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1、九折龍基站風光互補供電系統項目實行方案目 錄一、 公司介紹1二、 風光互補能源簡介1三、通信基站供電系統應用背景1四、東方山鼎風光互補供電系統簡介24.1 東方山鼎風光互補供電系統24.2東方山鼎風光互補供電系統模塊介紹34.2.1 太陽能光伏電池板組件模塊34.2.2 風力發電機模塊44.2.3 智能控制柜模塊54.2.4 蓄電池組件模塊64.2.5 監控系統模塊74.2.6 風光互補供電系統技術特點7五、九折龍基站風光互補供電系統項目方案設計75.1 系統應用地點風光資源條件85.2 基站設備及用電量需求85.3 風光互補供電系統重要配置85.4 風光互補供電系統配置說明85.5 基站風光2、互補供電系統方案設計圖85.6 方案設計說明105.7 基站風光互補供電系統經濟節能性分析11一、公司介紹北京東方山鼎新能源科技有限公司是一家以節能減排、低碳環保為宗旨，從事清潔能源領域技術開發、生產制造、銷售為一體的高新技術公司。公司致力于為用戶提供零電費、零排放的節能環保產品。努力提倡并推廣綠色能源，打造新能源行業的一流品牌，爭做世界領先能源的開拓者。同時為貫徹國家實行節能環保，可連續發展型社會的號召，采用風力和太陽能互補產生的清潔電能代替傳統的市電，以實現節能減排的目的。東方山鼎科技擁有一批實力雄厚的國家級研發團隊，并與北京航空航天大學聯合成立了“離網型風光互補工程研發中心”。公司現有員3、工90%以上為本科生及其以上學歷，其中碩士生占30%，博士生占10%。東方山鼎科技不斷專注于開發環保、節能領域的成套設備，并提供一系列的新能源解決方案，在民用獨立供電系統、風光互補道路照明系統、通訊基站風光互補系統積累了豐富的經驗。公司同時引進公司管理、市場營銷等專業方面的人才，形成強有利的工作團隊，為客戶提供專業化的服務。東方山鼎科技致力于創建資源節約型社會，引領綠色環境潮流，發明無處不在的低碳生活空間。我們積極履行對社會和環境的責任，庇護綠色地球，提供綠色能源，讓能源技術達成該領域的“鼎”峰，做新能源領域的領航者，讓人類生活更加絢麗美好。二、風光互補能源簡介能源是人類社會生存與發展的物質基4、礎，更是國民經濟發展的基礎。由于無限制的開采煤炭、石油、天然氣等化石能源，導致了全球性的環境污染和生態破壞，對人類的生存和發展構成了威脅。為了人類社會經濟可以平穩發展，人類迫切需要尋找其他可替代的能源資源。風能、太陽能都是來自大自然的一種清潔能源，并且都屬于取之不盡、用之不竭的可再生能源。運用相應的技術，風能、太陽能都可以轉化為電能，這兩種能源產生的電能進行整合后稱為風光互補能源。風能和太陽能具有天然的互補性，白天日照強，太陽能豐富，晚上風多，風能充足，夏日和冬日風能和太陽能也有很好的互補效果，風能和太陽能互補的這個特點使它能成為連續穩定供電的電源。三、通信基站供電系統應用背景近年來，隨著我國5、通信事業的飛速發展，眾多通信運營商不斷加大對硬件設施的投入。其重要表現為增長通信基站，擴大通信覆蓋范圍。為了能達成更廣的通信網絡覆蓋率，通信基站需要提供一套可靠、穩定且經濟性較好的電源供應系統，以保障通信設備的正常運營。電源作為通信系統的“心臟”，是通信網絡建設的堅實基礎和主線保障。目前可供通信基站使用的電源種類重要涉及市電、柴油、汽油及燃氣輪發電機、風能發電、太陽能光伏供電、風光互補供電等。據調查，目前我國通信基站的數目早已超過60萬個，僅基站的年耗電量就已超過80億KWh。假如考慮配套的空調、電源和傳輸等設備，耗電量還將大幅增長。通信基站選用市電、柴油、汽油及燃氣輪機作為供電系統，一方面給6、運營商帶來了較大的運營成本，同時也給環境帶來了巨大污染。