太阳能光伏发电方案为通信供电系统节能

中兴通讯股份有限公司 | 李方明

2009年12月，《联合国气候变化框架公约》第15次缔约方会议在丹麦哥本哈根召开，并发表了《哥本哈根协议》。按照该协议，工业化国家应在2010年1月31日之前向公约秘书处提交经济层面量化的2020年排放目标，发展中国家应提交在可持续发展的情况下计划实行的延缓气候变化举措。

节能减排是贯彻落实科学发展观、构建和谐社会的重大举措，是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择，是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路，是维护中华民族长远利益的必然要求。我国“十一五”规划纲要提出了“十一五”期间单位GDP能耗降低20%左右，主要污染物的排放总量减少10%。

通讯系统耗能逐年增加，信息产业已成全球第五大耗能产业，亟待大力推动节能减排。早在两年前，原信息产业部就宣称：单就通信行业来讲，我国通信行业年耗电超过200亿度以上，已经成为一个高耗能行业。重视通信系统节能减排，不但有利于运营商节约成本，更能实现增长方式转变，提高企业可持续发展能力，同时节能减排也是运营企业所应承担的社会责任。

自1954年恰宾和皮尔松在贝尔实验室第一次研制出实用的单晶硅太阳电池开始，经过半个多世纪的发展，晶体硅太阳能光伏组件已经成为成熟的商用化产品。太阳能光伏发电在通讯供电领域的应用也经过了多年探索。由于太阳能光伏发电有不受地域限制的特点，与风能发电等其他“绿色”能源相比，太阳能光伏发电占据了通讯系统节能减排最重要的地位。

中兴通讯在太阳能光伏供电应用方面积累了丰富的经验，在已执行的海外通讯项目中，累计在网运行的太阳能光伏发电总容量超过10兆峰瓦（1兆=106）。2009年6月，中兴通讯应邀提供了上海世博会场馆移动通信基站的太阳能光伏供电解决方案。本着节能减排最大化，充分利用太阳能资源的原则，特别推荐“最佳利用型”太阳能光伏供电解决方案。

表1 通信设备功耗

表2 上海地区各月太阳能辐照量

世博会场馆移动基站对太阳能供电要求的特点如下。

● 需要考虑社会效益，最大化降低全年碳排放量。

● 上海地区各月太阳辐照量差别较大。

● 热点通信地区基站功耗较大。

● 组件安装方式需要根据现有建筑条件设计。

● 对通信供电可靠性要求特别高。

通信设备功耗如表1所示。

上海地区地理位置为纬度31°13'48"N，平均海拔7m，气象资料如表2所示。

根据“最佳利用型”太阳能光伏供电解决方案设计原则，按照全年能接收到的最大太阳辐射量设计光伏阵列安装倾角，最大化利用太阳能资源，减少碳排放量。光伏不足部分能量由市电提供，确保基站供电CAPAX（资本性支出）和OPAX（运营性支出）均最低。按照蓄电池备份供电时间3天设计蓄电池容量，延长蓄电池使用寿命和供电高可靠性。

由此计算得出太阳能方阵最佳倾斜角为30°（朝向正南）。更进一步可绘出不同倾斜角时的日均太阳辐射能如图1所示。

通过一系列的运算，太阳能光伏组件配置需要40块175Wp，蓄电池组配置3组800AH胶体电池（GEL）。然后进行太阳能光伏组件容量配置验证。

由图2可以看出，“最佳利用型”太阳能光伏供电方案中，太阳能光伏发电量只在太阳辐照量最多的月份恰好满足负载消耗，而其他月份的发电量均不足以维持负载供电。太阳能光伏发电量不够负载耗电量的部分，通过供电系统中太阳能充放电控制器的控制，自动由市电补充供给。市电补充供电量只占负载总耗电量的8%，说明此方案最大程度的利用了太阳能光伏发电能力。太阳能光伏发电全年累计为负载供电8488.3kWh。按照单位发电量需要平均碳排放量0.785kg/kWh计算，每年可以减少CO2排放量约6700kg，相当于减少燃烧约4800kg煤。

图1 不同倾斜角的日均太阳辐射能

图2 太阳能光伏发电量