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标题

微基站建设中光伏供电的应用探讨

范文

赵建泉

【摘要】本文结合微基站的规划建设，对微基站的供电方案进行探讨，并对特殊场景下的微基站供电，提出采用光伏供电的配置方案和解决措施。

【关键词】微基站光伏供电屋面荷载

一、引言

随着智能手机的普及率越来越高，移动互联网和高带宽数据业务呈现几何式增长，在密集市区的CBD、步行街、大型购物中心、高档住宅群等区域出现了网络容量不足或网络覆盖差的问题，虽然自铁塔公司成立以来，移动运营商获得了大量共享站址，但面对移动宽带网络的快速发展，现有站址数量依旧是杯水车薪，远远无法满足网络发展需求，而面对复杂多样的覆盖环境，新建宏基站的难度也越来越大，因此，在对城区道路、高档小区群等重点热点区域的网络覆盖上，体积小、重量轻、功耗低的微基站也成为各运营商深度覆盖的重要选择，而对于微基站，尤其是特殊场景下的微基站供电方案，也成为工程建设中不得不考虑的问题。

二、微基站供电现状

2.1微基站设备

根据了解，现阶段国内主流设备厂商的微基站设备功率一般在350W以下，供电方式为220V交流或-48V直流，各设备厂商微基站设备功率，详见下表1

2.2微基站供电现状

目前，微基站的供电方式多种多样，按照供电类型可分为：交流供电、直流供电和POE供电。其中，微基站交流供电可分为：220V交流供电、380V交流远供；直流供电可分为：-48V直流供电、280V直流远供；后备电源可根据站址的重要程度，合理配置UPS或开关电源的蓄电池组，来保证微基站设备的正常运行。

三、特殊场景下的微基站光伏供电方案

3.1光伏供电系统的组成

光伏供电系统由太阳能电池板、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或110V电压，还需要配置逆变器。光伏供电系统各部分的作用为：（1）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。（2）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。（3）蓄电池：一般为阀控式铅酸蓄电池，其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。（4）逆变器：太阳能的输出一般都是直流12V、24V或48V，为能向220V的交流电器提供电能，需要将直流电能转换成交流电能，因此需要配置专用的直流-交流逆变器。

3.2樓顶微基站光伏供电方案

3.2.1微基站光伏供电系统配置设计

（1）太阳能电池方阵及蓄电池组容量设计

1）技术指标。太阳能电池组件设计使用寿命在20年以上；蓄电池组配置容量能满足微基站2天连续阴雨天供电。2）光伏供电系统运算参数。以济南地区为例，太阳能电池方阵设计最佳倾角为43度，平均每日峰值日照时数（方阵面上）为4.44小时，假定两个连续阴雨天之间最短时间间隔数为15天。3）蓄电池组容量设计。蓄电池组是保证微基站连续运行所必须的设备，无光照时微基站所需的电量都是由蓄电池组提供的，持续供电的时间跟蓄电池组的容量有密切关系。按照微基站实测运行功耗一般不大于300W，计算蓄电池容量时，按照蓄电池放电终止电压44V计算，蓄电池的放电电流为6.82A，为保证2天连续阴天状态下微基站的正常运行，蓄电池的容量配置由以下公式计算可得：

Bc=A×QL×NL×T。 / Cc （Ah）

= 1 .25×6.82×24×（2+（24-4.44）/24）×1.1/0.75 （Ah）

≈ 845（Ah）

式中：

A为安全系数，取1. 1～1.4之间；QL为负载日平均耗电量，为工作电流乘以日工作小时数；NL为最长连续阴雨天数；T。为温度修正系数，一般在0℃以上取1，-10℃以上取1.1，-10℃以下取1.2；Cc为蓄电池放电深度，一般铅酸蓄电池取0.75，碱性镍镉蓄电池取0.85。

