1、 3G 直放站风光互补智能供电系统项目介绍景德镇金辰凯特新能源技术有限公司金辰凯特3G 直放站风光互补智能供电系统1目 录第一章 总论 11 概述 11.1 项目概况1.2 编制依据2 项目建设背景及必要性3 项目建设内容4 项目建设分工界面5 项目报告范围6 工程投资第二章 建设方案1 建设要求1.1 总技术要求1.2 安全要求2 风光电互补系统的组成及运行2.1 系统的组成2.2 系统的运行原则及方式3 风光电互补系统设备配置及技术要求3.1 通信负荷3.2 风力发电机系统3.3 太阳能系统3.4 蓄电池3G 直放站风光互补智能供电系统23.5 整流模块4 风光电互补系统的节能估算4.1
2、风能4.2 太阳能4.3 新能源系统5 防雷与接地要求5.1 防雷要求5.2 接地要求6 节能减排效益分析3G 直放站风光互补智能供电系统3第 一 章 总 论1 概 述1.1 项目概况本项目为中国移动、中国电信、中国联通 3G 直放站最大限度地利用新能源进行供电，并根据我国各地区的地理环境和气候条件，对日照时数和风力密度进行分析，开展一系列的科研及产品研发，为今后开展基站节能减排工作提供重要的科研依据及运行经验。1.2 编制依据1) GB/T 10760.1-2003 离网型风力发电机组用发电机 第 1 部分 技术条件2) GB/T 19068.1-2003 离网型风力发电机组第 1 部分 技
3、术条件3) GB/T 19115.1-2003 离网型户用风光互补发电系统 第 1 部分 技术条件4) GB 50057-1994 建筑物防雷设计规范（2000 年版）5) YD/T 1051-2000 通信局（站）电源系统总技术要求6) YD 5184-2009 通信局(站)节能设计规范7) YD 5191-2009 电信基础设施共建共享工程技术暂行规定8) YD/T 1073-2000 通信用太阳能供电组合电源9) YD/T 1669-2007 离网型通信用风/光互补供电系统10)YD/T 1360-2005 通信用阀控式密封胶体蓄电池11)YD 5098-2005 通信局（站）防雷与接地
4、工程设计规范12)YD 5059-2005 电信设备安装抗震设计规范2 项目建设背景及必要性通信(3G)牌照此举标志着我国移动通信正式进入 3G 时代。第 3 代移动通信网络的大规模建设就 2009 年初，工业和信息化部为中国移动、中国电信和中国联通发放 3 张第 3 代移动此拉开序幕。在对海岛、乡村、景区和高速公路(铁路)进行信号覆盖时，通信基站往往都是建设在供电较为困难或有可能解决供电问题但会耗资巨大的山上、公路沿线、铁路沿线。该类型区域普遍存在设备供电难的问题。在传统的 2G 移动通信网络中，由于宏基站及其配套没备的功耗通常达到几 Kw。采用风光互补电源为宏基站提供电源将使得整个电源投资
5、过大制约了风光互补电源在 2G 移动通信网络中的应用。在第 3 代移动通信建设中。随着额定功率较小的 RRU、采用预失真功放的数字直放站等技术的成熟，RRU 、数字直放站将在 3G 建设中得到规模使用。风光互补电源在 3C 移动通信建设中的大规模应3G 直放站风光互补智能供电系统4用也成为可能。采用风光互补的移动通信电源具有以下的优势:(1)与传统的电力线长距离托线供电方案相比，在海岛、乡村、景区和高速公路(铁路)环境下采用风光互补电源为通信基站供电可节省大量的投资； (2)与传统的单纯太阳能电源相比较，风光巨补发电源在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷；(3)在野外环境下。采用风光
6、互补电源更安全并可做到无人值守：(4)采用风光互补电源为基站供电。建设期短符合我国 3G 移动通信网络快速组网的要求；(5)属于可再生能源，符合国家能源发展战略。我国各大通信运营商在国家提出 2006-2010 年要将单位 GDP 能耗降低 20的基础上，2007 年提出“绿色行动计划”的总体目标是：到 2010 年，单位业务量耗电量比2005 年下降 40。全面推进“绿色行动计划”。从中国移动 2008 年企业社会责任报告中得知，中国移动 2006-2008 年能源消耗情况如下表：1、符合国家“十一五”提出的提出节能减排大战略2、节能减排成为衡量央企发展的重要指标3、工信部已将行业的节能减排
