九折龙基站风光互补供电系统项目实施方案

九折龙基站风光互补供电系统项目实施方案 东方山鼎新能源

九折龙基站风光互补供电系统

项目实施方案

九折龙基站风光互补供电系统项目实施方案 东方山鼎新能源

目 录

一、 公司介绍 ........................................................ 1 二、 风光互补能源简介 ................................................. 1 三、通信基站供电系统应用背景 ........................................... 1 四、东方山鼎风光互补供电系统简介 ....................................... 2 4.1 东方山鼎风光互补供电系统 ............................................. 2 4.2 东方山鼎风光互补供电系统模块介绍 ..................................... 3 4.2.1 太阳能光伏电池板组件模块 ............................................ 3 4.2.2 风力发电机模块 ...................................................... 4 4.2.3 智能控制柜模块 ...................................................... 5 4.2.4 蓄电池组件模块 ...................................................... 6 4.2.5 监控系统模块 ........................................................ 7 4.2.6 风光互补供电系统技术特点 ............................................ 7 五、九折龙基站风光互补供电系统项目方案设计 ............................... 7

5.1 系统应用地点风光资源条件 .............................................. 8 5.2 基站设备及用电量需求 .................................................. 8 5.3 风光互补供电系统主要配置 .............................................. 8 5.4 风光互补供电系统配置说明 .............................................. 8 5.5 基站风光互补供电系统方案设计图 ........................................ 8 5.6 方案设计说明 ......................................................... 10 5.7 基站风光互补供电系统经济节能性分析 ................................... 11

九折龙基站风光互补供电系统项目实施方案 东方山鼎新能源

一、公司介绍

北京东方山鼎新能源科技有限公司是一家以节能减排、低碳环保为宗旨，从事清洁能源领域技术开发、生产制造、销售为一体的高新技术企业。公司致力于为用户提供零电费、零排放的节能环保产品。努力倡导并推广绿色能源，打造新能源行业的一流品牌，争做世界领先能源的开拓者。同时为贯彻国家实行节能环保，可持续发展型社会的号召，采用风力和太阳能互补产生的清洁电能代替传统的市电，以实现节能减排的目的。

东方山鼎科技拥有一批实力雄厚的国家级研发团队，并与北京航空航天大学联合成立了“离网型风光互补工程研发中心”。公司现有员工90%以上为本科生及其以上学历，其中硕士生占30%，博士生占10%。东方山鼎科技不断专注于开发环保、节能领域的成套设备，并提供一系列的新能源解决方案，在民用独立供电系统、风光互补道路照明系统、通讯基站风光互补系统积累了丰富的经验。公司同时引进企业管理、市场营销等专业方面的人才，形成强有利的工作团队，为客户提供专业化的服务。

东方山鼎科技致力于创建资源节约型社会，引领绿色环境潮流，创造无处不在的低碳生活空间。我们积极履行对社会和环境的责任，呵护绿色地球，提供绿色能源，让能源技术达到该领域的“鼎”峰，做新能源领域的领航者，让人类生活更加绚丽美好。

二、风光互补能源简介

能源是人类社会生存与发展的物质基础，更是国民经济发展的基础。由于无限制的开采煤炭、石油、天然气等化石能源，造成了全球性的环境污染和生态破坏，对人类的生存和发展构成了威胁。为了人类社会经济能够平稳发展，人类迫切需要寻找其他可替代的能源资源。

风能、太阳能都是来自大自然的一种清洁能源，并且都属于取之不尽、用之不竭的可再生能源。利用相应的技术，风能、太阳能都可以转化为电能，这两种能源产生的电能进行整合后称为风光互补能源。

风能和太阳能具有天然的互补性，白天日照强，太阳能丰富，晚上风多，风能充足，夏日和冬日风能和太阳能也有很好的互补效果，风能和太阳能互补的这个特点使它能成为持续稳定供电的电源。

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三、通信基站供电系统应用背景

近年来，随着我国通信事业的飞速发展，众多通信运营商不断加大对硬件设施的投入。其主要表现为增加通信基站，扩大通信覆盖范围。为了能达到更广的通信网络覆盖率，通信基站需要提供一套可靠、稳定且经济性较好的电源供应系统，以保障通信设备的正常运行。

