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九折龍基站風光互補供電系統(tǒng)項目實施方案 東方山鼎新能源 九折龍基站風光互補供電系統(tǒng) 項目實施方案 九折龍基站風光互補供電系統(tǒng)項目實施方案 東方山鼎新能源 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(tǒng)應(yīng)用背景 1 四、東方山鼎風光互補供電系統(tǒng)簡介 2 4.1 東方山鼎風光互補供電系統(tǒng) .2 4.2 東方山鼎風光互補供電系統(tǒng)模塊介紹 3 4.2.1 太陽能光伏電池板組件模塊 3 4.2.2 風力發(fā)電機模塊 4 4.2.3 智能控制柜模塊 5 4.2.4 蓄電池組件模塊 6 4.2.5 監(jiān)控系統(tǒng)模塊 7 4.2.6 風光互補供電系統(tǒng)技術(shù)特點 7 五、九折龍基站風光互補供電系統(tǒng)項目方案設(shè)計 7 5.1 系統(tǒng)應(yīng)用地點風光資源條件 8 5.2 基站設(shè)備及用電量需求 8 5.3 風光互補供電系統(tǒng)主要配置 8 5.4 風光互補供電系統(tǒng)配置說明 8 5.5 基站風光互補供電系統(tǒng)方案設(shè)計圖 8 5.6 方案設(shè)計說明 .10 5.7 基站風光互補供電系統(tǒng)經(jīng)濟節(jié)能性分析 .11 九折龍基站風光互補供電系統(tǒng)項目實施方案 東方山鼎新能源 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(jié)能減排、低碳環(huán)保為宗旨， 從事清潔能源領(lǐng)域技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)制造、銷售為一體的高新技術(shù)企業(yè)。公司致 力于為用戶提供零電費、零排放的節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。努力倡導并推廣綠色能源， 打造新能源行業(yè)的一流品牌，爭做世界領(lǐng)先能源的開拓者。同時為貫徹國家實 行節(jié)能環(huán)保，可持續(xù)發(fā)展型社會的號召，采用風力和太陽能互補產(chǎn)生的清潔電 能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的市電，以實現(xiàn)節(jié)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(fā)團隊，并與北京航空航天大 學聯(lián)合成立了“離網(wǎng)型風光互補工程研發(fā)中心” 。公司現(xiàn)有員工 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(fā)環(huán)保、節(jié)能領(lǐng)域的成套設(shè)備，并提供一系列的新能源解決方案，在民用 獨立供電系統(tǒng)、風光互補道路照明系統(tǒng)、通訊基站風光互補系統(tǒng)積累了豐富的 經(jīng)驗。公司同時引進企業(yè)管理、市場營銷等專業(yè)方面的人才，形成強有利的工 作團隊，為客戶提供專業(yè)化的服務(wù)。 東方山鼎科技致力于創(chuàng)建資源節(jié)約型社會，引領(lǐng)綠色環(huán)境潮流，創(chuàng)造無處 不在的低碳生活空間。我們積極履行對社會和環(huán)境的責任，呵護綠色地球，提 供綠色能源，讓能源技術(shù)達到該領(lǐng)域的“鼎”峰，做新能源領(lǐng)域的領(lǐng)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(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，更是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)。由于 無限制的開采煤炭、石油、天然氣等化石能源，造成了全球性的環(huán)境污染和生 態(tài)破壞，對人類的生存和發(fā)展構(gòu)成了威脅。為了人類社會經(jīng)濟能夠平穩(wěn)發(fā)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。