风光互补在基站应用

风光互补在基站应用（精选八篇）

风光互补在基站应用 篇1

2013年12月4日工信部正式向三大运营商发布4G牌照, 中国移动、中国电信和中国联通均获得TDD-LTE牌照。由于4G频段高, 基站更加密集, 而且三大运营商已经将4G基站向农村、边远山区、沙漠推进。这些地区基础设施条件差、供电质量低, 一般采用农电、小水电供电, 有些地区甚至根本没有电力供应, 如何解决该类地区的供电问题是当前基站建设面临的首要问题, 那么风光互补就成为这类地区解决基站市电问题最有效的方法之一。

风光互补是一套发电应用系统, 该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机将发出的电能存储到蓄电池组中, 通过逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电, 送到基站设备给基站提供稳定的供电系统。

风光互补方案特点是完全利用风能和太阳能来互补发电, 无需外界供电;免除建变电站、架设高低压线路和高低压配电系统等工程;具有昼夜互补、季节性互补特点, 系统稳定可靠、性价比高;电力设施维护工作量及相应的费用开销大幅度下降;独立供电, 在遇到自然灾害时不会影响到全部用户的用电, 低压供电, 运行安全、维护简单。

风光互补发电站采用风光互补发电系统, 风光互补发电站系统主要由风力发电机、太阳能电池方阵、智能控制器、蓄电池组、多功能逆变器、电缆及支撑和辅助件等组成一个发电系统, 将电力送往基站设备。实现了全天候的发电功能, 比单用风机和太阳能更经济、科学、实用。由于太阳能与风能的互补性强, 风光互补发电系统在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷。同时, 风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节是可以通用的, 所以风光互补发电系统的造价可以降低, 系统成本趋于合理。

发电部分由一台或者几台风力发电机和太阳能电池板矩阵组成, 完成风到电;光到电的转换, 并且通过充电控制器与直流中心完成给蓄电池组自动充电的工作。

蓄电部分由多节蓄电池组成, 完成系统的全部电能储备任务。

充电控制器及直流中心部分由风能和太阳能充电控制器、直流中心、控制柜、避雷器等组成。完成系统各部分的连接、组合以及对于蓄电池组充电的自动控制。

供电部分由一台或者几台逆变电源组成, 可把蓄电池中的直流电能变换成标准的220V交流电能, 供给各种用电器。

风光互补发电系统由太阳能光电板、小型风力发电机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等几部分组成, 发电系统各部分容量的合理配置对保证发电系统的可靠性非常重要。

为了更好地解决基站的供电问题, 同时落实中国移动集团关于节能减排的相关要求, 甘肃移动组织各分公司的技术人员进行了大量的试验及测试, 根据甘肃省的气象特点, 利用甘肃酒泉瓜州风力急光照时间长资源。瓜州县地处西北地区, 风力资源丰富, 是甘肃省风能储量最大的地区之一。根据气象资料和数据显示, 全县风力资源量大质优, 风向稳定, 风能密度高, 年平均风速10米高度为6.2米/秒, 平均风能密度达397瓦/平方米;40米高度年平均风速为7.57米/秒, 平均风能密度达639瓦/平方米, 年可利用小时数达2300小时以上;风向以东风为主, 风速和频次占到90%。太阳能资源丰富, 具有优越的光热气候条件, 全年日照时数为3219h, 日照百分率高 (达到75%) ;全年日照辐射量为6395mj/㎡。

从地理位置、气候条件、太阳能资源等综合来看, 发展光伏发电有着得天独厚的条件。所以瓜州地区推广风光互补基站具有更好的自然资源优势。

以瓜州基站为例, 基站的耗能设备主要包括信号传输主设备、开关电源、机房空调。其中信号传输主设备约占系统总耗电的40—50%, 机房空调占45%—55%, 开关电源占5%—15%。如果风光资源条件良好, 在风光互补供电系统保证主设备正常运行的同时又能给空调供电, 风光互补供电系统能降低基站总能耗的80%—90%。

根据基站用电量数据统计, 基站一年的耗电量大约在38000电左右, 如果按照0.8元/度的价格计算, 风光互补供电系统一年能给基站节省电费2万余元。另外, 风光互补供电系统从能源方面也节约了很多的能耗瓜州基站每年的耗电量将近4000度电, 据资料统计, 每节约1度电相当于节省0.5kg煤的能耗和4L水, 同时节省了1kg二氧化碳和0.03 kg二氧化硫的排放量。可知, 单单一个基可以节能这么多, 更何况在甘肃西北部大力推广。

风光互补在基站应用 篇2

风光互补发电系统在移动通信中的工程应用

本文主要分析了风光互补发电系统的应用目的.,分析了移动通信工程建设中使用风光互补电源系统的实际作用,并给出了一些完善风光互补发电系统应用的可行性建议.

