基站风光柴互补供电方案样本

风电技术经过几十年的发展,技术成熟。我国通过“送电到乡”和“西部新能源行动”等工程,采用新能源供电方式,解决了一大批无电地区的用电问题。风力发电机组的运输、安装方便,而很多通信基站的选址具有地势高、风力资源非常好的特点,因此风力发电机比较适合作为偏远地区、海岛等的基站电源。目前国内外通信基站普遍采用的有风能、风光互补、风光柴互补等供电方式。

中国移动/电信/XX分公司 风光柴互补供电系统技术方案

风电技术经过几十年的发展,技术成熟。我国通过“送电到乡”和“西部新能源行动”等工程,采用新能源供电方式,解决了一大批无电地区的用电问题。风力发电机组的运输、安装方便,而很多通信基站的选址具有地势高、风力资源非常好的特点,因此风力发电机比较适合作为偏远地区、海岛等的基站电源。目前国内外通信基站普遍采用的有风能、风光互补、风光柴互补等供电方式。

目 录

一 通信基站供电.................................................................................................................................................. - 3 -

1.1 通信供电现状 ......................................................................................................................................... - 3 - 1.2 技术可行性和效益 ................................................................................................................................ - 3 - 1.3 供电方式................................................................................................................................................... - 3 - 二 系统设计 ............................................................................................................................................................. - 4 -

2.1站点信息.................................................................................................................................................... - 4 - 2.2系统配置.................................................................................................................................................... - 5 - 2.3系统组成原理 .......................................................................................................................................... - 7 - 三 产品简介 ............................................................................................................................................................. - 7 -

3.1风力机 ........................................................................................................................................................ - 7 - 3.2 控制器 ....................................................................................................................................................... - 8 - 3.3选型 ......................................................................................................................................................... - 10 - 四 典型案例 .......................................................................................................................................................... - 10 - 五 总结.................................................................................................................................................................... - 12 - 附录1. 风力发电简介........................................................................................................................................ - 14 -

风资源分布图............................................................................................................................................... - 14 - 附录2. 光伏组件的安装角 .............................................................................................................................. - 15 - 附录3. 公司简介 ................................................................................................................. 错误！未定义书签。

公司主要产品............................................................................................................... 错误！未定义书签。 质量保证体系............................................................................................................... 错误！未定义书签。 知识产权/科研项目 ................................................................................................... 错误！未定义书签。 服务维修 ........................................................................................................................ 错误！未定义书签。

风电技术经过几十年的发展,技术成熟。我国通过“送电到乡”和“西部新能源行动”等工程,采用新能源供电方式,解决了一大批无电地区的用电问题。风力发电机组的运输、安装方便,而很多通信基站的选址具有地势高、风力资源非常好的特点,因此风力发电机比较适合作为偏远地区、海岛等的基站电源。目前国内外通信基站普遍采用的有风能、风光互补、风光柴互补等供电方式。

一 通信基站供电

1.1 通信供电现状

通信的快速发展要求有更广的网络覆盖，同时也要求提供可靠、稳定电力供应。但我国地域辽阔、地形复杂，电网覆盖远远不能满足通信设备的电力供应要求，即使覆盖的地区很多也是农网或小水电供电方式，电力供应很不稳定，而且线路的维护成本很高。因此无电地区通信电源普遍采用柴油机或光伏供电：但柴油机的长期运行和维护成本都高；而光伏发电一次性投入高、占地面积大、发电受气雾树叶遮盖组件等影响严重、并且低温运行效果非常差。 1.2 技术可行性和效益

风电技术经过几十年的发展，技术成熟。我国通过“送电到乡”和“西部新能源行动”等工程，采用新能源供电方式，解决了一大批无电地区的用电问题。

风力发电机组的运输、安装方便，而很多通信基站的选址具有地势高、风力资源非常好的特点，因此风力发电机比较适合作为偏远地区、海岛等的基站电源。目前国内外通信基站普遍采用的有风能、风光互补、风光柴互补等供电方式。大量成功运行的案例表明，利用可再生能源用于基站电力供应是完全可行的。

光伏组件生产需要消耗大量资源，同时排放出大量有害物质，是一个高耗能、重污染的生产过程。而风力发电对大气、水体、陆地均无污染，风电的使用节约了不可再生的煤炭或石油、天然气资源，对于减少大气污染排放、保护环境具有明显的社会效益和环境效益。相比光伏发电，风力发电可以大大降低发电系统初期投入成本，可以有效减少因柴油发电、光伏组件生产过程等排放的各类污染物，更带来很好的经济效益。 1.3 供电方式

