一种光能与市电互补的太阳能基站供电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光能与市电互补的太阳能基站供电系统，包括配合工作的市电供电支路和光能供电支路，分别与所述市电供电支路和光能供电支路连接、且用于协调市电供电支路与光能供电支路进行工作的均衡器，以及分别与所述均衡器和光能供电支路连接、且用于远程监控的远程无线监控模块。本发明专利技术所述光能与市电互补的太阳能基站供电系统，可以克服现有技术中供电可靠性差、能量转换效率低和成本高等缺陷，以实现供电可靠性好、能量转换效率高和成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信基站
，具体地，涉及一种光能与市电互补的太阳能基站供电系统。
技术介绍
能源是人类社会生存与发展的物质基础，更是国民经济发展的基础。由于无限制的开采煤炭、石油、天然气等化石能源，造成了全球性的环境污染和生态破坏，对人类的生存和发展构成了威胁。为了人类社会经济能够平稳发展，人类迫切需要寻找其他可替代的能源资源。近年来，中国通信网络规模已跃居世界第一，通信业的能耗也在迅速攀升。中国基础电信运营企业每年的耗电量超过300亿度(KWh)。中国移动在2009年消耗电量近130亿KWh，其中主要是移动设备和机房空调用电，在移动基站的耗电中，基站设备和空调约各占45%。各通信运营商为了降低资本开支和运营开支，在通信机房及移动通信基站等节能领域积极进行理论探索和实践，主要围绕如何减少空调耗电和基站设备耗电，提出了新风节能、变频节能、新型制冷剂节能等技术应用等节能措施。电源作为通讯系统的“心脏”，是通讯网络建设的件事基础和根本保障，所能节约的能源毕竟有限。这里就需要我们转换传统思维方式，从节电转化到发电上，人们可以使用低成本的风电、光电为通讯基站的辅助电源，替代市电的消耗量，降低用电企业的用电成本。太阳能是来自大自然的一种清洁能源，并且属于取之不尽、用之不竭的可再生能源。利用相应的技术，太阳能可以转化为电能，这种能源产生的电能通过有效的利用可以创造巨大的社会效益。在各国政府的大力支持下，最近十年来太阳能电池及组件的年平均增长率达到33%;最近五年内增长率更是达到43%。我国是一个发展中的国家，也是能源消耗大国。目前我国能源消耗的增长速度居世界首位。由于我过在一次性能源消费中，煤占到70%。导致环境质量的总体水平在不断恶化。世界十大污染城市我国一直占多数，环境恶化对我国的社会经济发展和人民生活健康带来了严重的影响。因此加剧了我国能源替代形式的严重性和紧迫性。作为能耗大户的通讯基站，理应顺应国家节能减排的战略策略，提升通讯基站的技能环保性能，改变基站现有的供电方式，建设绿色通信基站，逐渐成为了一个不可忽视的重要问题。目前，各大运营商针对海岛、山区等远离电网的偏远地区的基站，都提出了切实可行的风光互补发电的解决方案。该方案从经济性上考虑，风光互补系统取用源自大自然的风能与太阳能发电，发电过程是利用容易获得的自然资源，节省了运营商使用十点的费用。并且，对于岛屿、山区等远离电网的偏远趋于的基站来说，风光互补发电系统可以可靠独立的为通讯基站提供电能，而无需市电的接入，为运营商节省了市电接入而架杆铺线的巨大费用。例如，图1所示的标准配置的移动通讯基站供电系统，图2所示的独立运行的风光互补的太阳能基站供电系统。太阳能电池板组件是由大量太阳能电池通过串、并联的形式构成太阳跟那个电池光伏组件方阵。光伏方阵将太阳能通过光伏效应转换成直流电，光伏方阵的输出电压为直流72V，最大输出功率根据不同基站配置会略有不同。经过带有太阳能最大功率点追踪功能的充电控制器后转化为符合通讯机房电池输入要求的直流电。既可输出到逆变器也可以输出给电池充电。风力发电机由风轮将风能通过空气动力学原理转换成机械能，驱动永磁同步发电机输出与风速成一定关系的交流电，发的交流电经过充电控制器整流成符合通讯机房电池输入要求的直流电，一部分供给电池，另外一部分供给逆变器。电池组由一系列2V/500Ah电池的串并联构成一个电池组，电池组的电压为48V，容量依据负载情况而定。逆变器将输入的直流电转变成220V的交流电供开关电源和交流负载使用。直流负载为基站里面的直流供电的耗电设备，如BTS设备、BBU、RRU等。交流负载为基站里面的交流供电的耗电设备，如空调、风机等辅助设备，该类型设备为基站正常工作提供环境保证。风光互补独立供电基站的供电原理如下 (I)当风能和太阳能发电所提供的电能比较充足，超出了交、直流负载的耗电量时，充电控制器会将剩余部分电能根据电池电量状态进行充放电控制。当电池处于满电量状态时，充电控制器只给逆变器充电；但电池电量不足时，充电控制器会利用剩余电量对电池组进行充电。