作 者：朱振宇 作者单位：浙江水利水电专科学校,浙江杭州,310018刊 名：科技资讯英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(33)分类号：P2关键词：风力发电 太阳能发电 风光互补发电系统 移动通信 工程应用

风光互补供电技术在3G基站的应用 篇3

一、3G基站的电源种类

电源是通信系统的核心，是确保通信网络建设的基本保障。供应3G基站的电源种类有很多，其中主要有：市电、柴油汽油及燃气发电机、风能发电、太阳能光伏供电、风光互补供电等等。首先、市电在品质、电压波动范围、稳定性等方面都能符合基站供电的要求，是基站供电的首要选择。其次、汽油、柴油、燃气等发电系统在供电品质及稳定性等方面相对比较稳定，但是其弊病在于需要定期保养及加注燃料以确保供电的连续性，从环保上讲，此种方法存在一定的环境污染与噪音污染。第三风力发电系统能实现风能到电能的转化，其最大的优势在于无污染性及可再生性，因此在节能环保方面非常良好，但其弊病在于，当天气没有风或者风力不足时就会导致供电中断，此种方法主要适用拥有丰富风能资源的地区。第四、太阳能光伏供电系统。该系统具有很高的可靠性、耐用性、并且无噪音无污染，其主要是利用太阳能电池板将光能转化为电能，但是其也存在不稳定性，当阳光照射不充足时，就可能导致停止供电，同时其系统的转化效率非常低，此种方法主要适用于日照比较充足的地区。第五、风光互补供电系统。此系统是将风能发电系统与太阳能光伏发电系统相结合，发挥出两者的优点，并且将风能和光能供电中出现的问题一并解决，从而有效的提高了供电系统的连续性和稳定性。

二、风光互补型发电供电系统具有的优势

(1)独立型的风光发电互补系统向3G基站供电的成本远远低于太阳能辅助供电系统向3G基站供电的成本，因为，3G基站在使用太阳能辅助供电系统时必须要几十千瓦的供电设备才能完成。(2)风光互补发电系统对3G基站进行供电时可以不依靠电力系统，从而节约了用电，对环境也有保护作用。平均每个3G基站一年可以省掉一万元左右的电费。普通的一个省里大约存在1万个3G移动基站，按照每个基站每年节约1万元电费计算的话，一个省每年就可以节省1亿元人民币的电费，数目相当巨大。(3)稳定性。风光互补供电系统可以省略人力看守这一环节，并且3G系统就可以对其进行有效的必要的系统控制，从而大大的节省了人力资源以及维护费用。(4)该系统可以在任何条件下都能确保正常供电，克服了没光有风，有光没风就不能供电的缺点。三、风光互补供电系统的主要组成部分及工作原理风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池组、逆变器、交流直流负载等部分组成了风光互补供电系统，此项系统是将风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术融合为一体，通过智能控制技术进行控制的复合型可再生资源发电系统。其系统结构如图所示：

当在白天阳光充足的情况下，太阳能电池板的光伏效应可以有效的将光能转变为电能，从而完成对蓄电池的充电。风力发电部分则是通过风力机实现风能到机械能的转变，在利用风力发电机完成机械能到电能的转变，最后利用控制器完成对蓄电池的充电。而逆变系统的作用则是将蓄电池中存在的直流电转化成标准的交流电，从而确保交流电负载的正常运行。控制部分的作用则是以光照强度、风力大小以及负载变化为基础，对蓄电池组的运行状态不断的进行切换和调整，主要表现为一是将调整过后的电能输送给直流或者交流负载;二是对过多的电能输送到蓄电池组进行出巡。这样当发电量满足不了负载需要的情况发生时，控制器就可以将蓄电池内的电能输送到直流或者交流负载，从而确保整体系统运行的稳定性和连续性。

四、应用方案

为了解决3G基站的供电问题，并将节能减排政策落到实处，通信行业将风光互补发电系统很好的利用起来，并进行了试验、测试，为今后解决供电问题提供了良好的参考。

(1)实测数据分析在某个无遮挡物且资源较好地区的基站，其基站负载情况是：主设备为170瓦功率的ZXSDR，其他设备的功率为30瓦。采用8块12伏、200安时的蓄电池组成一个48伏、400安时的电池组，其可在无风，无光的情况下运行72小时。在市电断开的情况下，基站正常运行所需电流值为4A，大约200瓦，而风光互补发电系统的发电量完全可以满足此电流值，因此得出结论，风光互补设备在通常情况下提供的电流都能确保基站设备的正常运行。数据显示，风光互补发电设备每天输出功率大约在368瓦左右，经测试统计实际平均每天发电为6.16千瓦时，因此每年的发电量在2257.8千瓦时，而耗电量在1752千瓦时。(2)风光互补供电系统建设时应注意的事项只能在市电不稳定及无法引入且投资成本在六万元以上的情况下才能建设该系统;受到机械运动的影响，系统一定会有不同程度的磨损，其使用寿命相对短，因此在使用过程中要谨慎。该系统所使用的电池容量要比市电站点的容量大，所以要加强防盗手段。地域及气候对其影响较大，在选址时必须要求四周没有遮挡物。

五、结束语

风光互补供电是一种很理想的3G基站供电方式，其可以更好的保护生态平衡，减少环境污染，更能有效的节约非可再生资源的使用，具有很重要的经济和社会效益。

参考文献

[1]吴剑,方元昌.风光互补供电技术在3G基站的应用[J].电信技术,2011,03:48-50

[2]许国亮.通信基站风光互补供电系统设计与应用[J].广东科技,2011,10:48-50

风光互补在基站应用 篇4

1 相关技术

1.1 UPS (Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply)

不间断电源是将蓄电池 (多为铅酸免维护蓄电池) 与设备相连接, 通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。在通信领域, 当市电输入正常时, UPS将市电稳压后供应给基站设备使用, 此时的UPS就是一台交流电稳压器, 同时它还向电池充电使用;UPS作为接替市电停电之后使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏;维持用户暂存网络中的应急之举。

