通信行业节能减排解决方案

                                                     上海致远绿色能源有限公司 1 通信基站节能减排 新能源供电系统   上海致远绿色能源有限公司 2009年12月                                                        上海致远绿色能源有限公司 2 前言移动通信已经成为人们昀主要的通信方式。随着通信网络覆盖的不断延伸，很多基站远离电网，接入市电的代价很高，有时甚至不可实现。部分基站虽然有电网接入，但因处于电网的末端，电网供电质量非常差，经常出现停电或电压不稳定，大大降低了通信可靠性。另一方面，通信基站的数量众多，是通信行业的耗能大户。从整个移动网络设备的能源消耗分布来看，在整个移动网络中，基站设备的能源消耗占到90％，而其他设备包括核心网和网管所占比例不足10％，因此，基站的节能降耗问题成为人们关注的重点。 风能、太阳能等新能源都是无污染、取之不尽、用之不竭的可再生能源。近年来，随着新能源发电技术的逐渐成熟和应用经验的不断积累，风能、太阳能等新能源供电系统在通信基站中的应用越来越广泛。新能源独立供电系统为偏远地区通信基站提供了经济可行而且可靠的供电解决方案。在电网供电质量较差的地区，新能源备用供电系统为通信基站提供了有效的电源备用方式，大大提高了通信可靠性。在电网供电质量较好的地区，新能源补充供电系统将为通信基站提供更加清洁有效的能源解决方案，减少基站对常规能源的消耗。 我国是能源消耗大国，也是二氧化碳等温室气体的排放大国，大幅削减二氧化硫等污染物排放的压力也很大。为满足经济持续高速增长、实现能源可持续发展，必须改善不合理的能源结构和实现能源结构多元化，解决好节能降耗问题和生态环境保护问题。国家已经颁布《可再生能源法》等法律文件，“十一五”规划确立了节能减排的“硬指标”，即单位国内生产总值能耗降低20％左右，主要污染物排放总量减少10％。两个指标的背后，表明了我国政府重视资源节约和环境保护，改变经济粗放型增长方式，走新型工业化道路的决心。 电能消耗在通信网络能源消耗中占有绝对比重，节能减排在通信行业势在必行。通信基站节能减排需要开源与节流并举。所谓开源，就是寻求常规能源的替代能源，如太阳能、风能等可再生能源；所谓节流就是节能降耗，提高能源利用效率。理论上讲，节流是有限的，而开源是无限的。业界当前大多以节流为主，随着可再生能源利用的日趋成熟，基站供电将实现常规能源向可再生能源的平稳、安全过度。                                                      上海致远绿色能源有限公司 3 现阶段新能源供电的主要应用是解决通信基站的可靠供电。以独立供电、备用供电为目的的新能源供电系统偏重于供电的相对稳定和连续，往往采用风能与太阳能相互结合构成风光互补供电系统，充分利用风能、太阳能的互补特性。然而，以补充供电为目的的新能源供电系统，其重点在于减少常规能源的消耗，新能源供电的连续性并不是首要考虑因素，因此不一定必须采用风光互补的方式。太阳能组件价格较高，占地面积较大，单位发电量的成本高。相比太阳能发电，风力发电可以大大降低发电系统初期投入成本，可以有效减少常规能源的消耗，减少温室气体排放，能取得较好的经济效益和社会效益。因此，以节能减排为目标的通信基站新能源供电系统中，采用风力发电是一个非常好的选择。 技术方案着眼于节能减排的社会趋势，立足于通信基站应用的现实特点，介绍了将风力发电技术引入通信基站供电系统的具体方式，努力寻求一种更加经济、可靠、有效的通信基站节能减排新能源供电系统。                                                                                