电源作为通信系统的“心脏”，是通信网络建设的坚实基础和根本保障。目前可供通信基站使用的电源种类主要包括市电、柴油、汽油及燃气轮发电机、风能发电、太阳能光伏供电、风光互补供电等。

据调查，目前我国通信基站的数目早已超过60万个，仅基站的年耗电量就已超过80亿KW·h。如果考虑配套的空调、电源和传输等设备，耗电量还将大幅增长。通信基站选用市电、柴油、汽油及燃气轮机作为供电系统，一方面给运营商带来了较大的运营成本，同时也给环境带来了巨大污染。顺应国家节能减排的战略策略，提升通信基站的节能环保性能，改变基站现有的供电方式，建设绿色通信基站，逐渐成为了一个不可忽视的重要问题。

通信基站风光互补发电系统是独立的供电系统。从经济性上来考虑，风光互补发电系统就地取用风能与太阳能发电，发电过程是利用自然资源，节省了运营商使用市电的费用。另一方面，对于海岛、山区等远离电网的偏远地区的基站来说，风光互补发电系统可以可靠独立的为基站供电，而不需要市电的接入，为运营商节省了市电接入而架杆铺线的巨大成本。从运行可靠性上来考虑，风光互补发电系统也有着巨大的优势。风能与光能在自然界中本身就具有很好的互补性。天气晴朗时太阳能资源好，阴雨天气时风能资源好；白天太阳能资源好、夜晚风能资源好；夏天太阳能资源好，冬天风能资源好。这保证了风光互补发电系统能够在大多数时间内都可以向外发电，极大地减小了系统因为天气原因而供电不足的可能性，增强了系统供电的连续性、稳定性和可靠性。并且相对于单一的风能或太阳能发电系统，有效的减少了备用蓄电池组配置的容量，从而进一步降低了运营商的建设成本。

四、东方山鼎风光互补供电系统简介

4.1 东方山鼎风光互补供电系统

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东方山鼎风光互补供电系统利用先进的太阳能方阵和风力发电机控制技术，通过智能控制柜将太阳能电池组件产生的直流电与风力发电机组产生的交流电整流，然后一部分转化成交流电供负载使用，另一部分将电能存储到蓄电池组中。当阳光或风能不足时, 蓄电池的电能通过控制柜的智能管理转化为交流电供负载使用。当蓄电池的容量不足以给负载供电时，则由智能控制柜感应到信号后直接切换到市电供电，保证了系统供电的连续性，其基本原理如图1所示。

在已有市电供电的通信基站基础上配置风光互补发电系统，一方面可以减少蓄电池的容量，节省系统费用的投入，同时也基本上替代了市电供电的功能，节约了通信基站的电费开支。

图1.风光互补供电系统原理图

4.2 东方山鼎风光互补供电系统模块介绍

4.2.1太阳能光伏电池板组件模块

太阳能光伏电池板组件是由大量的太阳能电池通过串、并联的形式构成太阳能电池光伏组件方阵。光伏方阵将太阳能通过光伏效应转换成直流电为各部分负载供电。

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本组件模块采用多晶硅材料，其转换效率为12%-15%，并用高强度、透光性能强的太阳能专用钢化玻璃以及高性能、耐紫外线辐射的专用密封材料层压而成，能在冰雪、温度剧变的恶劣环境下使用，且使用寿命长。太阳能光伏电池板组件如图2所示。

图2. 多晶硅太阳能光伏电池板图

4.2.2风力发电机模块

风力发电机是由风轮将风能通过空气动力学原理转换成机械能，驱动永磁同步发电机输出与风速成一定关系的交流电，经整流变成直流电为各部分负载供电。风力发电机的结构主要包括桨叶、永磁同步发电机、对风机构等。整机如图3所示，外观优美，运行可靠，发电效率高，使用寿命长。其各部件的特点有： 1) 桨叶：起动风速低，结构强度高，能保证在高转速下安全运行。优选高升阻