1.2 光风互补

风能与太阳能是最常见2种的可再生资源, 彼此在时间和季节分布上具有相关性。偏远地区条件艰苦大多由交通不便所致, 阳光照射没有地域条件的限制;到了晚上光辐射变弱, 温度降低大气流动, 即使在西南高原山区, 山顶也会有风力。在夏季, 太阳光辐射强度大而风能较小;冬季, 太阳光强度变弱而风能变大。由于太阳能和风能的互补性和能源的可利用再生性, 一次投入多次产出的经济利益性, 所以使得风光互补供电系统在通信上具有很好的发展前景。特别是在西藏、内蒙、新疆这样地广人稀用户稀少的地区, 独特的地理和环境优势便于风能和太阳能落地生花。在移动通信基站建设中, 如果利用风光互补供电系统来给基站机房设备供电, 不仅解决了基站的供电问题, 而且对当地经济的发展, 居民生活水平的提高都具有重要的意义。

2 基站供电系统

基站的耗能设备主要包括信号收发处理机柜设备、信号增强放大处理的传输设备、机房温度控制调节的温控设备 (空调) 。其中信号处理设备约占系统总耗电的45%~60%, 机房空调占35%~55%, 开关电源占5%~15%。

目前风光互补发电系统的应用多作为试点基站尝试性投入使用, 在用电方便市区直接引市电线路, 投资少运营商减小了投资成本, 偏远地区运营商客户稀少, 也不值得建立基站。就目前来讲, 风光互补作用于远离电网或者电能质量无法满足需求的地区。如部队的边防哨所战、高速公路收费站和铁路的信号站、野外地质勘察和气象工作站、偏远山区及海岛驻防灯塔指引等均可采用此种供电方式。本文仅仅局限于在通信工程中的基站建设采用光风互补供电。

2.1 存在问题

目前基站大多依靠UPS配置市电系统。市电系统与蓄电池并联, 并时刻不断的为蓄电池及设备提供电力输出, 这样使得系统需求电量超出了基站运行所需, 不仅造成了能源的浪费, 还使得电力系统成本居高不下

目前在通信工程中采用新能源供电方式的主要问题在以下几个方面:第一, 气象数据的获得。由于新能源发电依靠太阳能与风能等自然气象资源, 所以获得当地气象资源数据是设计的基础。第二, 如何确定风机与太阳能电池的发电量。风机与太阳能作为将自然资源转化为电能的设备, 计算其在当地实际的发电量是系统设计的核心问题。风机在风速的变化的同时其发电量也在时刻变化, 太阳能电池在不同辐射度下其发电能力也不同, 如何计算风机与太阳能放电量是系统配置的依据。第三, 如何能够在满足供电系统需求的情况下降低系统的成本。

2.2 节能优势

在太阳和大气流动资源条件充裕的前提, 在光风互补供电系统保证主设备正常运行的同时又能给空调供电, 蓄电池充电。风力发电机与太阳能电池组成的联合供电系统叫做风光互补发电系统, 在保证供电的条件下风光互补供电系统与仅仅使用风能或光能供电系统相比, 是一次投资双倍产出的双保险;可以减少储能蓄电池消耗市电的冗余电量的消耗。风光互补供电系统降低基站市电总能耗的81%~92%。到目前为止, 中国移动采用绿色能源的基站数量已经达到5000座, 而且还在不断增加。

3 风光互补UPS系统设计

风光互补本质上是风能和太阳能既可以相互补充又可以共同给机柜等负载供电。风能资源与时间刻度无关, 仅仅与地域条件有关;而太阳能资源时间度减半, 太阳能弥补了风能的间歇性及在季节性不连续性的缺点。两者时间频率取了一个中位数, 所以通信基站采用风光互补供电系统供电。为了使风光互补供电系统中风机与光伏组件的最优配置比, 首先需要明确风机的发电量, 以确定风机的功率类型和数量。风机影响风机的参数有风机固定高度的风速, 风速频率以及当地空气密度等相关。合理设计风力发电机数目和太阳能板, 蓄电池组的数目, 达到各月供电均能满足负载正常用电需求的系统最优 (见图1) 。

风光互补供电系统各部分组成:风力机组;光伏阵列;控制系统 (含风能控制电源、光伏控制电源、远程监控、集中管理模块、后备电源管理、控制系统集成机柜、直流配电单元等) ;开关电源;通信负载;蓄电池组。

结合通信基站中负载功率一般较小的特点, 本文提出控制风机数目方法来进行系统的优化配置。具体配置方法为首先根据当地气象资料计算风机实际发电量, 并求取风机最大数量;然后对基站负载进行统计, 用负载数据减去一台风机各月发电量, 获得各月除去风机发电量后的系统各月所需要最大电量, 然后按照光伏系统配置, 获得最大光伏电池数量。然后改变风机数, 继续求取太阳能板数量。直到风机数量为最大为止。然后求取在风机数量为1到最大值之间的系统总成本最小值 (见图2) 。

4 结语

本文结合对移动通信、通信电源系统、供电特性及、新能源技术的学习, 以风光互补供电系统及其在通信基站中的应用为题进行研究讨论。移动通信技术朝着更快发展的今天, 移动通信基站已经遍及到到每一个角落, 然而由于地域经济等多方面原因, 尤其是在边远地区电力能源的铺设却未能覆盖人类居住的每一寸土地, 需要克服困难就地取材发展新型能源建设新能源供电设备。通信领域的发展对新电力能源的促进是相互的。太阳能与风能对环境没有污染属于清洁能源, 安全稳定可靠。

参考文献

[1]国家发展和改革委员会.可再生能源中长期发展规划[J].可再生能源, 2007 (5) :1-5.

[2]张志强.绿色通信[J].数据通信, 2011 (3) :3-4.