7、作为一项重要工作，加以推进和落实4、各通信运营商自身盈利的需要3G 直放站风光互补智能供电系统5从表中可以看出，移动通信基站耗电量在 2008 年占全年的 61.4%，基站以节电为主的降耗，已成为移动公司节能减排的关键。第二章 设计方案1 设计要求1.1 总技术要求3G 直放站风光电互补供电智能系统应满足国家、行业及中国移动相关标准规范的技术要求。风光电互补系统必须安全、可靠、稳定运行。当风、光新能源系统发生故障时，不能影响市电、组合式开关电源、蓄电池所组成的直流供电系统自主正常运行。风光电互补系统应具备完善的监控手段及内容，并将监控信息上传至监控系统。风光电互补系统应采取有效的防雷接地措施。
8、收集各类实测数据，并按要求上传世博展示所需数据内容。1.2 安全要求风力发电机的塔杆结构必须满足风力发电机组设备静态、动态载荷，严禁产生频率共振。当风速达到 34m/s 时，必须无任何损坏，系统必须具备综合抗风、卸荷、刹车能力；必须具备气动限速、自动刹车、紧急手动刹车、制动后信息反馈功能，机组各元器件材料必须牢固、可靠，严禁出现脱落现象，系统应及时提供告警信号。太阳能电池组件必须牢固安装在支架上，电池板及支架的安装必须采取有效的抗风措施，并便于设备维护。风力发电机组系统设备使用寿命不小于 10 年。风光电互补系统设备耐沿海腐蚀年限为 10 年，各类控制器平均失效间隔时间 MTBF：应大于 10
9、5小时。风力发电机组及太阳能电源系统必须配置相应等级的浪涌保护器，应采用铜芯阻燃铠装或屏蔽型电缆，并采取可靠的接地连接。2 风光电互补系统的组成及运行2.1 系统的组成本期风光电互补系统为离网型直流供电系统，主要由风力发电机组及其控制器、太阳能电池组件及其控制器、中央监控单元及蓄电池共同组成，如图一所示。3G 直放站风光互补智能供电系统6图一：太 阳 能 控 制 器太 阳 能 控 制 器太 阳 能 控 制 器太 阳 能 控 制 器风 力 发 电 机 风 机 控 制 器48V/50A高 频 开 关整 流 模 块太 阳 能 1组 6块 串太 阳 能 2组 块 串太 阳 能 3组 16块 串太 阳
10、能 4组 块 串太 阳 能 5组 16块 串太 阳 能 组 块 串太 阳 能 7组 16块 串 48V蓄 电 池蓄 电 池通 信 负 载中 央 监 控 单 元蓄 电 池 管 理负 载 管 理供 电 效 率 优 化数 据 存 储 及 传 输温 度 传 感 器 风 速 仪 1RS23/485监 控 风 速 仪 248V直 流 系 统风光电互补系统的组成2.2 系统的运行原则及方式风能、太阳能、市电整流模块电源系统采取并联直流 48V 输出方式供电，主要为并联浮充运行状态，系统单元间采用软切换互补方式供电，任一电源系统单元发生故障时，不会影响其他电源系统单元的正常运行。风光电互补系统控制总策略中优先
11、使用能源的顺序为：风力太阳能市电蓄电池，系统通过动态调整太阳能控制器输出电动势的方式，实现各类型能源功率模块输出电压值的相对高低，以保证能源使用的优先顺序。风光电互补系统优先使用风、光新能源供电。当新能源输出功率不足时，由市电整流模块被动限流输出补充不足部分；当新能源输出功率大于通信负载时，通过关闭部分太阳能控制器卸荷。3 风光电互补系统设备配置及技术要求风光电互补系统在下列条件下应能连续、可靠地工作：1) 室外温度：15至70；3G 直放站风光互补智能供电系统72) 室内温度：0至45；3) 室内设备相对湿度：不大于 90（255） ；4) 海拔高度：不超过 3000 米。风光电互补系统噪音
12、：风机不大于 65dBA，其他设备不大于 55dBA。风光电互补系统直流输出电压范围为：43 至 58V，具体性能指标应满足通信用太阳能供电组合电源的要求。系统支持整流模块的效率管理，具备完善的电池监控功能：自动/周期/手动均、浮充转换，具备电池在线放电测试，充电限流功能，电池充电电压温度补偿功能。系统具有良好的人机操作及显示界面。直流输出分路要求：熔断器 80Ax4；断路器 63A3，32A30；16A2，不需提供二次下电分路输出。系统控制机柜尺寸不大于 600*400*2000（宽*深*高） ，全正面安装、使用、维护。3.1 通信负荷基站内各种通信设备的负荷要求是基站电源系统配置的依据。准
13、确地了解、统计各种通信设备的耗电量，就能合理地配置基站内电源系统容量，从而提高设备利用率，节约能源。由于通信设备测试时的状态与其实际工作状态不同，各通信设备厂商提供的设备理论或经典功耗数值一般均大于其实际运行值。本期工程对所用的 GSM900、GSM1800及 TD 同类型在用设备进行了实测，具体数据详见下表：单架设备功耗（瓦） 功耗小计（瓦）本期相关通信设备 实测 经验值本期机架数 实测 经验值爱立信 RBS2206 1000 2200 6 6000 13200 华为 TD 设备 500 1510 1 500 1510 合计 6500 14710 由于实测数据并不是通信设备满配置高话务量时数
