风光绿色能源技术在通信基站中的应用

王晓雨

华能广西清洁能源有限公司，广西 南宁 530021

0 引言

太阳能主要依靠太阳内部连续不断的核聚变反应所产生的一种可再生能量，是十分典型的可再生能源。太阳能自身具有清洁无污染和可再生的特点，从狭义角度来看，太阳能的利用限于太阳能辐射能的光能、热能以及光化学的直接转换；从广义角度来看，太阳能所涉及的范围非常广泛。在我国通信基站建设发展过程中，合理利用太阳能和风能十分重要。然而，这两种能源的稳定性均较低，如何更好地收集风能与光源能，并将其应用于通信基站建设中是基站设备长期稳定供电的必要保障。

1 风力发电的基本原理

在风力发电过程中不会出现燃料问题，也不会造成辐射污染与空气污染。风力发电机是典型的低碳经济发电设备。其中，永磁直驱电机是比较适合用于通信基站的风力发电机。该电机通常有两种形式，分别是转子线圈/定子磁钢以及定子线圈/转子磁钢，只需要转子保持转动，磁力线就会切割线圈产生电能[1]。

风力发电系统主要包括风力发电机组和控制器，风力机组一般由风轮机构、发电机、尾舵机构以及回转机构组成。永磁直驱风力发电机组的风轮机构可以与发电机转子直接相连，进而使风力带动风轮转动中，可以带动发动机的转子一起转动，最终完成风力发电。此外，尾舵机构可以使叶片始终对着来风的方向，以最大限度地获得风能，回转机构可以使风能灵活转动，完成尾舵机构调节方向的功能。通常情况下，总体输出功率不超过10 kW的风力机组，都可以采用上述机械结构。从通信基站建设角度来看，通常都会采用5 kW以下的风力发电机组。随着风速的变化和风持续时间的不同，风力机组输出的功率与电能也存在明显差异。

2 光伏发电的基本原理

光伏发电主要是通过太阳能电池板将太阳能转变为电能，再通过控制器完成蓄电池的充电，最后利用逆变器来完成供电的一套系统。在夜间或太阳能电池电力不足时，会通过蓄电池放电来提供备用能源。太阳能电池组件一般是由多个晶体硅电池单体串联或并联组成，并经过严格封装制作而成，而电池单体在太阳光直接照射下就会产生一定的电压与电流，经过电缆传输到充电控制器[2-3]。通过光发电的明显优点就是具有可靠性较高的供电系统，运行维护成本投入较低，但在安装布点过程中需要重点考虑太阳能板防盗问题。

3 风光互补绿色能源技术的应用特点与优势

单独的风力与光伏发电技术都有一个缺陷，就是不确定的资源致使发电和用电负荷产生了不平衡，并且这两种方式都需借助蓄电池蓄能才能够持续稳定地供电，而且日常发电量还会受到自然环境如天气因素的影响，进而使系统蓄电池一直处于亏电的状态，这也是造成蓄电池使用寿命不高的关键原因。

风光互补绿色能源技术主要由风力与太阳能两种能源共同组成，在蓄电池储能系统中，经过逆变器设备为负载进行供电，从而优化现有供电方式，使两个主要组成构建能够形成一个完整的系统整体，进而更好地体现出二者不同的优势与特征，从而尽最大可能借助于自然太阳能与风能这两种绿色能源来产出电能。在风能与太阳能这两种能源相对丰富的地区当中，风光互补供电无疑是一个最正确的选择。因为太阳能能够充分与风能互补，风光互补发电这种方式可以促进资源上的缺陷互补，进而节约大量的发电能源。另外，风电与光电这两种系统当中的蓄电池与逆变环节往往是通用的，因此风光互补这种绿色能源技术具有更低的使用成本。

风光互补发电技术也可以结合基站的实际负荷情况及资源现有条件合理配置系统容量，从而大大提升供电稳定性与可靠性，也能够在一定程度上降低发电成本。风光互补技术还能够为系统设计提供良好的方案。借助于不同形式的风光互补绿色能源技术针对绿色可再生能源加以利用，从而建立更多的边缘地区发电站，以最低的发电成本，实现最好、最合理的独立电源供电[4]。