风光互补发电在河套地区的应用分析 篇5

关键词：风能,太阳能,可再生能源,风光互补发电

引言

能源是人类生存和发展的基础,在当今快速发展的情况下,人类对能源需求不断攀升,现主要的支柱能源是石油、煤炭、天然气等不可再生的资源,但由于大量开采,使得储量越来越少,正面临资源枯竭、价格飞涨的现状。作为现代社会发展不可替代的二次能源——电能,具有转换和输送方便的优点,使得应用越来越广泛。其中绿色电能从环境保护和可持续发展出发,受到了全世界的关注,主要有风能、太阳能、水电、潮汐和其他可再生能源等。

内蒙古河套地区的风能和太阳能资源十分丰富,由于内蒙古农牧民居住特点较为分散,所以利用率较高,在偏远的农牧区还未覆盖电网,在生产和生活用电方面大多使用风力发电设备或是太阳能发电设备,风能作为一种清洁的、储量极为丰富的可再生能源,具有丰富、区域面积大、分布范围广、连续性好、稳定度高的风能品位。因此可以说是一种取之不尽、用之不竭的能源。这非常有利于在农牧区进行推广使用。

河套地区居住比较偏僻的农牧区由于风力发电设备和太阳能发电设备的价格比较昂贵,普及率不高,目前一般农牧民还在使用小功率的发电设备,仅仅能满足生产和生活上的基本用电需求,没有成型的风光互补发电系统。风光互补发电可以根据不同的天气情况进行发电互补,有效解决了因天气原因造成的电力不充足问题,提高了农牧民的用电质量。

1.风光互补发电系统应用分析

1.1河套地区风光互补的特点分析

河套地区地处内蒙古中西部,在时间和季节上都有很强的互补性,从时间上考虑:白天光照好而风较小,晚上无光照而风较强;从季节考虑:夏季太阳光照强而风小,冬季太阳光照弱而风大。这种风光互补的特点使其在资源上产生了最佳的匹配。另外,风力发电和光伏发电系统在蓄电池和逆变器上也是可通用的。风光互补发电系统可根据用户的综合用电负荷和自然资源条件进行最佳的合理配置,既可保证系统的可靠性,又能降低发电成本,满足用户的综合用电需求。

(1)风力发电

风力发电装置包括并网运行和独立运行两种方式。独立行运时由于风能的不稳定性,又没有储能或其它发电装置的配合,风力发电无法提供出可靠而稳定的电能。为解决上述问题,一是利用蓄电池储能来稳定风力发电机的电能输出,另一个是风力发电机与光伏或柴油发电等互补运行。

独立运行风力发电系统结构组成如图1所示。主要部件包括。

1风力发电机组:由风力机、发电机和控制部件等组成的发电系统(简称风电机组)。

2蓄电池组:由若干台蓄电池经串联组成的储存电能的装置。

3控制器:系统控制装置。主要功能是对蓄电池进行充电控制和过放电保护,同时对系统输入输出功率起着调节与分配作用,以及系统赋予的其它监控功能。

4逆变器:将直流电转换为交流电的电力电子设备。

5交(直)流负载:以交(直)流电为动力的装置或设备。

(2)太阳能发电

太阳能发电光热发电和光伏发电两种。其中光伏发电应用较多,主要集中在新材料、新工艺、新设计等方面。制作太阳能电池的材料主要有单晶硅、多晶硅、非晶硅以及其它新型化合物半导体材料。许多国家在太阳能电池研制方面都取得了实质性的进展,但由于现有理论的局限,要取得进一步的技术突破,还要走一段摸索的道路。光伏发电的关键技术是应用新的原理,研究新型材料,充分提高电池的转换效率和降低他的成本。目前,在世界上已建成多个兆瓦级的联网光伏电站,总装机容量约1000MW。我国太阳能电池技术是在借鉴国外技术的基础上发展起来的,进行了大量的实验研究,现已取得了很大的进展。我国已建成的容量最大的光伏电站是100KW的西藏安多电站。

光伏发电系统结构如图2所示。其主要部件包括:太阳能电池、蓄电池组、控制器、逆变器、交(直)流负载。

1.2风光互补发电系统在河套地区的应用现状

在20世纪80年代就已经提出了风光互补的发展理念,虽然河套地区引入较晚,但因地方政策的支持,发展却较快。要提高偏远地区的农牧民的生活质量,就要利用自然资源,大力发展风光互补发电系统,争取覆盖率达到100%。

2.风光互补发电系统的构成和特点

风光互补发电系统解决了风能发电和光伏发电的缺陷,应用前景非常广阔,风光互补发电系统的基本构成主要由太阳能光电板、小型风力发电机组、系统蓄电池组、控制器和逆变器等几部分组成,其中,太阳能发电和风力发电都可以利用蓄电池储电,输出直流电源通过逆变器转变为交流电,向负载提供稳定的电能,满足用户的需求。

2.1发电系统

风光互补发电系统包括独立运行的风电系统和光电系统。风电系统是借助小型风力发电机,将风能转换成电能,再通过控制器对蓄电池进行充电,最后通过逆变器对综合用电负荷供电。该系统的优点是系统有功功率较高,造价和维护运行成本低;缺点是小型的风力发电机可靠性较低。光电系统是利用光电极板将吸收的太阳能转换成电能,再通过控制器对蓄电池充电,最后通过逆变器对综合用电负荷供电。该系统的优点是供电可靠性较高,运行维护成本低;缺点是系统造价较高。另外,风电和光电系统都存在一个共同的缺点,就是能源的不稳定导致发电与综合用电负荷的不平衡,风电和光电系统都必须要利用蓄电池储能设备供电,但每天的发电量受时间、天气和季节的影响很大,会导致蓄电池组长期处于亏电状态。而风光互补发电系统弥补了风电和光电系统在能源上的缺陷,同时,风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节是可以通用的,可有效降低风光互补发电系统的造价,提高发电系统的可靠性。

