风光互补发电系统在通信供电领域的应用及前景

 1. 前言风光互补发电系统是可以利用太阳能发电和风力发电机发电在季节上和时间上的互补性，得到广泛的应用。太阳能在夏季和白天的发电量大，风能在春季、秋季、冬季和夜晚的发电量大。在整套离网发电系统中互补性，在照明系统、户用系统、森林防火、海岛供电、村落电站、高速公路监控、城市监控、通信供电等领域应用，特别是在一些没有通电的边远地区通信基站广泛使用。在通信供电领域使用图示：

通过以下图示可以看出，通信基站供电所需的直流电和交流电都可以由风力发电机或太阳能组件发电储存并供给负载使用，减少了使用电网所需的架线和变电站的建设，节省了大量资金，减少建设周期。广大无电地区和边远地区通信基站的供电广泛使用风光互补发电系统。2. 通信供电的使用情况及问题风光互补发电系统自2003 年在通信基站供电领域开始使用，使用初期基本以实验站、测试站为主，主要是在中国移动的宏基站、直放站和村通站应用，传输站还是以太阳能发电系统为主。风光互补发电系统使用较早的是中国移动，随后，中国联通和中国电信也进行了试点站的建设。在使用初期主要问题如下：(1)风光互补系统设计时，风和光的比例没有数据支撑，配置上以尝试为主，主要是没有风能的数据资料和机组发电量的数据资料;(2)风电机组功率偏小，主要以500W和1KW 为基础进行设计;(3)风电机组在使用中故障率偏高，主要表现为叶片折断、机头折断;(4)风电机组控制器故障率高。

3. 风光互补系统在移动通信供电领域的应用在应用中虽然出现了诸多问题，但在广大风电机组生产商、风电机组控制器商以及通信运营商的努力下还是有了大量的应用和改进。北京恒电自2007 年即开始参加中国移动新能源基站供电的集中采购工作，数年来为通信行业提供了数千套发电设备，积累了丰富经验，其统计数据如下表：

通过以上数据可以看出，中国移动采购初期还是以太阳能供电系统为主，自2010年把风光互补供电系统纳入集团的集中采购目录，说明风光互补系统在通信行业还是有很大的需求，此后几年数量都在稳中有升，也说明了风光互补系统在应用中无论在产品的质量上还是系统的适用性、可靠性方面都有了长足的进步，得到了使用方的认可。

4. 通信行业对风光互补供电系统的技术要求通过这几年中国移动的集中采购中对于风光互补系统的建设，归纳总结了风光互补系统在通信领域的应用中对于风电机组、控制器商的技术要求。

4.1 机组发电量和储能设备的充电能力是首要指标使用方更加看重系统的可用性，通信行业不同于其他风光互补系统路灯、照明等夜晚使用的供电方式，通信行业要求系统24小时工作，这就对于系统的发电能力的是一种考验。而对于整个系统而言，除了太阳能发电的稳定量以外，风电机组发电量不太稳定。风电机组发电量是衡量其技术能力的首要指标，其次是离网系统中对于储能电池充电的能力。由于两个指标的重要，要求机组在额定风速下的功率和风电机组发电效率要高，在近几年中国移动集中采购中都进行了样品的集中测试，对于这两个指标进行了严格的规定，也筛选下去不少供应商，现在很多风电机组供应商也越来越重视风电机组的发电量和控制系统的设计和制造能力。

4.2 机组功率逐渐加大风光互补供电系统中，风力发电机组的功率也由原来的500W、1KW，逐步发展为1KW、2KW、5KW 功率，甚至达到10KW 的规格。这主要是因为风光互补系统风电机组的发展正趋于大功率，而系统建设中基站建设面积的限制，用户很难在一个系统中找到或征到更大地安装风电机组的地方。

4.3 风电机组控制器在整个系统中也越来越成为系统的核心风力发电机组控制器的发展趋势：

(1)对于效率有了非常高的要求，这对于提升风电机组发电的利用率是至关重要的;

(2)对于风电机组的安全保护功能要求很高，体现在风电机组控制器自身的保护和有效地对于高风速下风电机组的保护;

(3) 风电机组控制器和系统中太阳能控制器的一体化要求。一体化的机柜、监控、检测、通信等要求;(4)风电机组控制器的可靠性要求。中国移动在每年采购前都要进行产品的抽样检测，保证选择出的产品质量的可靠。

4.4 对于风电机组的需求不再局限于无电地区的使用近年来，风电机组在通信领域不再局限于只在无电地区的使用，在有电地区进行市电互补的尝试，于2012 年集中采购的需求中，就有1000 多套的上塔风电机组。但在实际应用中出现了关键问题和制约因素。主要原因是目前小型风电机组的震动和抖动对于通信基站塔架结构强度有影响，小型风电机组在大风状态下的自我保护、风电机组控制器和市电互补的匹配上都有待深入研究探讨。

5. 对风光互补供电系统需要进一步研究为了给通信行业提供优质、可靠的风电产品，对于整个风电设备制造行业，改进产品还需要大量的工作来做。

5.1 改进适合通信基站供电的风电机组产品其改进的目标主要是发电量和效率，发电量主要体现风电机组在低风速下的发电量和额定风速下的发电量。

这样可以保证用户在使用风光互补系统比单独太阳能系统对于通信基站供电时间更有保证，这样用户才更愿意使用风光互补系统。

5.2 改进风力发电系统的可靠性和系统安全众所周知，风力发电系统由于有机械系统的存在，在设计时不能光考虑风电机组的可靠性，还要考虑塔架、地基、风电机组控制器的匹配和系统安全。

5.3 提升风力发电系统的售后服务水平在维修、维护中对于风电机组的拆卸在所难免，随着系统风电机组功率的增大，这种难度逐步增大，这就要求我们在安装、拆卸上下工夫，做出用户易于安装和维护的产品;同时加强售后服务能力和水平。

5.4 研发适合上塔的风电机组研究和开发适合上塔的风力发电机组，以此推动风力发电系统在有市电地区节能减排的应用。在上塔风电机组的风载荷和震动力上要有详细的数据做支撑，为上塔的设计提供有效数据。

5.5 在风电机组控制器上加强匹配性优化风电机组控制器与风电机组的匹配、风电机组控制器和太阳能控制器的匹配，做到有效的统一控制和通信采集。

6. 风光互补系统在通信领域的应用前景对于风光互补系统在通信领域电源系统的应用前景是充满了信心。这主要体现在风电机组在能源供电系统中特殊的互补性，体现出移动通信行业在新能源利用方面的决心。据中国移动最新发布的数据，该公司正在对通信基站进行新建和改造4G 基站，2013 年到2014 年两年内中国移动计划新增和改造4G 基站数不低于50 万座。

基站在供电方面对新能源利用更是不遗余力。基站在风能供电利用方面大约占新能源利用比例的25% ～ 30%，这个比例在其整个系统中以风力发电设备的用量是相当可观的。风光互补系统供电在通信领域的前景是光明的，让我们携起手来共同为小型风机制造行业的发展做我们该做的事。

一个行业需要大家去呵护它的成长，只有行业应用做大做强，我们产品才有市场，我们行业才有未来。