4 风光绿色能源技术在通信基站中的具体应用

4.1 太阳能供电基站

常见的通信基站建设要求通信网络在运行过程中保持连续7 d的稳定状态，同时，为了最大限度地实现网络覆盖，不仅要在市区建立基站，还需在沙漠、海岛等复杂环境中建立基站。部分设备所建设的环境常年无人驻守，这对电源的安全性与可靠性提出了严格的要求。太阳能供电系统可以直接将太阳能转化为电能，通过串联的方式将光伏组件整合在一起，以此来为通信基站提供基本的电压能源，完成能量的静止转换，在此过程中投入的发电机维护成本费用较低。在全球资源紧张的形势下，光伏发电系统的优点十分突出。

通信基站中的太阳能用电系统主要由汇线盒、蓄电池组等组成。这些组件大多采用多晶硅电池，每块电池都能够输出大约0.5 V的电压，组件通常是由72个太阳能电池串联组成，为了实现大面积的电压分布，一般会将不同的组件串联在一起进行使用。从功率等级方面来看，需尽可能选择生产量较大的规格，以减少投入成本。从实际应用情况来看，光伏发电系统正逐渐朝管状正极板的胶体阀控式酸蓄电池方向发展。以往的富液电池需要定期加水进行维护，如果电池维护不及时，会明显缩短其使用寿命，而使用胶体阀控式酸蓄电池，可以在常见的工作环境下，析出硫酸与氢气，不再需要单独建设机房或安装通风设施，显著减少了后期维护的工作量。

4.2 风力发电基站

风力发电机一般安装在靠近通信基站的位置，电缆铺设距离较短，能够有效避免通信基站供电中断问题。在一定程度上增加了设备运行的稳定性和连续性，减少了人为因素的影响。传统通信基站的维护成本较高，运用风力发电装置能够有效减少运维成本。从风力发电基站的工作原理来看，风力发电基站能够将动能转变为机械动能，再转化为电力动能，从而起到良好的发电效果。目前，由于风力发电基站不需要使用燃料，也不会产生较强的辐射和污染，因此在世界范围内都有着较为广泛的运用。

4.3 风光互补供电基站

风能与太阳能都具有自身的优点，也存在一定的缺陷，很容易受外界气候因素的干扰，而通过技术操作难以解决这一问题，因此容易出现风能与太阳能在发电期间出现不稳定的问题，导致发电量会随天气变化而发生改变，容易出现与实际发电不相符的情况。蓄电池在长期欠充状态中，发电系统很容易出现失效问题。为此，将太阳能与风能优势进行补充，设计出综合发电系统，成为当前通信基站技术发展的主要方向。从理论角度来看，风能本就源于太阳能，是太阳能的另一种转化形式。通过观察日常生活可知，白天的阳光十分强烈，但是风力普遍偏小，但是夜晚则恰好相反。夏季的太阳光充足，但是风力普遍偏小，而冬季则正好相反，两者属于一种相互的作用力关系，拥有良好的互补性，从而可以保证在不同的气候条件下，使供电系统获得充足的力量来源，使通信基站建设变得更加可靠。与单独的太阳能和光能相比，风电绿色能源互补技术具有更高的社会效益和经济效益[5-6]。

如今，我国对通信行业的节能环保应用理念提出了十分严格的要求，通信基站建设正朝着低能耗的方向发展。各种创新技术也在降低运维成本的基础上，减少了对周边环境的污染，保持可持续发展趋势。为此，通信基站也需要全面应用风电绿色能源技术，减少通信设备对传统能源的依赖性，加强设备对外界环境的适应能力，将网络覆盖面积不断扩大，确保网络部署能够更加方便。

5 结束语

综上所述，随着社会经济的不断发展，资源使用变得越来越多，进而导致可利用的资源在不断减少，环境条件也因此变得越来越差。在通信基站建设期间合理利用风光绿色能源技术，可以将风能发电技术与光能发电技术的优势结合在一起，体现出绿色节能环保的理念，促使通信建设能够满足现代化绿色环保的要求，从而有效降低通信基站的日常运营和维护成本。