基本介紹
- 中文名：太陽能通訊電源
- 外文名：Solar communication power supply
- 能量來源：太陽能
- 套用領域：通訊系統供電領域
- 主要技術：光伏發電技術
- 技術優點：成本低，套用範圍廣
原理及組成,設計原則,前景分析,
原理及組成
太陽能光伏通信電源的研究與設計， 即太陽能光伏在發電系統的研究與設計， 光伏發電系統主要是由太陽能發電模組、蓄電池組模組、光伏控制器、柴油機組供電四個部分組成。
1.1 太陽能發電模組部分
太陽能發電模組， 主要是通過光伏陣列將太陽能轉變為直流電，其主要轉變原理是建立於光生伏打效應上，套用變換器將直流電轉變為符合負載供電要求的電能。 考慮到當前大部分通信基站中通信設備的電源供電多套用的是直流-24V或直流-48V 電源供電，可以通過對光伏陣列板的調整，以並聯或串聯的形式，實現通信電源的負載供電。
通信基站光伏發電系統基本構成圖
通信基站光伏發電系統基本構成圖1.2 蓄電池組模組部分
太陽能通信電源系統的儲能單元一般採用鉛酸密封閥控式蓄電池組成的電池組，主要作用是儲備由太陽能轉換來的電能，而當光伏發電電能不足時將電能釋放出來供負載使用。通信基站光伏發電系統中的蓄電池，其運行溫度隨周圍環境的變化而變化，並且安裝地點不同，溫差很大，因此要選用抗高低溫特性好的蓄電池，同時選配的蓄電池組除具有儲能的功能外，還應具備一定的系統穩壓器的功能。
1.3 光伏控制器
光伏控制器的設定，其主要的作用是發揮協調與控制，避免光伏列陣所轉換的電能對蓄電池組過度充電， 防止蓄電池組對通信設備負載過度放電。 通過光伏控制器，保證太陽能光伏通信電源運行的可靠性。 光伏控制器除了以上作用以外，還承擔著部分蓄電池組維護與管理的功能。
1.4 柴油機組供電部分
柴油機組供電部分的設定， 是為了防止在太陽能光伏發電系統無法正常運行的狀況下出現設備無法供電的現象，由柴油機組擔負起通信電源設備的負載供電， 從而保障通信電源供電的穩定性與持續性。
設計原則
一、通信基站光伏發電系統容量設計
1.光伏系統蓄電池組容量設計
蓄電池組的電壓及容量的確定取決於通信設備及其他負載的容量，同時容量的選擇還根據使用地區的單位面積平均日照能量，每天日照小時數，特別要考慮到光伏發電系統運行最不利的連續陰雨天的電力保證措施。
1.1蓄電池組放電功率的設計依據
計算蓄電池組的容量時首先要根據機房內所有交、直流用電設備的總額定功率 (對交流設備要根據其輸入功率因數折算出輸入視在功率)計算出用電設備所需要的總功率，這個總功率就是蓄電池組所需要的放電功率。
1.2 蓄電池組放電時間的設計依據
光伏發電系統與普通的市電系統最大的不同之處在於供電能力隨自然條件的變化而變化。因此在設計蓄電池放電時間時要充分考慮到在太陽能光伏電源系統中蓄電池組每天白天充電夜晚放電的循環工作特性，而且對於一些因較長時間(如幾十小時)無日光照射條件下正常工作的電源系統，要求配備較大容量的蓄電池組(或採取其它供電補救方式，如柴油發電)，以防止蓄電池組因深度放電而對蓄電池帶來危害。
1.3 蓄電池組放電深度的設計依據
為避免同樣蓄電池的過放電的情況，就要為蓄電池組確定合理的充放電深度，一般在我國運行的太陽能發電系統可採用 50%左右的放電深度。
2.光伏系統太陽電池容量設計
太陽電池方陣的容量計算，就是根據供電系統中的電壓要求，太陽電池分擔的負荷電流大小和使用地點的日照條件等情況，計算出太陽電池方陣的總組件數，並根據每個組件在標準測試條件下的額定功率計算出方陣的總功率，以便滿足設計需要。根據實際經驗，考慮各種其他影響系統工作效率的因素計算在內，光伏陣列的最大輸出功率約是所有負載輸入功率總和的 3 倍左右。
二、通信基站光伏發電系統太陽電池組方位角及傾角的設計
在光伏供電系統的設計中，光伏組件方陣的放置形式和放置角度對光伏系統接收到的太陽輻射有很大的影響，從而影響到光伏供電系統的發電能力。因此在設計中要合理地確定出兩個角度參量：太陽電池組件傾角，太陽電池組件方位角。太陽電池組件方位角是指方陣的垂直面與正南方向的夾角。一般在北半球，太陽電池組朝正南(即方陣垂直面與正南的夾角為 0°)時，太陽電池組件的發電量是最大的。要想合理地設計出太陽電池組件的傾角，就要計算斜面上的太陽輻射。除此之外，還可以利用上海電力學院太陽能研究所開發的“中國太陽輻射資料庫” 軟體來進行計算。
我國部分城市斜面最佳輻射角
我國部分城市斜面最佳輻射角三、通信基站光伏發電系統的硬體設計
系統設備是構成系統的基本要素，設備的選擇要綜合考慮系統所在地的實際情況、系統的規模、客觀的要求等因素來合理的選擇系統所需要的太陽電池組件、蓄電池、逆變器、控制器、電纜、匯流盒、組件支架、柴油機等。同時，太陽能光伏電站作為三級防雷建築物還應進行防雷和接地設計 (可參考GB50057-97《建築防雷設計規範》)。
前景分析
通信基站根據建設目的的不同，會有不同的系統設計要求。在設計中切實考察實際需要，確定了合理的供電方式和功能參數，在充分體現系統可靠和綠色節能的前提下，減小通信系統的投資。同時，如果通信基站是建設在太陽能和風能具有互補性的地區，可以選擇太陽能風能互補發電系統，可彌補單獨風力和太陽能發電供電可靠性低和造價高等缺點，其套用領域更為廣泛。