典型供电方式有风能供电系统、风光互补供电系统、风/光/柴/农电互补供电系统。 （1）风能供电系统

在风资源丰富的地区，配置合理的风能独立供电系统就可以为设备提供充足的电力供应。 （2）风光互补供电系统

由于很多地区风光资源具有很好的互补性，白天风小光照好、晚上风大无光照，夏天光照好、春秋冬季风好，采用风光互补供电系统可以为设备提供充足的电力供应。 （3）风/光/柴/农电互补供电系统

在风能供电系统或风光互补供电系统中，为了保证在风光资源欠缺时保证设备的电力供应，采用风柴互补或风光柴互补的方式，使用柴油发电机或农电作为供电系统的后备电源，保证通信设备供电稳定性。

风电技术经过几十年的发展,技术成熟。我国通过“送电到乡”和“西部新能源行动”等工程,采用新能源供电方式,解决了一大批无电地区的用电问题。风力发电机组的运输、安装方便,而很多通信基站的选址具有地势高、风力资源非常好的特点,因此风力发电机比较适合作为偏远地区、海岛等的基站电源。目前国内外通信基站普遍采用的有风能、风光互补、风光柴互补等供电方式。

通用的供电系统组成如下图所示，风力发电机、光伏组件和柴油发电机作为供电来源，是否都需要具体根据安装地点风光资源、负载等情况综合后确定。

图1 通用供电系统

二 系统设计

2.1站点信息

风光发电系统的发电量完全取决于安装地点的实际自然资源情况：平均风速越高，风力发电机的发电量越多，需要的风力发电机台数越少；反之平均风速越低，风力发电机的发电量越少，则所需的风力发电机数量越多。日有效光照时间越长（我国各地日有效光照时间通常在3.5-4小时左右，该时间不是通常意义上的有阳光时间），太阳能发电越多；反之有效光照时间越短，则太阳能发电越少。

下述计算中在没有实际风光数据的情况下，假设平均风速约5m/s，平均有效日照时间4小时，若实际风速或有效日照时间有偏差，则风机、光伏发电量会相应变化，此方案仅供参考。

基站信息如下：

风电技术经过几十年的发展,技术成熟。我国通过“送电到乡”和“西部新能源行动”等工程,采用新能源供电方式,解决了一大批无电地区的用电问题。风力发电机组的运输、安装方便,而很多通信基站的选址具有地势高、风力资源非常好的特点,因此风力发电机比较适合作为偏远地区、海岛等的基站电源。目前国内外通信基站普遍采用的有风能、风光互补、风光柴互补等供电方式。

2.2系统配置

1、日用电量和发电量需求

总功率580W，直流48V，全天工作每天耗电量约为： E1=20A*48V*24H=23.04kWh，即23度电。

发电系统的效率按照75％计算，则等效所需的系统发电量约为28.75 度。 2、蓄电池选择

本系统设计为48V系统。蓄电池采用单节2V，所以蓄电池一组串联节数=48V/2V=24节，取一组24节。

按使用电量无风无光3天 放电深度50％计算蓄电池容量， 蓄电池总的容量=(23.04kWh*3天/0.50)/48V=2875Ah。 蓄电池采1500Ah,所以蓄电池并联组数=2875Ah/1500Ah=2组。 实际蓄电池总数=并联组数*串联节数=2*24=48节。 3、设计

本站点风资源丰富，采用风能供电；

本站点风资源丰富，采用风柴互补的方式供电，在风光资源都不足的时候利用柴油机作为后备电源；

风电技术经过几十年的发展,技术成熟。我国通过“送电到乡”和“西部新能源行动”等工程,采用新能源供电方式,解决了一大批无电地区的用电问题。风力发电机组的运输、安装方便,而很多通信基站的选址具有地势高、风力资源非常好的特点,因此风力发电机比较适合作为偏远地区、海岛等的基站电源。目前国内外通信基站普遍采用的有风能、风光互补、风光柴互补等供电方式。

本站点风光资源较好，采用风光互补对设备进行供电（通常风光的配置比例通常按照风:光＝8:2 或7:3 或6:4或5:5进行配置，降低单纯建设光伏发电系统的成本。本设计按照风:光＝6:4 进行配置。配比过低就不要写了）