⑵当风能和太阳能发电所提供的电能不足时，充电控制器只给逆变器供电，逆变器输入不足的部分由电池组提供。且逆变器会根据需要，对交流耗电设备进行开关机操作，保证开关电源的供电正常，最小化交流设备的耗电。⑶当风能和太阳能所提供的电能严重不足时，充电控制器只给逆变器供电，逆变器输入不足的部分由电池组提供。且由于风能和太阳能的发电不足，逆变器将关闭交流负载，优先保障通讯设备的供电正常，确保通讯畅通。⑷当风能和太阳能说提供的电能不足，且电池电量严重不足时，逆变器会关闭输出，先让电池电量恢复到一定容量才会开启输出，使通讯设备重新工作起来。通讯基站风光互补供电系统利用风能、太阳能的互补特性，充分利用自然资源，可以昼夜发电，获得稳定的总电能输出，提高了系统供电的持续性和稳定性，能够独立在野外运行。但该方案由于投资成本大仅能适用野外岛屿、山区等地理条件特殊的基站，存在以下不足点，而不适合大规模应用到占基站数量大多数的市区基站 ⑴风力发电机不适合安装在建筑密集的市区环境，且电机属于机械部件易老化损坏； ⑵该系统需要大容量的电池组，确保在极端天气条件下系统仍可以稳定运行； ⑶该系统中先将风能、电能转化成符合电池输入的直流电送给逆变器，再由逆变器将直流电转换为交流电供给开关电源和交流负载使用。这个过程中由于受到器件、电路效率的影响，系统的电源利用效率会大大的降低。风光互补离网基站的供电受自然环境因素光能、风能的影响较大，为系统的长期稳定运行带来了挑战。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在供电可靠性差、能量转换效率低和成本高等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述问题，提出一种光能与市电互补的太阳能基站供电系统，以实现供电可靠性好、能量转换效率高和成本低的优点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种光能与市电互补的太阳能基站供电系统，包括配合工作的市电供电支路和光能供电支路，分别与所述市电供电支路和光能供电支路连接、且用于协调市电供电支路与光能供电支路进行工作的均衡器，以及分别与所述均衡器和光能供电支路连接、且用于远程监控的远程无线监控模块。进一步地，所述市电供电支路，包括依次连接至所述均衡器的交流配电柜和开关电源，分别连接至所述交流配电柜的交流输入模块和油机输入模块，连接在光能供电支路与开关电源之间的电池组，连接在交流配电柜输出端的交流负载，以及连接在均衡器输出端的直流负载。进一步地，所述光能供电支路，包括依次连接至所述电池组的光伏组件和太阳能控制器； 所述太阳能控制器的第一输出端连接至均衡器，第二输出端通过通信总线连接至远程无线监控模块；所述远程无线监控模块的输出端，通过通信总线连接至均衡器。进一步地，所述通信总线，包括RS482或RS232中的任意一种。进一步地，所述市电供电支路，还包括连接在所述太阳能控制器与电池组之间的充电电路。进一步地，在所述远程无线监控模块与均衡器之间，还设有GPRS模块或3G模块。本专利技术各实施例的光能与市电互补的太阳能基站供电系统，由于包括配合工作的市电供电支路和光能供电支路，分别与市电供电支路和光能供电支路连接、且用于协调市电供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光能与市电互补的太阳能基站供电系统，其特征在于，包括配合工作的市电供电支路和光能供电支路，分别与所述市电供电支路和光能供电支路连接、且用于协调市电供电支路与光能供电支路进行工作的均衡器，以及分别与所述均衡器和光能供电支路连接、且用于远程监控的远程无线监控模块。

【技术特征摘要】
1.一种光能与市电互补的太阳能基站供电系统，其特征在于，包括配合工作的市电供电支路和光能供电支路，分别与所述市电供电支路和光能供电支路连接、且用于协调市电供电支路与光能供电支路进行工作的均衡器，以及分别与所述均衡器和光能供电支路连接、且用于远程监控的远程无线监控模块。2.根据权利要求1所述的光能与市电互补的太阳能基站供电系统，其特征在于，所述市电供电支路，包括依次连接至所述均衡器的交流配电柜和开关电源，分别连接至所述交流配电柜的交流输入模块和油机输入模块，连接在光能供电支路与开关电源之间的电池组，连接在交流配电柜输出端的交流负载，以及连接在均衡器输出端的直流负载。3.根据权利要求2所述的光能与市电互补的太阳能基站供电系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑洪明，周振华，陈相，郑传奇，胡刚，
申请(专利权)人：无锡博欧节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：