比翼型，兼顾宽尖速比和降噪音进行气动优化设计，气动效率高，噪音低。 2) 发电机：采用强磁材料，优级轴承，F级绝缘IP54防护，保证了较高的使用

寿命和发电效率。

3) 所有外露机件均采用长效防腐蚀表面处理，保证风力机在露天以及恶劣的环

境下使用不锈蚀。

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图3 风力发电机图

4.2.3智能控制柜模块

智能控制柜是风光互补供电系统的核心组件，东方山鼎研发的智能控制柜选用工业级的优质元器件，采用智能化、模块化的设计，结构简单、功能强大，适合于低温等恶劣的工作环境，保证了整个系统工作运行的稳定性和可靠性，并拥有良好的使用寿命。智能控制柜有几大不同的模块组成，主要包括电源控制模块、电源逆变模块和防雷模块。智能控制柜的外形如图4所示。

图4 智能控制柜图

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电源控制模块主要负责输出电流的有效管理。由太阳能光伏电池板组件和风力发电机输出的电流通过电源控制模块，经整流将原本不稳定的输出电流转换成稳定的直流电，一部分转入电源逆变模块，多余的部分由蓄电池存储，有效地提高了发电的使用率。其特点还主要包括：

1) 拥有专为风光互补系统设计的液晶显示屏，可以显示蓄电池电压、风机电压、

光电池电压、风机功率、光电池功率、风机电流、光电池电流、蓄电池电量等状态，让现场操作、维护人员实时掌握系统工作状况。

2) 配有专用的远程监控软件，可实时监控系统的运行状态，如蓄电池电压、风

机电压、太阳能电池电压、蓄电池充电电流、风机充电电流、太阳能充电电流、蓄电池充电功率、太阳能充电功率、风机充电功率等。通信基站的监控中心可以实时接收数据，了解系统运行状况。

3) 控制风力发电机和太阳能电池对蓄电池进行限流恒压充电，提高蓄电池的使

用寿命。

4) 具有完善的保护功能，包括：太阳能电池防反冲、太阳能电池防反接、蓄电

池过充电、蓄电池防反接、防雷、风机限流、风机自动刹车和手动刹车等。 电源逆变模块是将电源控制模块及蓄电池所输出的直流电转换成交流电供负载使用。其主要功能包括：

1) 具有交流自动稳压输出，过压、欠压、过载、过热、短路、反接等保护功能，

保障了系统各部件运行的安全性，提高了系统工作的可靠性。

2) 有效利用电源控制模块及蓄电池所输出的直流电，逆变效率高，空载损耗低。 3) 具有市电切换功能。当太阳能和风能资源欠缺，蓄电池欠压的状态下，电源

逆变模块可自动检测到蓄电池欠压信号，将系统切换到市电供电，从而保证了系统的供电稳定性。

防雷模块功能主要为了防止风光互补供电系统遭受由于感应雷击或直接雷击所产生的浪涌危害，避免设备造成经济上的直接损失。 4.2.4蓄电池组件模块

通信基站风光互补供电系统发出的电能一部分是通过蓄电池再给用电设备使用的。蓄电池性能的好坏，直接反映系统供电状况的良好性，并影响系统后期的维护成本。

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蓄电池容量的大小主要是由通信基站负载功率、负载供电时间以及连续无风无光天数这些因素决定。

一般情况下，除恶劣应用环境以外，通信基站风光互补供电系统通常选用免维护型阀控密封式铅酸蓄电池。它具有体积小，使用安全性高，放电性能好、免维护等特点。由于整个系统对于蓄电池过压、欠压状态有良好的保护，不至于蓄电池产生深度放电，因此大大提高了蓄电池的使用寿命，对运营商而言能够减少后期维护成本的投入。 4.2.5监控系统模块

在一些地处偏远的通信基站，往往会遇到基站里的设备被盗窃的情况，给通信运营商造成了经济上的直接损失。如果通信基站应用风光互补供电系统，系统组件及相应的配套设备很有可能成为被盗的对象。在这种情况下，需要有一套监控系统对通信基站进行实时监控，在保证设备财产不受到损失的情况下也能观察风光互补供电系统工作运行状况。