2.2蓄电池控制器

蓄电池控制器的基本功能主要用于防止蓄电池被太阳能电池方阵过充电和被负载过放电。太阳能充放电控制器是太阳能光伏电站的控制核心,其可靠性直接影响到整个太阳能发电系统。一个好的控制器能够有效地防止蓄电池过充电和深度放电,并使其使用达到最佳状态。在实际应用过程中它发生故障的机率较高。在选择时,首先,额定电压根据蓄电池组的额定电压确定,额定电流根据太阳能方阵每路输入电流确定,额定电流必须大于各路输入的总电流。其次,参数根据蓄电池生产厂提供的参数,对控制器原有的出厂设定必须进行相应的修改调整,以满足不同厂的蓄电池性能要求,使其运行在最佳状态。

2.3逆变器

逆变器是根据用户负载电源类型的不同,通过逆变器将直流电转换为交流电的设备,可以满足不同用户的需求。逆变器是风光互补发电系统的核心部件之一,系统对其具有很高的要求,同时逆变器还具有自动稳压的功能,可有效地改善风光互补发电系统的供电质量。

3.河套地区风光互补发电系统的发展方向

风光互补发电系统目前在河套地区的应用范围有限,但是随着河套地区风能和太阳能等环保可再生能源利用的加大,风光互补发电系统将显现出明显的优势和益处。针对电网暂时覆盖不到的农牧区边远地区,要通过政策的相关扶持加快推进风光互补发电系统,解决偏远地区农牧民生产和生活上的难题,进一步提高河套地区的电能质量,更好的促进边远地区的发展。

参考文献

[1]杨峻凯.风光互补发电系统在边远地区的应用研究[J].能源·电力,2014,06

[2]苏龙嘎.锡盟地区户用风光互补发电系统的推广实效分析[J].农村牧区机械化,2013(5)

[3]李涛,孙韵琳,杜晓荣.风光互补发电系统应用分析[J].青海师范大学学报(自然科学版),2011,03

风光互补在基站应用 篇6

1 背景介绍

我国国土面积广阔, 陆疆能够达到两万多公里, 而且海岸线也有一万八千多公里, 这种巨大的地理优势在一定程度上展现了风能资源的开发优势。调查发现, 目前, 我国能够利用到的风能区占国土总面积的50%, 可以说, 风能资源有非常好的发展前景, 受到了人们的高度关注。再来说说太阳能资源的具体情况。现阶段, 除了四川盆地因为气候的原因导致开采条件不理想外, 其他的很多地区都能够达到风光互补照明系统的要求。就拿厦门来说, 该市属于热带海洋性气候, 年气温能够达到21.2℃, 年日照平均2 120 h以上, 年太阳辐射量为5 404 MN/m2。该地属于太阳能资源丰富区。

除了过去的照明灯具以外, 室外路灯还可以使用风光互补灯具。其制作原理是, 将太阳能和风能都融入风光互补灯具中。目前, 这种路灯已经得到了广泛的认可, 被广泛应用于市政工程住宅项目, 是炙手可热的产品之一。现在, 将太阳能与风能相结合生产出的风光互补照明灯具在生产技术上逐步完善, 而且正在以飞快的速度在全国范围内推广, 并取得了不错的成绩。风光互补照明灯具的应用提高了人们的生活质量, 所以, 相关工作者一定要在今后的工作中重视风光互补灯具的研究工作, 让其在室外得到更好的应用。

2 风光互补照明系统介绍

2.1 系统原理

风光互补照明系统的工作原理是: (1) 通过光电板的作用将太阳能转化为电能之后, 再利用控制器给电池充电, 最终形成对电负荷的供电, 这就叫做光电系统。光电系统的优势是其具有较强的可靠性, 而且使用成本不高, 但缺点同样明显, 就是系统造价过高。 (2) 利用小型风力发电机将风能转变为电能之后, 再利用逆变器对电负荷供电, 这就叫做风电系统。其优势是发电量比较大, 无论是造价成本, 还是维护成本, 都不需要耗费太多的资金。它的缺点同样突出, 就是没有解决好小型风力机的设计问题, 无法保证使用的可靠性。 (3) 尽管风电和光电系统存在很大的资源问题, 但是, 因为太阳能与风能之间具有较强的互补性, 所以, 很好地解决了这一难题。另外, 要值得注意的是, 风电系统和广电系统都可以运用到蓄电池中。

2.2 系统主要构成

风力发电机、照明负载等设备是风管照明设备的重要组成部分。通过各种不同的配置组合, 能够加强逆变器的使用效率, 将直流电转变成交流电。

风力发电机是系统中最重要的发电部分, 它可以很好地降低风能供电时出现的电力不足的情况。在设备的使用方面, 风光互补路灯主要利用的是效率比较高的绿色发光二极管, 也就是人们经常提到的LED。在风光互补照明系统中, 最关键的部件就是控制器, 它不仅能够调制太阳能电池板释放的电能, 还能够有效控制灯具的工作形式, 从而更好地保护蓄电池。另外, 蓄电池作为一种供电设备, 它的容量主要取决于照明负载功率, 而泄荷器主要是将不需要的电量全部清除。这样的话, 就能够确保蓄电池不会出现过充的情况。