本站点风光资源较好，采用风光柴互补方式对设备进行供电，通常风光的配置比例通常按照风:光＝8:2 或7:3 或6:4或5:5进行配置，采用柴油机作为部分电源，大幅度降低光伏发电系统的成本。

根据移动指导意见（非移动公司则根据我公司基站项目经验），日总发电量在负载日用电量的两倍左右。由于系统有后备电源，本系统可以适当降低系统的发电量。

本方案中采用本公司XXX台XXX kW风力发电机配上XXX kWp光伏组件的方式对系统供电。 (1) 风力机

采用本公司5kW风力发电机，有效风速：5m/s，风机输出功率0.55kW，每台日发电量为0.55*24=13.2kWh,日发电量=15.84kWh；

考虑不但满足负载用电，还需给蓄电池充电，我们配置3台5kW风力机。风力机日总发电量=15.84kWh*3台=47.5kWh； (2) 光伏组件

考虑安装地点的地形不平，多沙石，且光伏板造价高，光伏组件初步取1.98kWp。 考虑蓄电池电压，选24V的光伏组件，光伏片数=220/24=9,取9片，功率110Wp, 一组功率0.99kWp,用两组共18片 (占地20平米)。

则光伏每天发电量为0.99*2kWp *4.6h= 9.1kWh。

在满足风光资源条件下，日总发电量=47.5kWh+9.1Wh=56.6kWh，风机和光伏输出发电量约用电量的2倍，符合设计要求。 (3) 风光互补控制系统

采用本公司GK系列风光互补控制系统1套。控制机柜1套。

控制系统内含3个GK48-W100/5风能模块，1个GK48-S100/5太阳能模块。

风电技术经过几十年的发展,技术成熟。我国通过“送电到乡”和“西部新能源行动”等工程,采用新能源供电方式,解决了一大批无电地区的用电问题。风力发电机组的运输、安装方便,而很多通信基站的选址具有地势高、风力资源非常好的特点,因此风力发电机比较适合作为偏远地区、海岛等的基站电源。目前国内外通信基站普遍采用的有风能、风光互补、风光柴互补等供电方式。

2.3系统组成原理

风光互补控制系统

图2 风光互补系统原理图

三 产品简介

3.1风力机

1、风力发电机的主要性能参数如下：

2、我公司风力发电机主要特点

(1) 高效率：同等风速下对比国外风机发电量高出30%以上，风机最重要的要看同等风速下的发电而不是额定功率。专门开发了低风速风力发电机，2kW风机额定风速只有8米/秒。风机具有极低的切入点，3米/秒风发电。 （2）高品质

优质的材料：主轴和尾削轴都采用不锈钢材料，防腐防锈性能好。

高性能翼型：采用木芯外粘玻璃纤维，使之耐气候、寿命长、阻尼性能高、动态特性好。 专业的设计：采用GH Bladed风机专业对系统进行计算和验证。 (3) 多重保护

风电技术经过几十年的发展,技术成熟。我国通过“送电到乡”和“西部新能源行动”等工程,采用新能源供电方式,解决了一大批无电地区的用电问题。风力发电机组的运输、安装方便,而很多通信基站的选址具有地势高、风力资源非常好的特点,因此风力发电机比较适合作为偏远地区、海岛等的基站电源。目前国内外通信基站普遍采用的有风能、风光互补、风光柴互补等供电方式。

加载调速：先进的高频PWM控制，有效地减小风机的振动，延长机组的使用寿命。 自动侧偏：采用风轮侧偏式调速，风速过大时风轮侧偏，以机械方式保护机组。 风叶失速控制：叶片中部翼型失速角度小，大风风轮提前进入失速状态。

3、风力发电机种类

我公司提供多种形式的风力发电机，满足不同客户和安装环境的需要，如下图依次为斜拉杆式、斜拉索式、独杆式风力发电机。

图3 斜拉杆式、斜拉索式、独杆式风力发电机

3.2 控制器

1、GK48控制器主要技术参数

风电技术经过几十年的发展,技术成熟。我国通过“送电到乡”和“西部新能源行动”等工程,采用新能源供电方式,解决了一大批无电地区的用电问题。风力发电机组的运输、安装方便,而很多通信基站的选址具有地势高、风力资源非常好的特点,因此风力发电机比较适合作为偏远地区、海岛等的基站电源。目前国内外通信基站普遍采用的有风能、风光互补、风光柴互补等供电方式。