监控系统模块主要由摄像头、红外门磁、报警器等设备组成。其信号传输方式主要有两种：

1) 通过有线网络将监控画面信号实时传输到监控中心；

2) 在偏远地区，没有有线网络的情况下，通过信号报警发生器，由GSM网

络使用户接收手机彩信收到现场图文报警信息。

4.2.6风光互补供电系统技术特点

通信基站风光互补供电系统的主要特点有：

1) 利用风能、太阳能的互补特性，充分利用自然资源，实现昼夜发电，可以获得稳定的总输出，提高了系统供电的连续性和稳定性；

2) 高效率的集成、优秀的控制系统，保证了系统的高可靠性、高寿命； 3) 核心部件自主研发，其余部件选用优质供货； 4) 设备配置齐全，产品针对性强； 5) 建设周期短，装机规模灵活； 6) 设备安装简单，操作维护方便；

7) 相对于独立的风力发电或光伏发电系统，在保证同样供电的情况下，可大大

减少储能蓄电池的容量；

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8) 通过对发电系统进行合理的设计和匹配，可以基本实现由风/光系统供电，

获得较好的社会经济效益，起到很好的节能效果。

五、九折龙基站风光互补供电系统项目方案设计

5.1系统应用地点风光资源条件： 1) 平均风速2.5m/s以上地点； 2) 太阳能资源属Ⅲ类可利用地区。 5.2 基站设备及用电量需求：

名称 发射器及传输设备 空调设备 电压 DC48V AC380V 功率 1800W 2800W 日工作时间 24小时 依室内环境而定 5.3风光互补供电系统主要配置：

部件 风力发电机 太阳能电池板 蓄电池 智能控制柜 监控设备 5.4风光互补供电系统配置说明：

九折龙基站风光互补供电系统总装机容量为8000W，其中风力发电机6000W，太阳能光伏板2000W。蓄电池总容量为48V/2000Ah，系统在蓄电池饱和后可在无风无光的情况下连续正常供电2天。 5.5基站风光互补供电系统方案设计图

基站风光互补供电系统方案设计如图5,6所示，其中图6的虚线框部分为风光互补供电系统。

规格 2000W 100W 1000Ah/2V 数量 3台 20块 48块 1台 1套 备注 多晶硅 阀控铅酸蓄电池 可选

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图5 风光互补供电系统方案结构图

图6 风光互补供电系统方案工作原理图

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5.6方案设计说明

在基站原有设备和供电线路不做改动的基础上进行改造，将市电/柴油机发电并联接入智能控制柜系统，实现风光互补发电与市电/柴油机发电自动切换功能，保证风光互补优先供电，市电/柴油机补充供电。智能控制柜系统输出的电源与配电箱连接，由配电箱统一给负载供电，最终达到节能减排的目的。

智能控制柜的电源控制模块能实时监测和记录太阳能和风能的发电量以及蓄电池的电压值，通过对节能数据的存储和采集满足运营商对节能减排数据统计要求。

根据负载容量的增减，风光互补供电系统可以实现灵活地扩容，通过增加或减少风光互补的总装机容量和蓄电池容量，在更有效地利用了风光资源的同时也保证了系统整体供电的稳定性和可靠性。

方案设计的可靠性：

1) 在线改造，无需改变原有的供电接线方式，无改造风险； 2) 风光/市电/柴油机互补一体化电源系统，提高系统供电可靠性； 3) 与基站开关电源系统完全兼容，保证系统运行可靠性；

4) 蓄电池智能统一化浮充管理，保证多能源输入对电池管理的一致性，同

时延长了蓄电池的使用寿命。

5) 在线维护，保证系统对设备的持续供电。 5.7基站风光互补供电系统经济节能性分析

以九折龙基站为例，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度电左右，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。九折龙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

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站一年可以节约2000kg标准煤，可减少二氧化碳排放量4000kg。如果建设200套风光互补供电系统，全年可以节约电费400万余元；可节约标准煤400吨；可减少二氧化碳排放量800吨。如果正常运行20年可节约电费8000多万元；节约标准煤8000吨；减少二氧化碳排放量16000吨。

从一个基站运行期间所节约的能源及减少的污染排放数据可知，通信基站风光互补供电系统的经济节能性还是相当可观的。对于通信运营商而言，使用风光互补供电系统不但可以节省电费，同时也满足了国家节能减排的要求。

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