通信基站MPPT型光电互补电源系统改造

通信基站MPPT型光电互补电源系统改造  
1 引 言根据有关资料显示，中国是单位GDP能耗最高的国家之一。2007年8月，国资委对157家中央企业提出了节能减排的新目标。按照国资委要求，到“十一五”末期，电信央企要确保完成单位增加值能耗降低20%，主要污染物排放量减少10%的目标。为完成国资委的要求，国内各大运营商提出了各自的节能减排目标。中国移动提出2010年单位业务量耗电量比2005年下降40%；中国电信也提出绿色运营、绿色采购、绿色产品的“三绿”概念，明确要求单位改造项目节电率不低于10%。[1]从发展低碳经济角度来看，未来的必然选择是建立“绿色通信”，而中央通信企业早已迅速开始了绿色通信行动，将“绿色”融入整体战略中。因此，利用太阳能作为供电方式的基站电源系统面临着极好的发展机遇。为了实现国家倡导的节能减排目标，河南省南阳移动通过基站改造试点工作，理解并掌握了光电互补电源系统的技术适应性、实施的方式和方法，通过较小的投入和风险，获得了较大的减排收益。2 通信基站光电互补电源系统的应用前景随着我国经济建设的持续稳定发展以及通信技术的进步，无论是移动通信、微波、广播和电视转发，还是卫星通信，都各自在全国建立了一定数量的通信基站，分别形成了一个覆盖全国的通信网络。目前，通信基站的建设已从最初期的城市内建设向城镇乡村发展，在未来的几年，还将更多地向不发达的西部地区、偏远山区发展。这些地区基础设施条件差、供电质量低，一般采用农电、小水电供电。此外，由于通信基站分布面广，维护工作量大，且不易到达，为满足这种特殊需要，太阳能光伏发电与市电相结合就成为这些通信基站供电的最佳选择。光电互补电源系统在通信基站供电领域有着广泛的应用前景。以河南省南阳移动城乡接合部的大井基站为例，其在2010年某一个月内交流停电次数高达9次，持续时间达439.8分钟，市电其他异常次数也达到9次，属于市电质量较差地区，时有掉站情况发生。大井基站距离市区很远，建站位置处于大面积农田之中，工程人员维护困难，尤其在阴雨天时道路泥泞，车辆无法通行，更增加了维护难度，基站运行可靠性受到严重制约。在这种市电不稳定地区实施光电互补系统改造方案，可以顺利达成国家下达的节能减排目标，同时有效提高基站供电系统的可靠性。 3 MPPT型光电互补系统工作原理光电互补系统的示意图如图1所示。图1 光电互补系统（图中的‘光电互补系统’删除）MPPT型光电互补系统由模块化的供电单元和相关配电组成，其太阳能最大功率跟踪（MPPT）模块（简称光模块）和接入市电的整流模块（简称电模块）的输出都并联在系统直流母排上，蓄电池组、负载也并联在直流母排上。光模块和电模块共同为蓄电池组和负载提供电能，其中系统默认光模块优先输出电能，即白天有太阳能时光模块优先发电提供负载和电池。当光强足够时可由光模块独立支撑负载和电池，并维持系统稳压输出；当光强不够时由电模块补充。光模块优先供电主要是通过在光电互补系统的监控单元中设定不同的输出电压来实现。由于光伏板具有防反二极管，太阳能MPPT模块具有防反灌电路，高频开关电源整流模块具有反向逆止二极管，使得两者的输出电压即使不相等也不会形成环流，损坏设备。由于不同的使用环境对基站电源系统节能的要求不尽相同，本光电互补系统可分为“节能”和“稳定”两种节能工作模式。若对系统节能率期望较高，一般设置为“节能”模式，白天太阳能提供负载之余还给电池充电，晚上则主要依靠电池提供负载；下一个白天继续利用太阳能给电池充电和提供负载，只有在太阳能或电池不足的情况下才启用电模块。此方案可以最大限度使用太阳能，但对蓄电池循环充放电的要求较高，一般可在新建基站中推广应用。