电力基础设施薄弱地区的基站自供电技术研究

陈春平

中国移动通信集团海南有限公司 海南 海口 570204

一、前言

电力供应对区域经济社会的发展起着非常重要的作用,只有保证电力设施的稳定、安全运行,才能为区域的生产生活提供源源不断的动力支持。但是在我国边远地区以及非洲、亚太等发展中国家,由于当地电力基础设施薄弱,电力供应不稳定,基站供电质量无法得到有效保证,导致这些地区的能源使用率低,运行成本高,而且供电造成的环境污染也大,例如温室气体的排放不合格。针对这种情况,本文以非洲A 国家作为研究对象,以此来探讨电力基础设施薄弱地区的基站自供电技术的情况。

非洲A 国家,截止2014 年,A 国家的电气化率只为百分之三十六,而农村地区只有11%的配有电网,电力供应严重不足,由于电力基础设施差,特别是该国家的农村地区,大多还采用柴油发电机来发电,因此,造成该国家的能源综合利用率低,电力供应成本效益差,电力污染大。电力供应不稳定,供电质量难为保证。

二、偏远地区基站供电情况及存在问题

通过A 国家的调查了解A 国家的通信基础设施的电力来源构成,发现该国家的电力有百分之九十五来来源于电网和柴油发电机,只有百分之十九电力供应来源于太阳能发电。而且,这些边远地区由于电力基础设施薄弱,有百分之六十二的电力供应来源于柴油发电机,只有少些的太阳能发电,从而造成电网供电不稳定,难以有效保证供电的质量,经过分析,造成A 国家电力基础设施薄弱的主要原因于在电力系统昂贵的安装成本,天气情况恶劣导致建造困难,缺乏再生能源设备和专业技术人员[1]。

三、新能源基站建设思路和评估体系

(一)新能源基站建设思路。边远地区由于基站供电严重不足,要保证边远地区的电力供应稳定安全可靠,必须要根据当地的经济状况、自然环境条件以及人文环境进行综合考虑,而实现柴油发电机与新能源融合互补的混合供电方式不失为一种新方案新思路,混合供电系统包括几方面的供电方式,分别是蓄电池、柴油发电机、,风力电力以及太阳能发电。本文主要介绍以下四种方式：一是柴油发电机与风力发电融合供电系统；二是柴油发电机独立发电方式。三是柴油发电机、太阳能发电与风力发电共同融合的方式。四是柴油发电机与太阳能发电融合方式。

图A 反映了柴油发电机、太阳能发电与风力发电互补融合的供电系统结构。供电系统结构构成包括储能装置、控制器、发电机以及基站四大部分,在整个系统构成中,电力主要来源是风能和太阳能,而后备能源补充方式则为柴油发电机,当电力供应所提供的电量大于负荷需求,那么电池组将会储存剩余的电能,如果发电量不足以应对实际需求时,将会启动电池组和柴油发电机作为基站供电来源[2]。

(二)新能源基站建设的评估体系

建设新能源基站,发展混合供电系统,必须要从多方面进行综合考虑,从发电稳定性、经济效益以及环境等方面进行考虑,通过温室气体排放量、可再生能源发电量比例、能源成本和净现值这四个评价指标进行分析。以此确定建设方案。

图A 风力发电、太阳能发电与柴油发电机互补供电系统结构

(一)净现值评价评价方法

净现值的定义是指在设备产品的寿命期间内所有成本支出减去相应的收入的余值。成本支出由几部分成本所组成,包括燃料成本、维护和运行成本、重置成本以及投资成本。倘若电力设施还会污染气体,成本还应该增加气体排放成本。净现值的表达公式如下：

公式中的N 表示年数,CT为年度总成本,i为实际年利率。

(二)能源成本评价方法

能源成本的定义是电力每千瓦时所发生的平均成本。其公式内涵是年度发电成本与总用电量相除,。其公式表达式为：

公式元素总用电量用Ec表示,在对混合供电系统的评价体系中,首选净现值和能源成本低的建造方案[3]。

(三)可再生能源发电量比例评价方法

可再生能源发电量比例的公式内涵是用年度总发电量与以往年度所胡发电量总和相除。公式如下：

公式中元素Er代表年度总发电量,ET 以往年度所胡发电量总和。由公式可知,如果可再生能源的数值越大,则系统输出功率就越高。

(四)二氧化碳排放量评价方法

由于化石燃料在燃烧过程中会产生温室气体,碳排放量作为考核温室气体的重要指标,如二氧化碳,排量放表达公式如下：

公式中元素FFC代表消耗的化石燃料,而二氧化碳排放因子则用EFCO2表达。

四、系统性能评估情况

通过利用HOMER 软件对净现值、能源成本、可再生能源发电量比例、二氧化碳排放量作为建模体系结构,输入一年的相关数值信息作为仿真试验所需的数据。

五、系统评估结果

经过系统评估数据显示,白天所需要的电力供应只需依靠太阳能发电就能满足了,而在太阳能发电量不足的情况下,则需要启用风力发电机和柴油发电机,如夜间缺乏阳光的情况下。

六、结语

在电力基础设施薄弱地区,要保证电力供应的稳定、安全、可靠,必须要发展基站供电技术。根据当地的自然环境、经济环境、人文环境的情况,利用净现值评价、能源成本、可再生能源发电量以及二氧化碳排放量的评估体系方法,寻找最优方案,发展基站自供电技术,保证当地电力供应的稳定、安全、可靠。