3 特点介绍和效益评估

3.1 系统特点介绍

风光互补照明系统的特点是: (1) 使用非逆变系统技术将低压直流电转化成220 V的交流电。 (2) 选择一套最新的LED灯具。 (3) 不会消耗市电, 而且安装时也不会太烦琐。 (4) 太阳能等不受位置的影响, 任何位置都可以安装, 而且安装时间也不会太长。 (5) 天气条件对风光互补灯具的使用效果有很大的影响。 (6) 风光互补灯具的结构会由于太能养电池板的面积大而受到一定的干扰, 而且在造价方面有一定的局限性, 因此, 不适合将风光互补灯具用于照明场所。 (7) 能够与普通照明灯具有效融合在一起, 形成双供系统。这样, 就可以确保风光互补照明灯具能够应用于条件恶劣的环境中。

3.2 系统效益评估

3.2.1 综合效益评估

与其他的路灯比较, 风光互补路灯能够节省大量的电能。这样, 就能够为供电站节约一部分建设资金。风光互补路灯与只是依靠太阳能供给的路灯比较, 优势还是相当明显的, 具体表现为以下2点: (1) 重用风能, 不仅能够在很大程度上提升能量转换效果, 还能够减少对太阳能设备的投入资金。 (2) 能量效率提高后, 风光互补灯具有了更强的光源效果。通过相关工作者的研究发现, 几乎其他路灯所能够运用的光源都可以用于风光互补灯具上。

3.2.2 经济效益评估

在经济方面, 风光互补照明灯具远远比过去的路灯效益要高得多。

如果室外路灯选用过去的照明形式, 所用的灯都按照250 W的功率来算的话, 那么, 根据公式瓦数乘以盏数乘以时间 (小时) 乘以一年再乘以电的使用价格计算的话, 就能够得出一年的电费将花掉13万多元。

如果过去的灯具为6 000元一台的话, 经过计算, 总投资为90 000元, 维修费为3 000元。

如果利用风光互补照明灯具, 投入费用根据公式盏数乘以灯的费用 (1 000元一盏) 计算, 就可以得出所需要的费用为15万元。同时, 蓄电池需要5年换一次的话, 所需花费2万多元。

如果投资回收的话, 经过计算, 则需要花费6年的时间, 具体的计算方式是: (150 000的投入费+22 500的更换蓄电池的费用) - (90 000的总投资+3 000传统灯具的维修费) /13928.4=6年。

从上述计算中可以发现, 尽管风光互补灯具在造价方面比传统灯具高, 不过在6年内却能节省很大一笔节能费, 这样就很好地弥补了这一缺陷。如果按照10年的使用标准计算, 风光互补路灯将会创造出比传统路灯更多的经济收益;如果按照15年的使用时间计算, 还能创造出更高的经济效益。另外, 利用风光互补路灯可以很好地降低工程初始阶段电缆沟的开挖, 从而分区分段建设。这样, 就对其有一定的保护作用。因此, 从节能环保、创造的社会效益和节省费用的角度考量, 利用风光互补照明灯具是一个不错的选择。

4结束语

从文中所述内容中了解到, 采用风光互补照明灯具可以起到节能环保的作用。尽管它在造价方面比传统灯具高, 但是, 却能节省很大一笔的节能费用, 从而创造更多的经济效益。这正是风光互补照明灯受到青睐的主要原因。

摘要：利用太阳能供电实现节能环保的照明系统就是人们通常所说的风光互补照明系统。它的作用是能够解决现有照明系统中存在的难题, 因此, 得到了很多业内人士的青睐。从风光互补照明灯具的特点和效益评估等角度入手, 简要阐述了它在室外应用的可行性, 以期为日后的相关工作提供参考。

关键词：风光互补照明系统,风力发电机,照明负载,效益评估

参考文献

[1]郝俊峰.风光互补照明系统在厂区道路照明中的应用[J].内蒙古科技与经济, 2014 (02) .

[2]朱正菲, 周士晖, 张玉华.风光互补路灯信息监控系统的设计[G]//互联网时代高效清洁的能源革命与创新论文集.南京:江苏省能源研究会, 2015.

[3]袁亮, 尹旭平.风光互补路灯系统设计验证[J].城市道桥与防洪, 2015 (12) .

风光互补在基站应用 篇7

随着能源危机的日益临近, 太阳能和风能这两种新能源将可望成为今后世界上的主要能源之一, 随着应用技术的日益成熟, 应用成本的大幅降低, 太阳能和风能这两种互补性良好, 取之不尽, 用之不竭的绿色能源在高速公路外场设备的供电领域也逐步开始施展身手。

福州长乐国际机场高速公路一期为我省首条全程监控高速公路, 全线共设13处监控点, 其中4处监控点由于条件所限, 采用的是太阳能供电方式。但在试运行一年后发现存在一定缺陷:一是在连续阴雨天气时由于系统长时间无法补充能量;二是在发生路面事故等紧急情况下, 监控人员需频繁操作云台, 此时功率消耗较大, 太阳能供电系统的储能速度低于监控设备的能量消耗, 难以满足全天候不间断监控要求。经过多次研究论证, 可以采用风光互补系统, 即风力发电机与太阳能光伏系统进行互补供电的方式进行供电。因此, 针对原有单纯太阳能供电系统的缺陷, 通过改造降低监控设备的功耗的同时, 采用风力发电机与太阳能电池互补供电方式, 可以解决设备供电不足的问题。

