風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)在通信供電領(lǐng)域的應(yīng)用及前景

 1. 前言風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)是可以利用太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電在季節(jié)上和時間上的互補性，得到廣泛的應(yīng)用。太陽能在夏季和白天的發(fā)電量大，風(fēng)能在春季、秋季、冬季和夜晚的發(fā)電量大。在整套離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中互補性，在照明系統(tǒng)、戶用系統(tǒng)、森林防火、海島供電、村落電站、高速公路監(jiān)控、城市監(jiān)控、通信供電等領(lǐng)域應(yīng)用，特別是在一些沒有通電的邊遠(yuǎn)地區(qū)通信基站廣泛使用。在通信供電領(lǐng)域使用圖示：

通過以下圖示可以看出，通信基站供電所需的直流電和交流電都可以由風(fēng)力發(fā)電機或太陽能組件發(fā)電儲存并供給負(fù)載使用，減少了使用電網(wǎng)所需的架線和變電站的建設(shè)，節(jié)省了大量資金，減少建設(shè)周期。廣大無電地區(qū)和邊遠(yuǎn)地區(qū)通信基站的供電廣泛使用風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)。2. 通信供電的使用情況及問題風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)自2003 年在通信基站供電領(lǐng)域開始使用，使用初期基本以實驗站、測試站為主，主要是在中國移動的宏基站、直放站和村通站應(yīng)用，傳輸站還是以太陽能發(fā)電系統(tǒng)為主。風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)使用較早的是中國移動，隨后，中國聯(lián)通和中國電信也進(jìn)行了試點站的建設(shè)。在使用初期主要問題如下：(1)風(fēng)光互補系統(tǒng)設(shè)計時，風(fēng)和光的比例沒有數(shù)據(jù)支撐，配置上以嘗試為主，主要是沒有風(fēng)能的數(shù)據(jù)資料和機組發(fā)電量的數(shù)據(jù)資料;(2)風(fēng)電機組功率偏小，主要以500W和1KW 為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計;(3)風(fēng)電機組在使用中故障率偏高，主要表現(xiàn)為葉片折斷、機頭折斷;(4)風(fēng)電機組控制器故障率高。

3. 風(fēng)光互補系統(tǒng)在移動通信供電領(lǐng)域的應(yīng)用在應(yīng)用中雖然出現(xiàn)了諸多問題，但在廣大風(fēng)電機組生產(chǎn)商、風(fēng)電機組控制器商以及通信運營商的努力下還是有了大量的應(yīng)用和改進(jìn)。北京恒電自2007 年即開始參加中國移動新能源基站供電的集中采購工作，數(shù)年來為通信行業(yè)提供了數(shù)千套發(fā)電設(shè)備，積累了豐富經(jīng)驗，其統(tǒng)計數(shù)據(jù)如下表：

通過以上數(shù)據(jù)可以看出，中國移動采購初期還是以太陽能供電系統(tǒng)為主，自2010年把風(fēng)光互補供電系統(tǒng)納入集團(tuán)的集中采購目錄，說明風(fēng)光互補系統(tǒng)在通信行業(yè)還是有很大的需求，此后幾年數(shù)量都在穩(wěn)中有升，也說明了風(fēng)光互補系統(tǒng)在應(yīng)用中無論在產(chǎn)品的質(zhì)量上還是系統(tǒng)的適用性、可靠性方面都有了長足的進(jìn)步，得到了使用方的認(rèn)可。

4. 通信行業(yè)對風(fēng)光互補供電系統(tǒng)的技術(shù)要求通過這幾年中國移動的集中采購中對于風(fēng)光互補系統(tǒng)的建設(shè)，歸納總結(jié)了風(fēng)光互補系統(tǒng)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用中對于風(fēng)電機組、控制器商的技術(shù)要求。

4.1 機組發(fā)電量和儲能設(shè)備的充電能力是首要指標(biāo)使用方更加看重系統(tǒng)的可用性，通信行業(yè)不同于其他風(fēng)光互補系統(tǒng)路燈、照明等夜晚使用的供電方式，通信行業(yè)要求系統(tǒng)24小時工作，這就對于系統(tǒng)的發(fā)電能力的是一種考驗。而對于整個系統(tǒng)而言，除了太陽能發(fā)電的穩(wěn)定量以外，風(fēng)電機組發(fā)電量不太穩(wěn)定。風(fēng)電機組發(fā)電量是衡量其技術(shù)能力的首要指標(biāo)，其次是離網(wǎng)系統(tǒng)中對于儲能電池充電的能力。由于兩個指標(biāo)的重要，要求機組在額定風(fēng)速下的功率和風(fēng)電機組發(fā)電效率要高，在近幾年中國移動集中采購中都進(jìn)行了樣品的集中測試，對于這兩個指標(biāo)進(jìn)行了嚴(yán)格的規(guī)定，也篩選下去不少供應(yīng)商，現(xiàn)在很多風(fēng)電機組供應(yīng)商也越來越重視風(fēng)電機組的發(fā)電量和控制系統(tǒng)的設(shè)計和制造能力。

4.2 機組功率逐漸加大風(fēng)光互補供電系統(tǒng)中，風(fēng)力發(fā)電機組的功率也由原來的500W、1KW，逐步發(fā)展為1KW、2KW、5KW 功率，甚至達(dá)到10KW 的規(guī)格。這主要是因為風(fēng)光互補系統(tǒng)風(fēng)電機組的發(fā)展正趨于大功率，而系統(tǒng)建設(shè)中基站建設(shè)面積的限制，用戶很難在一個系統(tǒng)中找到或征到更大地安裝風(fēng)電機組的地方。