順應國家節能減排的戰略策略，提高通信基站的節能環保性能，改變基站現有的供電方式，建設綠色通信基站，逐漸成為了一個不可忽視的重要問題。通信基站風光互補發電系統是獨立的供電系統。從經濟性上來考慮，風光互補發電系統就地取用風能與太陽能發電，發電過程是運用自然資源，節省了運營商使用市電的費用。另一方面，對于海島、山區等遠離電網的偏遠地區的基站來說，風光互補發電系統可以可靠獨立的為基站供電，而不需要市電的接入，為運營商節省了市電接入而架桿鋪線的巨大成本。從運營可靠性上來考慮，風光互補發電系統也有著巨大的優勢。風能與光能在自然界中自身就具有很好的互補7、性。天氣晴朗時太陽能資源好，陰雨天氣時風能資源好；白天太陽能資源好、夜晚風能資源好；夏天太陽能資源好，冬天風能資源好。這保證了風光互補發電系統可以在大多數時間內都可以向外發電，極大地減小了系統由于天氣因素而供電局限性的也許性，增強了系統供電的連續性、穩定性和可靠性。并且相對于單一的風能或太陽能發電系統，有效的減少了備用蓄電池組配置的容量，從而進一步減少了運營商的建設成本。四、東方山鼎風光互補供電系統簡介4.1 東方山鼎風光互補供電系統東方山鼎風光互補供電系統運用先進的太陽能方陣和風力發電機控制技術，通過智能控制柜將太陽能電池組件產生的直流電與風力發電機組產生的交流電整流，然后一部分轉化成交流電8、供負載使用，另一部分將電能存儲到蓄電池組中。當陽光或風能局限性時, 蓄電池的電能通過控制柜的智能管理轉化為交流電供負載使用。當蓄電池的容量局限性以給負載供電時，則由智能控制柜感應到信號后直接切換到市電供電，保證了系統供電的連續性，其基本原理如圖1所示。在已有市電供電的通信基站基礎上配置風光互補發電系統，一方面可以減少蓄電池的容量，節省系統費用的投入，同時也基本上替代了市電供電的功能，節約了通信基站的電費開支。 圖1.風光互補供電系統原理圖4.2 東方山鼎風光互補供電系統模塊介紹4.2.1太陽能光伏電池板組件模塊太陽能光伏電池板組件是由大量的太陽能電池通過串、并聯的形式構成太陽能電池光伏組件方陣9、。光伏方陣將太陽能通過光伏效應轉換成直流電為各部分負載供電。本組件模塊采用多晶硅材料，其轉換效率為12%-15%，并用高強度、透光性能強的太陽能專用鋼化玻璃以及高性能、耐紫外線輻射的專用密封材料層壓而成，能在冰雪、溫度劇變的惡劣環境下使用，且使用壽命長。太陽能光伏電池板組件如圖2所示。圖2. 多晶硅太陽能光伏電池板圖4.2.2風力發電機模塊風力發電機是由風輪將風能通過空氣動力學原理轉換成機械能，驅動永磁同步發電機輸出與風速成一定關系的交流電，經整流變成直流電為各部分負載供電。風力發電機的結構重要涉及槳葉、永磁同步發電機、對風機構等。整機如圖3所示，外觀優美，運營可靠，發電效率高，使用壽命長。其10、各部件的特點有：1) 槳葉：起動風速低，結構強度高，能保證在高轉速下安全運營。優選高升阻比翼型，兼顧寬尖速比和降噪音進行氣動優化設計，氣動效率高，噪音低。2) 發電機：采用強磁材料，優級軸承，F級絕緣IP54防護，保證了較高的使用壽命和發電效率。3) 所有外露機件均采用長效防腐蝕表面解決，保證風力機在露天以及惡劣的環境下使用不銹蝕。圖3 風力發電機圖4.2.3智能控制柜模塊智能控制柜是風光互補供電系統的核心組件，東方山鼎研發的智能控制柜選用工業級的優質元器件，采用智能化、模塊化的設計，結構簡樸、功能強大，適合于低溫等惡劣的工作環境，保證了整個系統工作運營的穩定性和可靠性，并擁有良好的使用壽命。11、智能控制柜有幾大不同的模塊組成，重要涉及電源控制模塊、電源逆變模塊和防雷模塊。智能控制柜的外形如圖4所示。 