2 研究主要内容

2.1 监控设备的降耗改造

由于原来云台静态工作时有对其供电, 损失了部分的电能, 通过对供电系统的重新设计, 改为当有控制信号下发时启动逆变器供电, 无控制信号时不供电, 以消除云台待机的静态功耗。

取消监控系统原有的独立解码器, 对部分设备的线路和电路进行重新设计, 并利用路侧端机板载解码器, 实现摄象机控制信号的解码。

2.2 发电容量确定

发电系统是为满足设备的用电要求, 为设备提供可靠的电力, 计算出设备的最大用电负荷和平均日用电量。通过计算路侧端机、解码器、摄像机、云台等设备动静态的工作电流, 分别计算出设备动静态的耗能, 最后统计计算出设备平均每天总共需要的用电量。按连续7天阴雨、蓄电池效率75%考虑, 并结合和本地风能、太阳能分布情况选择风力发电机, 并确定与之匹配的太阳能电池组合板。

负载平均每天用电量:

静态:全天耗能19.66AH (0.819A×24H) , 功率9.83W (12V×0.819A)

动态:假设每天云台动态工作时间不超过20分钟, 则全天耗能20.44AH (19.66AH+0.78AH) , 其中云台20分钟耗能0.78AH (2.349A×20/60) 。

折算成全天24小时消耗功率为10.22W (20.44AH/24H×12V) 。

发电量计算:

(1) 光伏系统各月发电量。

对于太阳电池方阵容量为P的光伏系统, 各月发电量:

Q =NPTmη1η2 (1)

式中:N——当月大数;Tm——该月平均峰值日照时数;

η1 ——从太阳电池方阵到蓄电池的输入效率;

η2 ——从蓄电池到负倚的输出效率。

(2) 风力发电机各月份发电量。

对于小型风发电机, 各月发电量:

E=E1+E2 (vm≤vi < vH) (2)

E1=∑PNhi | (vi/vH) 3| (vi =vm～ vH) ;E2=PN∑hi (vi =vH～ vr)

式中:E—— 当月发电量;E1, E2——风力发电机在不同风速段的发电量;

vi——当时风速; vm——风力发电机启动风速;

vH——风力发电机额定风速; vr——风力发电机停机风速;

PN——风力发电机额定功率; hi ——该月中与vi相对应的小时数。

因此, 在保持原有太阳能板和蓄电池容量基础上, 通过计算, 选择风力发电机组功率为400W。

2.3 控制器研究

在风光互补发电系统中, 控制器系统是核心, 控制器主要控制多路太阳电池方阵及风能发电机对蓄电池组的充电, 并实现蓄电池给负载供电, 依据蓄电池组端电压的变化趋势自动控制多路太阳电池方阵和风能发电机的依次接通和切离。通过计算和模拟实验, 设计一种能够对风电、光电和蓄电池充放电自动控制的控制器。

蓄电池问题一直是我们新能源最为关注的问题。为保证蓄电池提供一个恒压的充电值, 保证蓄电池不过充又能正常蓄电, 采用了脉宽调制的方法, 即PWM。PWM控制是通过系统与蓄电池间串联场效应开关, 必要时调制信号脉冲宽度, 以减少充电电流, 使蓄电池电压维持在一个恒定范围。PWM 控制可使蓄电池平均荷电状态达到90%～ 95%的水平, 这样可提高蓄电池的充电效率、减少老化效应、提高蓄电池容量和延长蓄电池的使用寿命。PWM控制较高的脉冲电压能够穿透网板和活性物质间的电阻层, 减少气泡的形成, 脉冲下沿进一步改善蓄电池的充电效率并减少释气。

2.4 风/光发电系统优化设计

对于以蓄电池为储能装置的风/光发电系统, 希望尽量做到全年各月都能均衡发电, 这样配置的蓄电池容量可以减小, 也可以减少系统的无效能量损失, 提高系统的整体效率。

风光互补独立供电系统优化配置是在满足供电可靠性的前提下降低成本。系统总安装成本表示为:

Ctotal =CWPB+Co (3)

其中, CWPB——风力发电机、光伏电池和蓄电池的成本之和;Co——电力转换设备、系统设计等费用。对安装成本和供电可靠性影响较大并且可以优化的有风力发电机的种类和数量、光伏电池的倾角和数量以及蓄电池的数量, 所以用CWPB代替Ctotal作为优化目标。

系统改造前:

原有太阳能供电系统日均供电量约1.89m2×14%×3.33×0.808=0.712kwh (福州为太阳能资源III类可利用区, 年日均辐射量为3.33KW/m2, 修正系数取0.808, 太阳能电池板有效受光面积1.89 m2, 光电转换效率取14%) 。经蓄电池转换后, 实际日均供电量为0.712×0.8=0.57kwh。

经过优化设计后:

(1) 按照装置点年平均风速低估为3.5m/s, 本次改造配置的风力发电机日均发电量为1.536KWh。

(2) 风光互补供电系统日均总发电量为2.106KWh, 取0.8的安全系数, 计算得2.106×0.8=1.685KWh。

(3) 经蓄电池转换后, 实际发电量为1.685×0.8=1.348KWh。

改造后的风光互补系统日发电量达到设备日耗电的两倍。鉴于本地区风能与太阳能良好的互补性, 加之风光资源的计算值均已取最低值, 并考虑了0.8的确安全系数, 故改造后的风光系统日均发电量数据是安全可靠的, 足以保证系统连续不间断工作, 满足运营管理需求。