上海致远绿色能源有限公司 4 目录第一章通信基站供电系统1.1通信基站供电系统现状 1.2新能源供电在通信基站中的应用 第二章  通信基站节能减排新能源供电系统技术方案 2.1 技术方案简述 2.2 工作原理简述 2.3 系统特点 2.4 风力发电机组的额定功率与额定风速 2.5 风力发电机组安装方式 2.6 新能源供电监控系统 2.7 节能减排新能源系统典型案例 第三章  通信基站节能减排新能源供电系统产品介绍 3.1 风力发电机组FD3‐1/9 3.2 控制器ZKM48 3.3远程监控系统平台第四章  典型案例介绍 4.1新疆移动塔城草原基站介绍 4.2内蒙移动呼伦贝尔新巴尔虎右旗天山基站介绍 4.3四川移动凉山州盐员县八窝村基站介绍4.4四川瓦吉木移动基站介绍4.5上海致远绿色通信基站部分建设项目列表第五章  附录 附录一角钢塔安装1kW风力发电机组的可行性分析附录二用户评价报告附录三第三方评估报告（凉山移动委托江苏设计院西南分院出具）附录四上海致远绿色能源有限公司介绍附录五资质认证                                                     上海致远绿色能源有限公司 5 第一章通信基站供电系统                                                     上海致远绿色能源有限公司 6 第一章  通信基站供电系统 1.1 通信基站供电系统现状 中国的移动通信经过10多年的发展，移动用户超过6亿，已成为世界头号通信大国。据统计，目前全国通信基站超过60万台，仅基站年耗电量就超过78亿千瓦时，如果考虑相关配套设备，耗电量将翻番，不仅给运营商带来较大的运营成本负担，也给环境带来了污染。在构建和谐社会的目标下，提升通信网络的节能环保性能，建设绿色移动网络，实现与环境的和谐发展已逐渐成为通信产业的共识，很多通信企业已将节能减排列入了企业的KPI考核体系，通过技术创新和方案创新实践通信领域的绿色运动。当然，只有充分了解通信基站供电系统的应用特点，从通信基站实际出发，才能更加经济、可靠、有效地将新能源发电技术应用到通信基站中。 典型的通信基站供电系统如下图所示，主要由交流配电、整流器、蓄电池、直流配电等设备组成。市电正常情况下，市电直接给交流负载供电，通过整流器给直流负载供电和蓄电池充电。市电异常情况下，通过蓄电池给直流负载供电，或通过手动或自动切换由燃油发电机供电。综合通信基站供电系统的应用特点，主要包括以下三个方面： （1）负载24h连续运行，负荷平稳。 （2）配置一定容量的蓄电池组。 （3）整流器的输出特性满足蓄电池充电要求，输出电流与蓄电池充电状态相关。  图1 通信基站供电系统原理框图 1.2 新能源供电在通信基站中的应用 风力发电技术经过几十年的发展，技术成熟。我国通过“送电到乡”和“西部新能源行动”等工程，采用新能源供电方式，解决了一大批无电地区的用电问                                                     上海致远绿色能源有限公司 7 题。小型风力发电机组的运输、安装方便，而很多通信基站的选址具有地势高、风力资源好的特点，因此风力发电非常适合在通信基站中应用。目前国内外通信基站普遍采用的有风能、风光互补、风光柴互补等供电方式。大量成功运行案例表明，将风力发电应用于通信基站是完全可行的。 新能源供电的突出特点是不连续性和不稳定性，而通信基站的主要负载要求24h连续运行，因此，新能源供电系统一般需要配置大容量蓄电池组才能满足基站供电要求。按照基站供电系统对于新能源供电的依赖程度，习惯上，我们将新能源供电在基站中的应用分为三类：无市电接入的独立供电系统；有不稳定市电接入的备用供电系统；有稳定市电接入的补充供电系统。不同应用的直接目标和侧重点有所不同。 （1）无市电接入的独立供电系统，基站供电完全依赖新能源，新能源的额定容量一般都远远超过负载容量。当新能源以较大功率输出时，因为负载无法完全实时消耗，要么通过足够容量的蓄电池组储存电能，要么通过泄荷负载消耗多余电能。