利用相應(yīng)的技術(shù)，風能、太陽能都可以轉(zhuǎn)化為電能，這 兩種能源產(chǎn)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持續(xù)穩(wěn)定供電的電源。 九折龍基站風光互補供電系統(tǒng)項目實施方案 東方山鼎新能源 三、通信基站供電系統(tǒng)應(yīng)用背景 近年來，隨著我國通信事業(yè)的飛速發(fā)展，眾多通信運營商不斷加大對硬件 設(shè)施的投入。其主要表現(xiàn)為增加通信基站，擴大通信覆蓋范圍。為了能達到更 廣的通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，通信基站需要提供一套可靠、穩(wěn)定且經(jīng)濟性較好的電源 供應(yīng)系統(tǒng)，以保障通信設(shè)備的正常運行。 電源作為通信系統(tǒng)的“心臟” ，是通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的堅實基礎(chǔ)和根本保障。目 前可供通信基站使用的電源種類主要包括市電、柴油、汽油及燃氣輪發(fā)電機、 風能發(fā)電、太陽能光伏供電、風光互補供電等。 據(jù)調(diào)查，目前我國通信基站的數(shù)目早已超過 60 萬個，僅基站的年耗電量就 已超過 80 億 KW·h。如果考慮配套的空調(diào)、電源和傳輸?shù)仍O(shè)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(tǒng)，一方面給 運營商帶來了較大的運營成本，同時也給環(huán)境帶來了巨大污染。順應(yīng)國家節(jié)能 減排的戰(zhàn)略策略，提升通信基站的節(jié)能環(huán)保性能，改變基站現(xiàn)有的供電方式， 建設(shè)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(fā)電系統(tǒng)是獨立的供電系統(tǒng)。從經(jīng)濟性上來考慮，風光 互補發(fā)電系統(tǒng)就地取用風能與太陽能發(fā)電，發(fā)電過程是利用自然資源，節(jié)省了 運營商使用市電的費用。另一方面，對于海島、山區(qū)等遠離電網(wǎng)的偏遠地區(qū)的 基站來說，風光互補發(fā)電系統(tǒng)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(jié)省了市電接入而架桿鋪線的巨大成本。從運行可靠性上來考慮， 風光互補發(fā)電系統(tǒng)也有著巨大的優(yōu)勢。風能與光能在自然界中本身就具有很好 的互補性。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(fā)電系統(tǒng)能夠在大多數(shù)時間內(nèi)都可以向外發(fā)電，極大地減小了系統(tǒng)因為天 氣原因而供電不足的可能性，增強了系統(tǒng)供電的連續(xù)性、穩(wěn)定性和可靠性。并 且相對于單一的風能或太陽能發(fā)電系統(tǒng)，有效的減少了備用蓄電池組配置的容 量，從而進一步降低了運營商的建設(shè)成本。 四、東方山鼎風光互補供電系統(tǒng)簡介 4.1 東方山鼎風光互補供電系統(tǒng) 九折龍基站風光互補供電系統(tǒng)項目實施方案 東方山鼎新能源 東方山鼎風光互補供電系統(tǒng)利用先進的太陽能方陣和風力發(fā)電機控制技術(shù)， 通過智能控制柜將太陽能電池組件產(chǎn)生的直流電與風力發(fā)電機組產(chǎn)生的交流電 整流，然后一部分轉(zhuǎn)化成交流電供負載使用，另一部分將電能存儲到蓄電池組 中。當陽光或風能不足時, 蓄電池的電能通過控制柜的智能管理轉(zhuǎn)化為交流電 供負載使用。當蓄電池的容量不足以給負載供電時，則由智能控制柜感應(yīng)到信 號后直接切換到市電供電，保證了系統(tǒng)供電的連續(xù)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(chǔ)上配置風光互補發(fā)電系統(tǒng)，一方面可以減 少蓄電池的容量，節(jié)省系統(tǒng)費用的投入，同時也基本上替代了市電供電的功能， 節(jié)約了通信基站的電費開支。 圖 1.風光互補供電系統(tǒng)原理圖 4.2 東方山鼎風光互補供電系統(tǒng)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(lián)的形式構(gòu)成太 陽能電池光伏組件方陣。