由上计算可知，微基站蓄电池的总容量建议选择48V/800AH，选用4组200AH的蓄电池组并联使用，单组蓄电池选择为12V/200AH。

4）太阳能电池方阵设计

①太阳能电池方阵基本单元拟选定单组为30.2V，250 Wp太阳能电池板。

②蓄电池充电功率按照蓄电池容量4个连续光照时间充满。

光伏太阳能板每日需要提供的电量=微基站负载容量+蓄电池充电容量。

③需要太阳能板的数量

单块太阳能板日发电量：功率×光照时间×综合充电效率×损耗= 250Wp×4.44h×0.7×0.9 ≈ 700Wh。

太阳能板在光照时间内对微基站提供的电量：微基站光照期耗电量/逆变器（变换器）效率=0.30×4.44 /0. 9=1.48kWh；

蓄电池选用的是48V/800AH的容量，按照电池容量4个连续光照时间充满，太阳能板每日需提供电量为：

蓄电池充电电量+微基站光照期用电量=48*800/1000/4+1.48=11.08KWh。

需要太阳能电池板数量：

太阳能板需提供电量/单块太阳能板日发电量=11080Wh/700Wh=15.83≈16块

④太阳能电池组件功率

本站共需要16块250Wp的太阳能电池板，2块串联，8组并联，太阳能电池板功率共计4000W。

（2）楼面承重荷载

楼面新建光伏供电系统时，需增加大量的太阳能电池板和配套的大容量蓄电池组，对楼面的承重提出较高的要求，因此，我们需对楼面的承重荷载进行验算，必要时需对楼面进行加固处理。

1）太阳能板的楼面承重荷载

常见光伏太阳能板的规格型号如下：

根據《建筑结构菏泽规范》GB-5009-2012中规定：上人的屋面均布活荷载标准值为2.0Kn/㎡。（以下计算以原楼面没有后期新增荷载为前提）电池板选用16块250Wp，总重量296Kg，电池板占地面积大，单位面积负荷相对较小，楼板承重满足要求。但厂家提供的电池板安置支架需进行抗风负荷验算，并与楼体结构可靠锚固，达到抗震效果。

2）蓄电池组的楼面承重荷载验算

常见铅酸蓄电池组尺寸、重量如下：

本站选用4组200Ah蓄电池，总重量约1008kg。若选择安装于室外机柜内，常见室外机柜尺寸650mm*650mm*2000mm，此时楼面局部均载大于23 Kn/㎡，远远大于屋面均布活荷载标准值（2.0Kn/㎡），存在安全隐患，此时建议把电池柜放在承重墙或者结构柱上，也可通过架空钢梁，对屋面进行加固改造，将设备重量传递到承重墙或结构梁上。另外，我们可以选用底面积较大的室外机柜，4组蓄电池按照单层卧式分散布置，将屋面荷载进行有效分担，减小屋面的局部受力，这样也能节省楼面加固的投资。

3.3路灯杆、监控杆等微基站光伏供电方案

对于步行街、老旧住宅小区低层、城市道路等宏基站难以覆盖的区域，可采用路灯杆、监控杆等安装微基站。同样，对于市电难以协调或引入困难的站址，也可采用光伏供电系统供电，但需要注意的是，此种环境中的站址，多数由于场地受限，无法安装大面积的太阳能电池板，因此，对于微基站在连续阴雨天的供电保障上有所欠缺。针对路灯杆、监控杆等太阳能板安装受限的站址环境，建议选用一体化微站等小功率设备，适当降低设备功率，以达到更大的供电保障，蓄电池组和光伏太阳能板的配置方案，可参考上一章节的计算方法。

结论：微基站的供电方式有多种选择，无论是本地交（直）流供电、交（直）流远供、POE等供电方式，还是光伏供电，我们都不能搞一刀切，指定一种供电方式。在实际的建设过程中，我们都应该根据站址环境，电力环境、施工难易等因素，并充分考虑造价成本、客户感知等潜在因素，选择科学合理的供电方案。

参考文献

[1]“GBT 26264-2010 通信用太阳能电源系统” 中华人民共和国工业和信息化部

[2]“GB-5009-2012 建筑结构菏泽规范” 中华人民共和国住建部

[3]《太阳能光伏发电技术》可再生能源化学工业出版社

[4]柴少锋、师保良，太阳能供电在小型基站中的应用和探讨[J].邮电设计技术，2013，（04）89-92

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