2、控制器特点

和常规控制器相比，我公司研发的基站专用GK系列风机控制电源具备以下特点：

3、控制器形式

我公司提供多种标准控制器，满足户内、户外不同安装地点的安装条件。

图4 6U控制器、户外控制器、标准控制柜

风电技术经过几十年的发展,技术成熟。我国通过“送电到乡”和“西部新能源行动”等工程,采用新能源供电方式,解决了一大批无电地区的用电问题。风力发电机组的运输、安装方便,而很多通信基站的选址具有地势高、风力资源非常好的特点,因此风力发电机比较适合作为偏远地区、海岛等的基站电源。目前国内外通信基站普遍采用的有风能、风光互补、风光柴互补等供电方式。

3.3选型

主要设备选型如下表所示，请以最终合同内容为准。

四 典型案例

1、案例1—风光农电柴互补供电方式

四川移动凉山公司某室内基站，有农电但不稳定经常长时间的断电，用柴油机后备，年平均风速大于5米/秒。该基站直流48V负载约800W，负责周围5个基站信号传输，无交流设备。

采用风光农电柴互补供电方式，不足时依次自动启动农电和柴油机，主要配置如下表。 风光农电柴互补系统主要配置表： 运行比较：

风电技术经过几十年的发展,技术成熟。我国通过“送电到乡”和“西部新能源行动”等工程,采用新能源供电方式,解决了一大批无电地区的用电问题。风力发电机组的运输、安装方便,而很多通信基站的选址具有地势高、风力资源非常好的特点,因此风力发电机比较适合作为偏远地区、海岛等的基站电源。目前国内外通信基站普遍采用的有风能、风光互补、风光柴互补等供电方式。

原来基站农电不稳设备不能正常工作需用柴油机做后备，但由于站点地处偏远，受恶劣天气柴油供给困难，设备不能正常供电。

使用风光农电柴机互补供电系统后，系统供电可靠、运行稳定，年节约用电7000多度电，节约的电将减少共37.5吨煤炭的燃烧，可减少排放约96吨CO2。该系统的成功运行表明风资源丰富地区市电不稳或有柴油机做后备电源采用风光互补方式时，可以减小光伏容量配置，以最优的投入保证系统的正常运行。

2、案例2—风柴互补供电方式

四川移动凉山公司瓦吉木基站，该站是老站，远离电网、地处山顶，因线路偷盗等原因投入维护成本大、设备用电无法保证，原来只依靠柴油机进行供电，风资源很好，年平均风速约7米/秒。基站有交流和直流设备，交流负载容量较大，直流48V设备电源通过交流屏提供。该基站交流负载19kW。采用风柴互补供电方式，系统主要配置如下表。

风柴系统主要配置表：

运行比较：原来系统只依靠柴油机进行供电，柴油和运输等成本很高并受恶劣天气影响。

系统运行近2年，柴油机只次数2次，从实际运行反馈，该系统在-20℃以下、大雾、10级以上大风等恶劣气候环境中运行稳定。

按每千瓦时平均耗煤330克计算，15年

节约的300万度电将减少1050吨煤炭的燃烧，可减少排放约2700吨CO2、22.5多吨SO2和

风电技术经过几十年的发展,技术成熟。我国通过“送电到乡”和“西部新能源行动”等工程,采用新能源供电方式,解决了一大批无电地区的用电问题。风力发电机组的运输、安装方便,而很多通信基站的选址具有地势高、风力资源非常好的特点,因此风力发电机比较适合作为偏远地区、海岛等的基站电源。目前国内外通信基站普遍采用的有风能、风光互补、风光柴互补等供电方式。

262.5吨的灰渣以及相应的处理费用，节能减排作用显著。该系统的成功运行也表明风资源丰富的地区，采用风柴互补的方式就可以保证系统稳定、可靠运行。 3、案例3—风电独立供电方式

上海电信九段沙基站，位于崇明岛。该基站先期负载约800W。采用纯风能供电系统，主要配置如下表。

纯风能供电系统主要配置表

该站点位于海岛上，无电网，站点属于滩涂地区，地基施工困难，投入至今已有2年。该系统解决了基站的供电问题，客户反映自装机使用后经历了“罗莎”台风，经测试最高风速达到40m/s，系统正常运行，未出故障。