圖4 智能控制柜圖電源控制模塊重要負責輸出電流的有效管理。由太陽能光伏電池板組件和風力發電機輸出的電流通過電源控制模塊，經整流將原本不穩定的輸出電流轉換成穩定的直流電，一部分轉入電源逆變模塊，多余的部分由蓄電池存儲，有效地提高了發電的使用率。其特點還重要涉及：1) 擁有專為風光互補系統設計的液晶顯示屏，可以顯示蓄電池電壓、風機電壓、光電池電壓、風機功率、光電池功率、風機電流、光電池電流、蓄電池電量等狀態，讓現場操作、維護人員實時掌握系統工作狀況。2) 配有專用的遠程監控軟件，可實時監控系12、統的運營狀態，如蓄電池電壓、風機電壓、太陽能電池電壓、蓄電池充電電流、風機充電電流、太陽能充電電流、蓄電池充電功率、太陽能充電功率、風機充電功率等。通信基站的監控中心可以實時接受數據，了解系統運營狀況。3) 控制風力發電機和太陽能電池對蓄電池進行限流恒壓充電，提高蓄電池的使用壽命。4) 具有完善的保護功能，涉及：太陽能電池防反沖、太陽能電池防反接、蓄電池過充電、蓄電池防反接、防雷、風機限流、風機自動剎車和手動剎車等。電源逆變模塊是將電源控制模塊及蓄電池所輸出的直流電轉換成交流電供負載使用。其重要功能涉及：1) 具有交流自動穩壓輸出，過壓、欠壓、過載、過熱、短路、反接等保護功能，保障了系統各部件13、運營的安全性，提高了系統工作的可靠性。2) 有效運用電源控制模塊及蓄電池所輸出的直流電，逆變效率高，空載損耗低。 3) 具有市電切換功能。當太陽能和風能資源欠缺，蓄電池欠壓的狀態下，電源逆變模塊可自動檢測到蓄電池欠壓信號，將系統切換到市電供電，從而保證了系統的供電穩定性。防雷模塊功能重要為了防止風光互補供電系統遭受由于感應雷擊或直接雷擊所產生的浪涌危害，避免設備導致經濟上的直接損失。4.2.4蓄電池組件模塊通信基站風光互補供電系統發出的電能一部分是通過蓄電池再給用電設備使用的。蓄電池性能的好壞，直接反映系統供電狀況的良好性，并影響系統后期的維護成本。蓄電池容量的大小重要是由通信基站負載功率、負14、載供電時間以及連續無風無光天數這些因素決定。一般情況下，除惡劣應用環境以外，通信基站風光互補供電系統通常選用免維護型閥控密封式鉛酸蓄電池。它具有體積小，使用安全性高，放電性能好、免維護等特點。由于整個系統對于蓄電池過壓、欠壓狀態有良好的保護，不至于蓄電池產生深度放電，因此大大提高了蓄電池的使用壽命，對運營商而言可以減少后期維護成本的投入。4.2.5監控系統模塊在一些地處偏遠的通信基站，往往會碰到基站里的設備被盜竊的情況，給通信運營商導致了經濟上的直接損失。假如通信基站應用風光互補供電系統，系統組件及相應的配套設備很有也許成為被盜的對象。在這種情況下，需要有一套監控系統對通信基站進行實時監控，在15、保證設備財產不受到損失的情況下也能觀測風光互補供電系統工作運營狀況。監控系統模塊重要由攝像頭、紅外門磁、報警器等設備組成。其信號傳輸方式重要有兩種：1) 通過有線網絡將監控畫面信號實時傳輸到監控中心；2) 在偏遠地區，沒有有線網絡的情況下，通過信號報警發生器，由GSM網絡使用戶接罷手機彩信收到現場圖文報警信息。4.2.6風光互補供電系統技術特點通信基站風光互補供電系統的重要特點有：1) 運用風能、太陽能的互補特性，充足運用自然資源，實現晝夜發電，可以獲得穩定的總輸出，提高了系統供電的連續性和穩定性；2) 高效率的集成、優秀的控制系統，保證了系統的高可靠性、高壽命；3) 核心部件自主研發，其余部16、件選用優質供貨；4) 設備配置齊全，產品針對性強；5) 建設周期短，裝機規模靈活；6) 設備安裝簡樸，操作維護方便；7) 相對于獨立的風力發電或光伏發電系統，在保證同樣供電的情況下，可大大減少儲能蓄電池的容量；8) 通過對發電系統進行合理的設計和匹配，可以基本實現由風/光系統供電，獲得較好的社會經濟效益，起到很好的節能效果。