3 系统应用情况

云登桥头和里仁桥头两处太阳能供电监控点经过试点改造, 增加风力发电机与原有太阳能系统实现互补供电, 改造完毕投入运行, 迄今为止运行时间已达2年以上, 改造后的两处监控点上传图象始终保持正常, 期间设备经受了“凤凰”、“鹦鹉”等多次直接影响我路段的台风天气考验, 风光互补供电系统应用效果良好, 能够满足长期稳定运行的需求。

摘要：机场高速全程设13处监控点, 其中4处监控点采用太阳能供电方式, 但经过一年多的运行, 发现太阳能供电方式存在一些缺陷, 在一些特定条件下会出现无图像现象, 为解决存在的问题, 对原有单纯太阳能供电系统进行改造, 采用风力发电机与太阳能电池互补供电方式, 解决供电不足问题。

风光互补在基站应用 篇8

1 风光互补发电系统的介绍

风光互补发电系统, 是新型独立供电系统, 其供电容量可根据实际需求进行改变, 可广泛地使用于水利建设的各个领域。风光互补发电系统是采用风力发电与太阳能发电相结合的方式, 而水利工程所在的地方往往有着十分丰富的光能及风能资源。例如海边、海上、山上等等。风力发电就是通过自然风使风力发电机旋转, 使风能转换为电能。太阳能发电就是通过太阳能板吸收太阳光, 使光能转换为电能。

一般的供电系统只是采用风力发电或者太阳能发电其中的一种。而其各自都有着明显的缺陷, 比如太阳能发电十分依赖阳光, 一旦遇到阴天及雨天就无法正常供电;而风力发电则受到风向、风力变化的影响较大, 且传统的小型水平轴风力发电机更受到使用寿命的困扰。

随着科技的进步, 为了更好地利用风能及太阳能, 风光互补发电系统应运而生, 它将风力发电和太阳能发电有机地结合在一起, 取长补短、相互合作, 通过蓄电池的储存, 持续稳定地提供电能, 大大地解决了水利工程中的电力供应问题。特别是小型风光互补发电系统的应用面更是广泛。为了解决小型水平轴风力发电机的问题, 垂直轴风力发电机的出现, 更加体现出科技的进步和发展。垂直轴风力发电机同时解决了风向及风力大小变化问题, 由于叶片转轴是垂直于地面, 使其就可以接受各个方向的来风;而内外叶片的结构则可以很好地解决风力大小的问题。至于小型水平轴风力发电机的寿命问题, 垂直轴风力发电机由于利用风力的方式改变, 使它的寿命大大长于水平轴的风力发电机。

垂直轴风力发电机与太阳能发电的结合, 可以二十四小时全天候地提供电力保障, 阳光充足时, 太阳能发电为主要电能来源;而在阴天及雨天, 风力发电则成为了发电主力, 因此风光互补发电系统可以很好地解决水利工程及其建设过程中的供电问题。

垂直风力发电机可参考:

2 水利工程中的应用

风光互补发电系统的容量可大可小, 可以与其他系统结合, 应用于不同的领域之中。不仅可以成为水利工程的各项设备设施, 还可以在水利工程的建设过程中提供电力保障, 以下就举几个实际应用的例子。

2.1 水库环形堤坝的照明

一般水库的环形堤坝长度较长, 并且部分甚至大部分处于水中, 堤坝道路的照明问题就随之而来。如果采用传统的电缆方式, 则需要花费大量的电缆及辅助设施, 人力花费也十分巨大。风光互补路灯则可以很好地解决这个问题。风光互补路灯由风力发电机、太阳能板、控制器、蓄电池、控制器及灯杆组成, 每个路灯都是独立工作, 偶尔的故障或者检修也不会影响其他路灯的工作。通过控制器可自行设定亮灯时间, 甚至风光互补路灯可以自动根据光线亮暗自行开启或关闭照明。

2.2 水上工作的供电

水上工作主要包括船和水上平台, 现在大部分都是采用柴油发电机进行发电, 如果遇到特殊情况, 电力供应往往就会出现问题。但采用风光互补系统提供电力的话, 则可以全天候的提供电力保障, 大大加强了水上作业的安全性和持续性。在水利工程的建设过程中, 都会使用各种功能的船, 在船上安装风光互补发电系统, 不但可以为船上的仪器设备及相关的用电提供充足的电力保障, 同时也节省了柴油的使用, 使珍贵的柴油可以全部用于发电机的运转。

2.3 水利监测的应用

随着大数据时代的到来, 越来越多的数据需要我们去采集、去收集, 在水利上许多的数据都依靠人去进行采集, 往往费时费力。有了风光互补系统提供电能后, 可以在许多地方设立固定无人监测点, 通过无线发送数据, 可以实时采集到我们所需要的数据。通过大量的数据积累, 可以更为深入地研究各项水利问题, 为水利的发展提供最坚实的基础。

3 风光互补发电系统的不足

虽然风光互补发电系统有着十分良好的应用, 但是其不足之处也十分明显。通过风能和太阳能所转换而来的电能, 需要通过蓄电池的储存才能保存下来, 如果用电量稍大的话, 其所需蓄电池的数量也会随之变大, 大量的蓄电池只能作为固定使用, 其移动性较差。虽然在水利工程中对其移动性的要求很低, 但如果其移动性增强就可以应用到其他领域了。

不过电能的储存问题一直是困扰我们的一个大问题, 目前的科技无法进行解决, 希望不远的将来, 我们能够找到便捷有效的电能储存方法。