该站点风机不仅经受了台风考验，也经受了防盐雾等考验。

4、案例4—风光互补供电方式

山东网通某站点，年平均风速约6.5米/秒。该基站先期直流48V负载约800W。采用风光互补配置，没有市电引入，要考虑将来扩容，主要配置如下表。

风光互补系统主要配置表

该项目投入至今已有2年，运行正常，表明在风光资源丰富的地区可以全部使用新能源。

五 总结

目前在多个基站和直放站中使用了风光互补控制电源，投入使用的系统运行稳定，取得了很好的经济、社会和环境效益。

风电技术经过几十年的发展,技术成熟。我国通过“送电到乡”和“西部新能源行动”等工程,采用新能源供电方式,解决了一大批无电地区的用电问题。风力发电机组的运输、安装方便,而很多通信基站的选址具有地势高、风力资源非常好的特点,因此风力发电机比较适合作为偏远地区、海岛等的基站电源。目前国内外通信基站普遍采用的有风能、风光互补、风光柴互补等供电方式。

风力发电是当前技术应用最成熟、发电成本最低的可再生能源，在国外已经大规模使用多年。根据在基站多年的运行情况，风力发电可以大规模推广应用，尤其适合在偏远地区、市电不稳地区或维护成本高等站点应用，相信风力发电这一绿色清洁能源作为基站的重要供电电源可以发挥更大作用。

根据用户提供的资料，本方案对风/光互补供电系统进行了分析计算，并提供了具体的供电方案。本方案的设计遵循颁布的国家标准和相关政策、规定及技术标准，工作中得到客户的大力支持，特此感谢。

风电技术经过几十年的发展,技术成熟。我国通过“送电到乡”和“西部新能源行动”等工程,采用新能源供电方式,解决了一大批无电地区的用电问题。风力发电机组的运输、安装方便,而很多通信基站的选址具有地势高、风力资源非常好的特点,因此风力发电机比较适合作为偏远地区、海岛等的基站电源。目前国内外通信基站普遍采用的有风能、风光互补、风光柴互补等供电方式。

附录1. 风力发电简介

风能是太阳能在地球表面的一种表现形式，由于地球表面的不同形态对太阳光照的吸热系数不同，在地球表面形成温差，从而引起大气对流运动产生了风能。风能是取之不竭用之不尽的一种能源。我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，其中，陆地上风能储量约2.53亿kW（陆地上离地10m高度资料计算），海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW，共计10亿kW。但是在一些地区由于湖泊和特殊地形的影响，虽然风功率密度较低，风能也较丰富。

风力发电机多为水平轴式，根据安装形式分独杆、拉索、拉杆式风机。拉索式水平轴风力发电机组结构如下图所示。风力发电机包括叶片、轮毂（与叶片合称风轮）、发电机、齿轮箱、偏航系统（尾舵）、制动系统、润滑系统、塔架、控制系统（控制器、蓄电池、逆变器）等。其工作原理是：当风流过叶片时，由于空气动力的效应带动风轮转动，实现风能向机械能的转换，旋转的风轮通过传动系统驱动发电机旋转，并在控制系统的作用下实现发电能的输出，完成机械能向电能的转换，这就是风力发电机将风能转换成电能的原理。

风资源分布图

风电技术经过几十年的发展,技术成熟。我国通过“送电到乡”和“西部新能源行动”等工程,采用新能源供电方式,解决了一大批无电地区的用电问题。风力发电机组的运输、安装方便,而很多通信基站的选址具有地势高、风力资源非常好的特点,因此风力发电机比较适合作为偏远地区、海岛等的基站电源。目前国内外通信基站普遍采用的有风能、风光互补、风光柴互补等供电方式。

附录2. 光伏组件的安装角

光伏组件的安装位置应保证在日照所有时间内，没有任何物体或阴影遮蔽，光伏组件的安装必须考虑安装的方位角和倾斜角。

1、方位角

光伏组件的方位角是指组件的垂直面与正南方向的夹角（向东偏设定为负角度，向西偏设定为正角度）。一般情况下，组件朝向正南（即组件垂直面与正南的夹角为0°）时，组件发电量是最大的。在偏离正南（北半球）30°度时，组件的发电量将减少约10％～15％；在偏离正南（北半球）60°时，组件的发电量将减少约20％～30％。 2、倾斜角

光伏组件的倾斜角是指组件平面与水平地面的夹角， 光伏组件的安装角度应按照全国主要城市的年平均日照时间及最佳安装倾角表安装，参照下表：

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