风光互补发电系统在移动通信中的工程应用

1 风光互补发电系统应用目的

随着我国经济的快速发展, 人们对即时通信的需求也迅速膨胀起来。虽然近几年移动通信行业的建设力度不断加大, 似乎仍然无法满足国民对此的强烈需求。为此中国电信、中国移动和中国联通先后提出了“村村通工程”等网络建设计划。

随着移动通信建设的不断展开和深入, 我们发现业主的协调和稳定的电力供应已经逐渐上升为移动通信建设中的主要课题。传统的设备电力均采用就近的市电或农电, 甚至各小电站的电力, 有以下几个问题:部分电力沿线的业主协调相对较困难或时间较长或成本较高, 有的甚至无法协调。阻碍了工程建设;部分地区电力部门协调较麻烦, 有的时间比较长, 耽误了工期;部分农电不稳定, 电压变化幅度比较大, 通信设备损耗比较严重, 甚至烧坏设备, 有的地方还经常停电, 导致该地区经常接到投诉;部分地区建设部门交电费都是一件麻烦事, 有的甚至要安排一名综合员专门负责此类事务。

2 风光互补供电方式的提出和实践

近几年, 开始应用风光互补供电的方式, 为移动通信的建设增加了一个新的电力选择。通过对太阳能板、风力发电机和蓄电池的有效组合为设备提供电力, 这种配置方式为各运营商解决了一系列头疼的问题。有以下几个特点。

由于这种站点一般采用直流设备, 电力来源可靠稳定, 所以设备极少需要维护, 大大延长了设备寿命;建设周期短, 减少了协调电力部门和沿线业主的环节, 一般这种类型的站点在3天左右即可完成建设开通, 十分迅速;抵抗连续阴雨天的能力明显增强;由于蓄电池有持续的电力补充, 不象断续的太阳能单一供电, 所以, 蓄电池可相应减少;由于风力发电的增加, 使得太阳能电池板可适当减少, 从整体上看, 在成本不便的情况下, 抵御恶劣天气的能力明显增强。

下面通过两个实验来分析论证风光互补系统在移动通信工程建设中的作用:

实验1:

自然环境:XX省XX市XX村, 年平均风速2.0米/秒

实验时间:2009年4月

配置:用电设备, 100W/24V直放站一台;蓄电池组:600Ah/24V;风力发电机:350W一台

实验原理和方法:

此蓄电池组满电时, 在没有外加补充的情况下可以供设备不间断工作的时间为:600Ah*24V/100W=144小时 (蓄电池容量为实际工作容量, 已经扣除保护电量和放电深度) ;

用满电的蓄电池组结合350W风力发电机给设备供电, 通过记录设备实际工作时间 (控制器对蓄电池的保护电压为21.6V) 来计算风力发电机为设备提供的电能。

实验结果:设备正常运转了310小时才低电压告警, 并停止工作。

分析:在310小时的实验过程中, 风机为设备提供的电能为10 0W* (310-14 4) =16600W。

通过上面的实验我们可以看出, 风力发电机在整个过程中起到了明显的作用。实验时间为XX省的春季, 风雨较多, 在实验过程中有7天是没有太阳的, 所以风力发电机发挥了明显的作用, 而在该季节正是太阳能单一供电站点最容易因连续阴雨天断电的季节。

实验2:

自然环境:XX岛, 常有台风在附近登陆

实验时间:2009年7月

实验目的:考察风力发电机在抵抗强风时的能力

实验配置:通信设备, 420W/220V+风力发电机, 1000W+太阳能板若干, 蓄电池若干

实验方法和原理:7月正是东南沿海台风活动频繁的季节, 通过大风天气对风机动作的观察和台风过后风机的损坏情况, 判断风机的抗大风技术, 及其能力。

实验过程和结果:经观察, 在大约6、7级风的时候, 尾翼保持在风向上, 风机机头和叶轮开始偏转, 随着风力不断加大, 其叶轮的迎风面积越来越小。台风过后观察风机 (此次台风中心风力达14级, 约40米/秒, 该站点经历的风速最大达到11级, 35米/秒左右) , 有一片叶子有约10厘米左右破损, 并且尾翼缺失。

风机厂家将“摆头”灵敏度重新调整后, 在7月底的一次台风 (与上次规模相似) 过后, 再次上岛观察, 没有发现破损迹象。而且经历了后来的两次台风亦没有明显破损。

结论和分析:该风机在经历强风时, 机头主动偏转, 避开主风向, 减小受力面积, 保护了风机不受破坏。第一次由于对风力估计不足, 将“摆头”灵敏度放的太小, 所以出现破损, 后将灵敏度调高就解决了这个问题。

3 经验共享

由于风光互补发电受自然环境和地理环境的影响比较大, 所以在工程设计中大家需要特别注意气象资料的取得和实际地形的考察。在这里有几条经验供大家参考:

取得第一手的气象资料, 越精确越好最好是到最近的观测站取得资料。资料的内容主要包括:年平均风速、每月平均风速、年平均日照时数、连续阴雨天的最大值、连续风力小于3级的最大时间等。

气象资料进行分析。一般年平均风速大于2.3, 就可以进行正常设计;当该地区的年平均风速小于2.3时, 则要观察是否在某几个月风速较大, 在2.3左右或高于2.3在小于2.0的几个月中日照时间是否比较长, 能否形成互补, 如果能, 则可以进行针对性的设计。如果以上条件均不符合, 则不适合做这种类型的工程设计。

选择站址的时候需要注意, 最好是将站点建在制高点或迎风坡上。因为我国的风向大都是东南-西北走向的, 所以最好这两个方向没有明显的阻挡。

风力发电和太阳能发电是清洁的可再生能源, 符合全世界发展的方向。风光互补可以解决通信工程中的一些实际问题, 但在其应用中或许还有很多我们没有发现的问题, 我们不妨多多尝试, 发现并解决问题。并希望风光互补发电系统一天可以在通信工程的建设中放出光芒。

摘要：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。

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