14、值，故本期以实测功耗的 1.5 冗余量，即 9.75 千瓦作为计算依据。3.2 风力发电机系统3.2.1 系统配置本基站风力发电机组安装在通信铁塔顶端，受铁塔承载能力限制和建筑整体效果要求，安装垂直型风机 1 台，其额定输出功率为 3 千瓦，配套风机控制器 1 台（安装在机房风光电控制柜内） 。3G 直放站风光互补智能供电系统83.2.2 技术要求风机发电机性能指标应满足离网型风力发电机组用发电机的相关要求。风机系统用户手册、技术手册应满足离网型风力发电机组第 1 部分 技术条件的相关要求。风机启动风速：不高于 4 米/秒；发电风速范围：4 至 25 米/秒；额定风速 12 米/秒；起始刹车风
15、速 26 米/秒。风机在所允许的工作转速范围内，其最大输出功率应不大于 1.5 倍的额定功率。电气系统的保护装置在负载端发生短路时，应及时动作以保证电气设备无任何损坏。风轮的风能利用系数应不小于 0.36。机组整机效率应不小于 25%。风机控制器根据风机功率点实现风机最大功率跟踪，效率不低于 0.95，输出直流电压范围为：-40V 至58V，控制器具备输入端、输出端极性反接保护功能，控制器具备限流功能，防止风速突然增加引起的尖峰电流或高电压对其的损坏，具备 RS232/485 监控接口。风力发电机组第一次无故障时间应不低于 5000 小时,之后平均无故障时间应不低于8000 小时。风机及控制器
16、质保期不低于 3 年。系统直流输出应有有效防止风力发电机组空载电压冲击措施，保证在出现最大空载电压时，系统内所有电器设备包括系统外部的用电设备均能得到有效保护。风力发电机组、控制器必须采取有效的防雷措施。3.3 太阳能系统3.3.1 系统配置本基站太阳能电池组件标称功率为 90 瓦/块，其外形尺寸为 1176*531 毫米，受限于基站机房屋顶面积，共安装 112 块，共计额定输出功率为 10.08 千瓦。每 16 块太阳能电池组件串联成 1 组电源，每 2 组太阳能电源配置 1 台太阳能控制器，共配置 4 台控制器。3.3.2 技术要求太阳能电池组件工作温度范围为：40至+90。太阳能电池组件
17、宜采用单晶硅材料。系统可靠性指标 MTBF：10 5小时。太阳能控制器效率应不小于 87%。直流输出供电回路压降应不大于 500mV。控制器应能根据系统输出电压及负载情况对太阳能电池组件的投入和切除进行自动控制。当自动控制失效时，应有应急的手动控制。3G 直放站风光互补智能供电系统9太阳能电池组件的结构要保证与支架连接的牢固可靠，应能够抵抗 34 米/秒（相当于 12 级）暴风而不被损坏，应能够方便地维护、更换太阳能电池组件。支架应能够保证正确的方位，经沟通确认本基站太阳能电池组件的最佳倾角为 22 度，以最大限度地使用太阳能。太阳能支架材料应有防腐蚀措施，背面应有通风降温措施。太阳能控制器应
18、有防止组件反接的电路保护，具有防止蓄电池通过太阳能电池组件反向放电的保护功能。太阳能电池组件、控制器系统必须采取有效的防雷措施。太阳能电池组件电源系统中室外设备及材料均应采取有效的防盗、防雨、防水等措施。3.4 蓄电池3.4.1 容量配置本基站风光电互补系统承载的通信设备负荷约为 9.75 千瓦，即 203A/48V，按不小于4 小时蓄电池后备放电时间要求配置。根据蓄电池容量计算公式进行计算。Q=KIT/1+（t-25）其中：K 为安全系数，取 1.25；I 为负荷电流，取 203；T 为放电小时数，取 4 小时；t 为最低环境温度，取 15； 为放电容量系数，4 小时为 0.79； 为电池温
19、度系数，取 0.008。Q=1.25*203*4/0.791+0.008*(15-25)=1396.5Ah得出蓄电池容量配置为 2 组 800Ah。3.4.2 技术要求因胶体电池具有欠压、浅充、浅放、过充、过放、高低温状态下仍能保证较长寿命的特点，较适用于风光电互补系统，故本基站将采用胶体电池。胶体电池在环境温度 20至 30条件下正常使用，应达到 C10额定容量。蓄电池应能承受 50kPa 的正压或负压而不破裂、不开胶，压力释放后壳体无残余变形。蓄电池静置 28 天后其容量保存率不低于 96%。蓄电池在充电过程中遇有明火，内部应不引燃、不引爆。采用封口剂的蓄电池，在温度-30至+65范围内，封口剂不应有裂纹与溢流现象。蓄电池经过 1 小时率放电后，电池的充电恢复能力应在 10 小时之内达到额定容量的