五、九折龍基站風光互補供電系統項目方案設計5.1系統應用地點風光資源條件：1) 平均風速2.5m/s以上地點；2) 太陽能資源屬類可運用地區。5.2 基站設備及用電量需求：名稱電壓功率日工作時間發射器及傳輸設備DC48V1800W24小時空調設備AC380V2800W依室內17、環境而定5.3風光互補供電系統重要配置：部件規格數量備注風力發電機2023W3臺太陽能電池板100W20塊多晶硅蓄電池1000Ah/2V48塊閥控鉛酸蓄電池智能控制柜1臺監控設備1套可選5.4風光互補供電系統配置說明：九折龍基站風光互補供電系統總裝機容量為8000W，其中風力發電機6000W，太陽能光伏板2023W。蓄電池總容量為48V/2023Ah，系統在蓄電池飽和后可在無風無光的情況下連續正常供電2天。5.5基站風光互補供電系統方案設計圖 基站風光互補供電系統方案設計如圖5,6所示，其中圖6的虛線框部分為風光互補供電系統。圖5 風光互補供電系統方案結構圖圖6 風光互補供電系統方案工作原理圖18、5.6方案設計說明在基站原有設備和供電線路不做改動的基礎上進行改造，將市電/柴油機發電并聯接入智能控制柜系統，實現風光互補發電與市電/柴油機發電自動切換功能，保證風光互補優先供電，市電/柴油機補充供電。智能控制柜系統輸出的電源與配電箱連接，由配電箱統一給負載供電，最終達成節能減排的目的。智能控制柜的電源控制模塊能實時監測和記錄太陽能和風能的發電量以及蓄電池的電壓值，通過對節能數據的存儲和采集滿足運營商對節能減排數據記錄規定。根據負載容量的增減，風光互補供電系統可以實現靈活地擴容，通過增長或減少風光互補的總裝機容量和蓄電池容量，在更有效地運用了風光資源的同時也保證了系統整體供電的穩定性和可靠性。19、方案設計的可靠性：1) 在線改造，無需改變原有的供電接線方式，無改造風險；2) 風光/市電/柴油機互補一體化電源系統，提高系統供電可靠性；3) 與基站開關電源系統完全兼容，保證系統運營可靠性；4) 蓄電池智能統一化浮充管理，保證多能源輸入對電池管理的一致性，同時延長了蓄電池的使用壽命。5) 在線維護，保證系統對設備的連續供電。5.7基站風光互補供電系統經濟節能性分析以九折龍基站為例，基站的耗能設備重要涉及信號傳輸主設備、開關電源、機房空調。其中信號傳輸主設備約占系統總耗電的40%50%，機房空調占45%55%，開關電源占5%15%。假如風光資源條件良好，在風光互補供電系統保證主設備正常運營的同20、時又能給空調供電，風光互補供電系統能減少基站總能耗的80%90%。 根據基站用電量數據記錄，基站一年的耗電量大約在38000度電左右，假如按照0.8元/度的價格計算，風光互補供電系統一年能給基站節省電費2萬余元。此外，風光互補供電系統從能源方面也節約了很多的能耗。九折龍基站每年的耗電量將近4000度電，據資料記錄，每節約1度電相稱于節省0.5kg煤的能耗和4L水, 同時節省了1kg二氧化碳和0.03 kg二氧化硫的排放量。可知，單單一個基站一年可以節約2023kg標準煤，可減少二氧化碳排放量4000kg。假如建設200套風光互補供電系統，全年可以節約電費400萬余元；可節約標準煤400噸；可減少二氧化碳排放量800噸。假如正常運營2023可節約電費8000多萬元；節約標準煤8000噸；減少二氧化碳排放量16000噸。從一個基站運營期間所節約的能源及減少的污染排放數據可知，通信基站風光互補供電系統的經濟節能性還是相稱可觀的。對于通信運營商而言，使用風光互補供電系統不僅可以節省電費，同時也滿足了國家節能減排的規定。