实际上，出于成本和蓄电池特性的考虑，蓄电池组的容量不宜配置过大，因此，新能源发电中有相当一部分的电能无法有效利用。这也是典型离网供电系统普遍存在的问题，导致独立供电系统成本较高，单位负载用电成本也较高。 （2）有不稳定市电接入的备用供电系统，基站供电主要依赖市电，新能源作为备用电源以减少油机等常规备用电源的消耗。因此，新能源的额定容量和配置蓄电池组容量都低于独立供电系统。虽然备用供电系统成本相比独立供电系统有一定减少，但新能源的充分利用仍然没有得到较好解决，单位负载用电成本也较高。 （3）有稳定市电接入的补充供电系统，基站供电由市电保证，新能源发电作为补充以减少市电的消耗。补充供电系统的直接目标是节能减排，当然也进一步提高了基站供电的可靠性。新能源的额定容量可根据节能减排目标灵活确定，可配置小容量蓄电池组或不用额外增加蓄电池组。相比独立供电系统和备用供电系统，补充供电系统的成本较低，新能源几乎能够充分利用，因此性能价格比较高。 新能源供电接入基站供电系统有多种方案，在实际应用中可根据实际需要，选择合适的接入方式。目前主要存在两种接入方式，一种是交流接入方式，一种是直流接入方式。 （1）交流接入。新能源供电增加设备包括风力发电机、控制器、新能源蓄电池                                                     上海致远绿色能源有限公司 8 组、逆变器。风力发电机经控制器给蓄电池组充电，通过逆变器将直流电转换成交流电。逆变器具有市电切换功能，当蓄电池组电压低于设定电压时，逆变器旁路市电，基站由市电供电；当蓄电池组电压高于设定电压时，逆变器切换到逆变状态，基站由新能源供电。交流接入方式不需要对基站供电系统进行任何改造，各类负载都能够由新能源供电。但是交流接入所需设备较多，除风力发电机和控制器外，增加了蓄电池和逆变器。另一方面，交流接入增加了能量转换的次数，降低了新能源的实际利用效率和系统的可靠性。  图2 新能源供电的交流接入 （2）直流接入。新能源供电系统包含风力发电机组和控制器。风力发电机组通过控制器直接给基站蓄电池组充电和负载供电。直流接入所需设备较少，除风力发电机和控制器外，无需增加额外设备，不足之处是直流接入无法直接为交流负载供电。直流接入充分利用基站供电系统的现有设备，比较符合基站供电的特点，系统简洁可靠，能量转换效率较高，非常适合新能源补充供电系统。 市电油机交流配电整流器变换器蓄电池整流器直流配电交流负载通信负载其他负载风机控制器 图3 新能源供电的直流接入                                                         上海致远绿色能源有限公司 9 第二章通信基站节能减排新能源供电系统技术方案                                                     上海致远绿色能源有限公司 10 第二章  通信基站节能减排新能源供电系统技术方案 节能减排新能源供电系统充分考虑通信基站供电系统的特点，以昀直接的方式将新能源供电引入通信基站，其定位非常明确，就是作为基站原有市电供电系统的补充供电方式，通过使用新能源减少基站对常规能源的消耗，并减少因使用常规能源而产生的碳排放和污染气体排放，充分利用新能源。 2.1技术方案简述 节能减排新能源供电系统采用直流接入方式。在原有市电供电系统的基础上按照减排需要增加一定容量的风力发电机和配套的控制器，新能源供电系统与原系统在整流器输出直流母线处并接，将新能源直接为蓄电池充电和负载供电。技术方案框图如下图所示，该方案配置了2套1kW风力发电机组为原供电系统补充新能源电能。风机控制器配置通讯接口，可将风力发电机组的运行参数上传至监控中心，也可将监控中心的操作命令下传至控制器。 2.1.1标准方案 该系统分为绿色能源供电系统和远程监控系统两个部分。整个系统如下图所示：  基站绿色能