光伏方陣將太陽能通過光伏效應(yīng)轉(zhuǎn)換成直流電為各部 分負載供電。 九折龍基站風光互補供電系統(tǒng)項目實施方案 東方山鼎新能源 本組件模塊采用多晶硅材料，其轉(zhuǎn)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(huán)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(fā)電機模塊 風力發(fā)電機是由風輪將風能通過空氣動力學原理轉(zhuǎn)換成機械能，驅(qū)動永磁 同步發(fā)電機輸出與風速成一定關(guān)系的交流電，經(jīng)整流變成直流電為各部分負載 供電。風力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)主要包括槳葉、永磁同步發(fā)電機、對風機構(gòu)等。整機 如圖 3 所示，外觀優(yōu)美，運行可靠，發(fā)電效率高，使用壽命長。其各部件的特 點有： 1) 槳葉：起動風速低，結(jié)構(gòu)強度高，能保證在高轉(zhuǎn)速下安全運行。優(yōu)選高升 阻比翼型，兼顧寬尖速比和降噪音進行氣動優(yōu)化設(shè)計，氣動效率高，噪音 低。 2) 發(fā)電機：采用強磁材料，優(yōu)級軸承，F(xiàn) 級絕緣 IP54 防護，保證了較高的使 用壽命和發(fā)電效率。 3) 所有外露機件均采用長效防腐蝕表面處理，保證風力機在露天以及惡劣的 環(huán)境下使用不銹蝕。 九折龍基站風光互補供電系統(tǒng)項目實施方案 東方山鼎新能源 圖 3 風力發(fā)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(tǒng)的核心組件，東方山鼎研發(fā)的智能控制柜 選用工業(yè)級的優(yōu)質(zhì)元器件，采用智能化、模塊化的設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單、功能強大， 適合于低溫等惡劣的工作環(huán)境，保證了整個系統(tǒng)工作運行的穩(wěn)定性和可靠性， 并擁有良好的使用壽命。智能控制柜有幾大不同的模塊組成，主要包括電源控 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 九折龍基站風光互補供電系統(tǒng)項目實施方案 東方山鼎新能源 電源控制模塊主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(fā)電機輸出的電流通過電源控制模塊，經(jīng)整流將原本不穩(wěn)定的輸出電流轉(zhuǎn) 換成穩(wěn)定的直流電，一部分轉(zhuǎn)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(fā)電的使用率。其特點還主要包括： 1) 擁有專為風光互補系統(tǒng)設(shè)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(tài)，讓現(xiàn)場操作、維護人員實時掌握系統(tǒng)工作狀況。 2) 配有專用的遠程監(jiān)控軟件，可實時監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)，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(jiān)控中心可以實時接收數(shù)據(jù)，了解系統(tǒng)運行狀況。 3) 控制風力發(fā)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，包括：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(zhuǎn)換成交流電供 負載使用。其主要功能包括： 1) 具有交流自動穩(wěn)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(tǒng)各部件運行的安全性，提高了系統(tǒng)工作的可靠性。 2) 有效利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(tài)下，電 源逆變模塊可自動檢測到蓄電池欠壓信號，將系統(tǒng)切換到市電供電，從而 保證了系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性。 