4.3 風(fēng)電機組控制器在整個系統(tǒng)中也越來越成為系統(tǒng)的核心風(fēng)力發(fā)電機組控制器的發(fā)展趨勢：

(1)對于效率有了非常高的要求，這對于提升風(fēng)電機組發(fā)電的利用率是至關(guān)重要的;

(2)對于風(fēng)電機組的安全保護(hù)功能要求很高，體現(xiàn)在風(fēng)電機組控制器自身的保護(hù)和有效地對于高風(fēng)速下風(fēng)電機組的保護(hù);

(3) 風(fēng)電機組控制器和系統(tǒng)中太陽能控制器的一體化要求。一體化的機柜、監(jiān)控、檢測、通信等要求;(4)風(fēng)電機組控制器的可靠性要求。中國移動在每年采購前都要進(jìn)行產(chǎn)品的抽樣檢測，保證選擇出的產(chǎn)品質(zhì)量的可靠。

4.4 對于風(fēng)電機組的需求不再局限于無電地區(qū)的使用近年來，風(fēng)電機組在通信領(lǐng)域不再局限于只在無電地區(qū)的使用，在有電地區(qū)進(jìn)行市電互補的嘗試，于2012 年集中采購的需求中，就有1000 多套的上塔風(fēng)電機組。但在實際應(yīng)用中出現(xiàn)了關(guān)鍵問題和制約因素。主要原因是目前小型風(fēng)電機組的震動和抖動對于通信基站塔架結(jié)構(gòu)強度有影響，小型風(fēng)電機組在大風(fēng)狀態(tài)下的自我保護(hù)、風(fēng)電機組控制器和市電互補的匹配上都有待深入研究探討。

5. 對風(fēng)光互補供電系統(tǒng)需要進(jìn)一步研究為了給通信行業(yè)提供優(yōu)質(zhì)、可靠的風(fēng)電產(chǎn)品，對于整個風(fēng)電設(shè)備制造行業(yè)，改進(jìn)產(chǎn)品還需要大量的工作來做。

5.1 改進(jìn)適合通信基站供電的風(fēng)電機組產(chǎn)品其改進(jìn)的目標(biāo)主要是發(fā)電量和效率，發(fā)電量主要體現(xiàn)風(fēng)電機組在低風(fēng)速下的發(fā)電量和額定風(fēng)速下的發(fā)電量。

這樣可以保證用戶在使用風(fēng)光互補系統(tǒng)比單獨太陽能系統(tǒng)對于通信基站供電時間更有保證，這樣用戶才更愿意使用風(fēng)光互補系統(tǒng)。

5.2 改進(jìn)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)安全眾所周知，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由于有機械系統(tǒng)的存在，在設(shè)計時不能光考慮風(fēng)電機組的可靠性，還要考慮塔架、地基、風(fēng)電機組控制器的匹配和系統(tǒng)安全。

5.3 提升風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的售后服務(wù)水平在維修、維護(hù)中對于風(fēng)電機組的拆卸在所難免，隨著系統(tǒng)風(fēng)電機組功率的增大，這種難度逐步增大，這就要求我們在安裝、拆卸上下工夫，做出用戶易于安裝和維護(hù)的產(chǎn)品;同時加強售后服務(wù)能力和水平。

5.4 研發(fā)適合上塔的風(fēng)電機組研究和開發(fā)適合上塔的風(fēng)力發(fā)電機組，以此推動風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在有市電地區(qū)節(jié)能減排的應(yīng)用。在上塔風(fēng)電機組的風(fēng)載荷和震動力上要有詳細(xì)的數(shù)據(jù)做支撐，為上塔的設(shè)計提供有效數(shù)據(jù)。

5.5 在風(fēng)電機組控制器上加強匹配性優(yōu)化風(fēng)電機組控制器與風(fēng)電機組的匹配、風(fēng)電機組控制器和太陽能控制器的匹配，做到有效的統(tǒng)一控制和通信采集。

6. 風(fēng)光互補系統(tǒng)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用前景對于風(fēng)光互補系統(tǒng)在通信領(lǐng)域電源系統(tǒng)的應(yīng)用前景是充滿了信心。這主要體現(xiàn)在風(fēng)電機組在能源供電系統(tǒng)中特殊的互補性，體現(xiàn)出移動通信行業(yè)在新能源利用方面的決心。據(jù)中國移動最新發(fā)布的數(shù)據(jù)，該公司正在對通信基站進(jìn)行新建和改造4G 基站，2013 年到2014 年兩年內(nèi)中國移動計劃新增和改造4G 基站數(shù)不低于50 萬座。

基站在供電方面對新能源利用更是不遺余力。基站在風(fēng)能供電利用方面大約占新能源利用比例的25% ～ 30%，這個比例在其整個系統(tǒng)中以風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的用量是相當(dāng)可觀的。風(fēng)光互補系統(tǒng)供電在通信領(lǐng)域的前景是光明的，讓我們攜起手來共同為小型風(fēng)機制造行業(yè)的發(fā)展做我們該做的事。

一個行業(yè)需要大家去呵護(hù)它的成長，只有行業(yè)應(yīng)用做大做強，我們產(chǎn)品才有市場，我們行業(yè)才有未來。