/100A 光伏控制电源 1 套，1.2 米控制柜 1 套。4.4 远程监控系统采用 UGKG-48V 远程监控系统一套， CDMA 卡，放在控制器内部。三、设备参数1、光伏组件：1.1 产品特点：（1）采用高转换效率的电池片（加图片）、高透光率和高机械强度的钢化玻璃、抗老化的 EVA、耐候性优良的 TPT 封装而成。（2）采用晶体硅太阳电池串联连接。（3）电池组件安装了旁路二极管，避免了热斑效应对组件的损伤。（4）使用耐候性、密封性、粘接性优良的硅橡胶进行边框装配。（5）阳极氧化铝合金边框，抗机械强度高，能够抵御恶劣的自然条件。（6）采用密封性能优异，抗湿、耐老化、耐高低温的接线盒（加图片），内部接线端子具有良好的电性能传输性。（接线盒）（7）输出电缆和连接器安全、可靠、便于安装，应用。单晶硅太阳电池 多晶硅太阳电池太阳能电池接线盒1.2 SST 17O-72M / SST 17O-72P 晶体硅太阳电池组件技术参数产品型号 SST 17O-72M / SST 17O-72P参数 典型值峰瓦 Wp(W) 180 175 170 165 160 155开路电压 Voc(V) 43.6 43.6 43.4 43.4 43.4 43短路电流 Isc(A) 5.50 5.46 5.34 5.20 5.13 5.02最佳工作电压 Vm(V) 35.2 35.2 35 34.9 34.9 34.6最佳工作电流 Im(A) 5.11 4.97 4.86 4.72 4.58 4.48组件效率 14.11% 13.71% 13.32% 12.93% 12.54% 12.15%最大系统电压(V) 1000(IEC)/715(TUV)/600(UL)组件熔丝电流(A) 10组件绝缘电阻() 100M组件风压强度 120km/h组件工作温度() 40-90外形尺寸 (mm 3) 158080850(LWH)电压温度系数: -0.35%/K电流温度系数: 0.06%/K峰值功率温度系数: -0.47%/K612 片 125mm125mm（5inch）晶体硅太阳电池串联连接2、风力发电机：2.1 FD5-2 型风力发电机主要特点（1）高效率：同等风速下对比国外风机发电量高出 30%以上，风机最重要的要看同等风速下的发电而不是额定功率。使用专门开发的低风速风力发电机，2kW 风机额定风速只有 9 米/秒。风机具有极低的切入点，3 米/秒风发电。（2）高品质：优质的材料：主轴和尾削轴都采用不锈钢材料，防腐防锈性能好；高性能翼型：采用木芯外粘玻璃纤维，使之耐气候、寿命长、阻尼性能高、动态特性好；专业的设计：采用 GH Bladed 风机专业对系统进行计算和验证。（3）多重保护：加载调速：先进的高频 PWM 控制，有效地减小风机的振动，延长机组的使用寿命；自动侧偏：采用风轮侧偏式调速，风速过大时风轮侧偏，以机械方式保护机组；风叶失速控制：叶片中部翼型失速角度小，大风风轮提前进入失速状态。2.2 FD4-2/9 型 2kW 风力发电机主要性能参数：叶片材质 木芯环氧树脂玻璃纤维涂覆或玻璃钢叶片数目 3风轮直径 4 米调速 侧偏、电磁刹车切入风速 (m/s) 3额定风速 (m/s) 9工作风速 (m/s) 325最大设计风速 (m/s) 50额定电压 (v) DC230电机类型 三相永磁交流发电机塔架 8 米斜拉杆塔架控制机柜 1200mm*600mm*600mm3、控制器：3.1 基站专用 GK 系列风机控制电源主要特点：序号 功能 常规控制器 专用 GK 系列控制器1 无交流设备时是否可替代交流开关电源 否 是2 风机输出电压对蓄电池充电的范围（AC160V 风机）220VDC才能充电 DC50V-300V3 效率高 通过变压器输出 48V 直接输出 48V4 保护 电阻加载 PWM 波多级加载减轻风机振动5 风机最佳功率跟踪 无 具备，提高效率 1030%6 蓄电池 温度补偿 无 具备7 均充 无 具备8管理保护 部分 具备9显示/操作 无液晶显示风机输入电压、风机输入电流、累计运行时间、风机状态、风能控制电源状态、整流模块开机状态、故障状态；参数设定；保护10 计量内容 无 日发电量、累计发电量11 远程通讯 无 485/GSM/GPRS12 结构形式 单一 模块化设计多种形式3.2 GK48 控制器主要技术参数额定电压 DC220V输入电压范围 DC50DC400V额定电压 DC48V电压范围 DC40DC60V输出额定电流 50A、100A、 （可设定范围： 2A50A、2A100A）欠压保护 44V（可设定范围：43.2V46.8V）欠压恢复 52V（可设定范围：46.8V52.8V）过压保护 57 V（可设定范围：55