防雷模塊功能主要為了防止風光互補供電系統(tǒng)遭受由于感應(yīng)雷擊或直接雷 擊所產(chǎn)生的浪涌危害，避免設(shè)備造成經(jīng)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(tǒng)發(fā)出的電能一部分是通過蓄電池再給用電設(shè)備 九折龍基站風光互補供電系統(tǒng)項目實施方案 東方山鼎新能源 使用的。蓄電池性能的好壞，直接反映系統(tǒng)供電狀況的良好性，并影響系統(tǒng)后 期的維護成本。 蓄電池容量的大小主要是由通信基站負載功率、負載供電時間以及連續(xù)無 風無光天數(shù)這些因素決定。 一般情況下，除惡劣應(yīng)用環(huán)境以外，通信基站風光互補供電系統(tǒng)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(tǒng)對于蓄電池過壓、欠壓狀態(tài)有良好的保護，不至 于蓄電池產(chǎn)生深度放電，因此大大提高了蓄電池的使用壽命，對運營商而言能 夠減少后期維護成本的投入。 4.2.5 監(jiān)控系統(tǒng)模塊 在一些地處偏遠的通信基站，往往會遇到基站里的設(shè)備被盜竊的情況，給 通信運營商造成了經(jīng)濟上的直接損失。如果通信基站應(yīng)用風光互補供電系統(tǒng)， 系統(tǒng)組件及相應(yīng)的配套設(shè)備很有可能成為被盜的對象。在這種情況下，需要有 一套監(jiān)控系統(tǒng)對通信基站進行實時監(jiān)控，在保證設(shè)備財產(chǎn)不受到損失的情況下 也能觀察風光互補供電系統(tǒng)工作運行狀況。 監(jiān)控系統(tǒng)模塊主要由攝像頭、紅外門磁、報警器等設(shè)備組成。其信號傳輸 方式主要有兩種： 1) 通過有線網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)控畫面信號實時傳輸?shù)奖O(jiān)控中心； 2) 在偏遠地區(qū)，沒有有線網(wǎng)絡(luò)的情況下，通過信號報警發(fā)生器，由 GSM 網(wǎng)絡(luò)使用戶接收手機彩信收到現(xiàn)場圖文報警信息。 4.2.6 風光互補供電系統(tǒng)技術(shù)特點 通信基站風光互補供電系統(tǒng)的主要特點有： 1) 利用風能、太陽能的互補特性，充分利用自然資源，實現(xiàn)晝夜發(fā)電，可以 獲得穩(wěn)定的總輸出，提高了系統(tǒng)供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性； 2) 高效率的集成、優(yōu)秀的控制系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)的高可靠性、高壽命； 3) 核心部件自主研發(fā)，其余部件選用優(yōu)質(zhì)供貨； 4) 設(shè)備配置齊全，產(chǎn)品針對性強； 5) 建設(shè)周期短，裝機規(guī)模靈活； 6) 設(shè)備安裝簡單，操作維護方便； 九折龍基站風光互補供電系統(tǒng)項目實施方案 東方山鼎新能源 7) 相對于獨立的風力發(fā)電或光伏發(fā)電系統(tǒng)，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(fā)電系統(tǒng)進行合理的設(shè)計和匹配，可以基本實現(xiàn)由風/光系統(tǒng)供電， 獲得較好的社會經(jīng)濟效益，起到很好的節(jié)能效果。 五、九折龍基站風光互補供電系統(tǒng)項目方案設(shè)計 5.1 系統(tǒng)應(yīng)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Ⅲ類可利用地區(qū)。 5.2 基站設(shè)備及用電量需求： 名稱 電壓 功率 日工作時間 發(fā)射器及傳輸設(shè)備 DC48V 1800W 24小時 空調(diào)設(shè)備 AC380V 2800W 依室內(nèi)環(huán)境而定 5.3 風光互補供電系統(tǒng)主要配置： 部件 規(guī)格 數(shù)量 備注 風力發(fā)電機 2000W 3臺 太陽能電池板 100W 20塊 多晶硅 蓄電池 1000Ah/2V 48塊 閥控鉛酸蓄電池 智能控制柜 1臺 監(jiān)控設(shè)備 1套 可選 5.4 風光互補供電系統(tǒng)配置說明： 九折龍基站風光互補供電系統(tǒng)總裝機容量為8000W，其中風力發(fā)電機 6000W，太陽能光伏板2000W。