移动通讯基站风光互补电源系统的设计

摘要：移动通信设备为了使信号覆盖面更广，往往安装在高山、铁路沿线等地。但是这些地方供电较为困难或离常规电网较远，而且电力供应解决以后还有安全、维护等因素。风光互补电源系统是目前最广泛应用独立电源系统，与拉电力线相比有经济安全、故障率低、维护方便等优点。基于此原因，本项目设计为内蒙古苏尼特右旗移动通讯基站提供一套300W的風光互补电源系统，以解决其供电问题。

关键词：风光互补；独立电源系统；移动通信基站

太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的，来自太阳的辐射能量。风能是空气流动所产生的动能，是太阳能的一种转化形式。由于太阳辐射造成地球表面各部分受热不均匀，引起大气层中压力分布不平衡，在水平气压梯度的作用下，空气沿水平方向运动形成风。太阳能与风能在时间上和地域上是有互补性。白天太阳光最强时，风很小，晚上太阳落山后，光照很弱，但风能加强。在夏季，太阳光强度大而风小，冬季，太阳光强度弱而风大。太阳能和风能在时间上的互补性使风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性，风光互补发电系统是资源条件最好的独立电源系统。

1.风光互补系统的组成

风光互补系统是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机（将交流电转化为直流电）将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。

（1）风力发电机组是将风能转换成电能的装置，再通过控制器对蓄电池充电，经过逆变器对负载供电；

（2） 光伏电池是直接将太阳能转换为电能的器件，将转换后的电能对蓄电池充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电；

（3）逆变系统由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的220v交流电，保证交流电负载设备的正常使用。

（4）控制部分根据日照强度、风力大小及负载的变化，不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节：一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。另一方面把多余的电能送往蓄电池组存储。

（5）蓄电池部分由多块蓄电池组成，是风光互补发电系统的储能设备，在整个发电系统中起着非常重要的作用。2.系统设计

（1）设计依据：

本项目是为内蒙古苏尼特右旗提供一套风光互补电源系统用于其移动通讯基站。苏尼特右旗地理位置为东经111°08′～114°16′，北纬41°55′～43°39′，平均海拔高度为1000m～1400m。平均气温为摄氏4.3℃，年盛行西北风，风力一般在3～5级，最大9～10级，平均风速5.5m/s，是国内最佳的风能区。平均日照时数为3231.8小时。

故系统应用地点资源条件要求：

1）平均风速5.5m/s以上地点；

2）太阳能资源属一类丰富地区。

（2）设计系统配置

本设计风光互补电源系统为移动通讯基站提额定功率为300W，额定电压为24V。具体配置如下：

1）风力发电机

选用Air-breeze风力发电机1台。电压24V，额定功率200W，起动风速3.58m/s，5.85公斤，内置控制器，碳纤维叶片，20年免维护，3年保修。

2）太阳能板

选用S20W太阳能板5块。该太阳能板为单晶硅太阳能电池组件，转换率15%以上，最大电压：36V，最大电流：4.38安，20W/块，CE、TUV认证。使用寿命20年以上。

3）太阳能控制器

选用C24240太阳能控制器一台，该太阳能控制器太阳能额定输入功率：40W，系统电压：24V，最大电流：20A，光控时控，最长12小时开灯时间，电池过放，过充保护。

4）蓄电池

选用32AH蓄电池2块。该蓄电池为高性能免维护太阳能专用铅酸电池，12V，32AH/块，-40℃-60℃温度范围内使用，使用寿命3-4年。

5）电池地埋箱

选用BB-400AH电池地埋箱1个。该电池地埋箱为400AH蓄电池地埋箱，防水，防腐蚀，电池恒温。

6）逆变器

选用YKDA-HT系列高频逆变电源1台。该逆变器电源符合通信系统及电力系统的实际需要，采用SPWM和CPU控制技术，主电路采用进口功率模块，利用直流屏或蓄电池的直流电作为输入，经逆变后输出纯正弦波交流电，输出电压和频率极为稳定并可长期连续工作。

3.总结

本设计项目为内蒙古苏尼特右旗移动通讯基站提供了300W的风光互补电源系统。该供电系统是可靠性、经济性较好的独立电源系统，适合用于通信基站供电。

参考文献：

[1]陈亚爱.风光互补发电系统控制技术综述.北京：北方工业大学，2012.

[2]韩志强.风光互补充电控制器的研究.广州：华南理工大学，2011.

[3]肖珉.风光互补储能发电系统并网技术研究.东方电气东方汽轮机有限公司，2012.

[4]宋洪磊.风光互补独立供电系统的多目标优化设计.北京：北京交通大学，2011.

作者简介：

巩真（1984年—），女，汉族，内蒙古包头人，硕士，讲师，研究方向：新能源与风力发电技术。

项目来源：

本论文来自于包头轻工职业技术学院校级科研项目QY2016-1-1-6“用于移动通讯发射塔的风光互补电源系统”。