蓄電池總?cè)萘繛?8V/2000Ah，系統(tǒng)在蓄電池飽和 后可在無風無光的情況下連續(xù)正常供電2天。 5.5 基站風光互補供電系統(tǒng)方案設(shè)計圖 基站風光互補供電系統(tǒng)方案設(shè)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(tǒng)。 九折龍基站風光互補供電系統(tǒng)項目實施方案 東方山鼎新能源 圖 5 風光互補供電系統(tǒng)方案結(jié)構(gòu)圖 圖 6 風光互補供電系統(tǒng)方案工作原理圖 九折龍基站風光互補供電系統(tǒng)項目實施方案 東方山鼎新能源 5.6 方案設(shè)計說明 在基站原有設(shè)備和供電線路不做改動的基礎(chǔ)上進行改造，將市電/柴油機發(fā) 電并聯(lián)接入智能控制柜系統(tǒng)，實現(xiàn)風光互補發(fā)電與市電/柴油機發(fā)電自動切換功 能，保證風光互補優(yōu)先供電，市電/柴油機補充供電。智能控制柜系統(tǒng)輸出的電 源與配電箱連接，由配電箱統(tǒng)一給負載供電，最終達到節(jié)能減排的目的。 智能控制柜的電源控制模塊能實時監(jiān)測和記錄太陽能和風能的發(fā)電量以及 蓄電池的電壓值，通過對節(jié)能數(shù)據(jù)的存儲和采集滿足運營商對節(jié)能減排數(shù)據(jù)統(tǒng) 計要求。 根據(jù)負載容量的增減，風光互補供電系統(tǒng)可以實現(xiàn)靈活地擴容，通過增加 或減少風光互補的總裝機容量和蓄電池容量，在更有效地利用了風光資源的同 時也保證了系統(tǒng)整體供電的穩(wěn)定性和可靠性。 方案設(shè)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(tǒng)，提高系統(tǒng)供電可靠性； 3) 與基站開關(guān)電源系統(tǒng)完全兼容，保證系統(tǒng)運行可靠性； 4) 蓄電池智能統(tǒng)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(tǒng)對設(shè)備的持續(xù)供電。 5.7 基站風光互補供電系統(tǒng)經(jīng)濟節(jié)能性分析 以九折龍基站為例，基站的耗能設(shè)備主要包括信號傳輸主設(shè)備、開關(guān)電源、 機房空調(diào)。其中信號傳輸主設(shè)備約占系統(tǒng)總耗電的 40%—50%，機房空調(diào)占 45%— 55%，開關(guān)電源占 5%—15%。如果風光資源條件良好，在風光互補供電系統(tǒng)保 證主設(shè)備正常運行的同時又能給空調(diào)供電，風光互補供電系統(tǒng)能降低基站總能 耗的 80%—90%。 根據(jù)基站用電量數(shù)據(jù)統(tǒng)計，基站一年的耗電量大約在 38000 度電左右，如果按照 0.8 元/ 度的價格計算，風光互補供電系統(tǒng)一年能給基站節(jié) 省電費 2 萬余元。 另外，風光互補供電系統(tǒng)從能源方面也節(jié)約了很多的能耗。九折龍基站每 年的耗電量將近4000度電，據(jù)資料統(tǒng)計，每節(jié)約1度電相當于節(jié)省0.5kg煤的能 耗和4L水, 同時節(jié)省了1kg二氧化碳和0.03 kg二氧化硫的排放量?？芍瑔螁?九折龍基站風光互補供電系統(tǒng)項目實施方案 東方山鼎新能源 一個基站一年可以節(jié)約2000kg標準煤，可減少二氧化碳排放量4000kg。如果建 設(shè)200套風光互補供電系統(tǒng)，全年可以節(jié)約電費400萬余元；可節(jié)約標準煤400噸； 可減少二氧化碳排放量800噸。如果正常運行20年可節(jié)約電費8000多萬元；節(jié)約 標準煤8000噸；減少二氧化碳排放量16000噸。 從一個基站運行期間所節(jié)約的能源及減少的污染排放數(shù)據(jù)可知，通信基站 風光互補供電系統(tǒng)的經(jīng)濟節(jié)能性還是相當可觀的。對于通信運營商而言，使用 風光互補供電系統(tǒng)不但可以節(jié)省電費，同時也滿足了國家節(jié)能減排的要求。