太陽能光伏發(fā)電方案為通信供電系統(tǒng)節(jié)能

中興通訊股份有限公司 | 李方明

2009年12月，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第15次締約方會議在丹麥哥本哈根召開，并發(fā)表了《哥本哈根協(xié)議》。按照該協(xié)議，工業(yè)化國家應(yīng)在2010年1月31日之前向公約秘書處提交經(jīng)濟層面量化的2020年排放目標，發(fā)展中國家應(yīng)提交在可持續(xù)發(fā)展的情況下計劃實行的延緩氣候變化舉措。

節(jié)能減排是貫徹落實科學發(fā)展觀、構(gòu)建和諧社會的重大舉措，是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的必然選擇，是推進經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整，轉(zhuǎn)變增長方式的必由之路，是維護中華民族長遠利益的必然要求。我國“十一五”規(guī)劃綱要提出了“十一五”期間單位GDP能耗降低20%左右，主要污染物的排放總量減少10%。

通訊系統(tǒng)耗能逐年增加，信息產(chǎn)業(yè)已成全球第五大耗能產(chǎn)業(yè)，亟待大力推動節(jié)能減排。早在兩年前，原信息產(chǎn)業(yè)部就宣稱：單就通信行業(yè)來講，我國通信行業(yè)年耗電超過200億度以上，已經(jīng)成為一個高耗能行業(yè)。重視通信系統(tǒng)節(jié)能減排，不但有利于運營商節(jié)約成本，更能實現(xiàn)增長方式轉(zhuǎn)變，提高企業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力，同時節(jié)能減排也是運營企業(yè)所應(yīng)承擔的社會責任。

自1954年恰賓和皮爾松在貝爾實驗室第一次研制出實用的單晶硅太陽電池開始，經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，晶體硅太陽能光伏組件已經(jīng)成為成熟的商用化產(chǎn)品。太陽能光伏發(fā)電在通訊供電領(lǐng)域的應(yīng)用也經(jīng)過了多年探索。由于太陽能光伏發(fā)電有不受地域限制的特點，與風能發(fā)電等其他“綠色”能源相比，太陽能光伏發(fā)電占據(jù)了通訊系統(tǒng)節(jié)能減排最重要的地位。

中興通訊在太陽能光伏供電應(yīng)用方面積累了豐富的經(jīng)驗，在已執(zhí)行的海外通訊項目中，累計在網(wǎng)運行的太陽能光伏發(fā)電總?cè)萘砍^10兆峰瓦（1兆=106）。2009年6月，中興通訊應(yīng)邀提供了上海世博會場館移動通信基站的太陽能光伏供電解決方案。本著節(jié)能減排最大化，充分利用太陽能資源的原則，特別推薦“最佳利用型”太陽能光伏供電解決方案。

表1 通信設(shè)備功耗

表2 上海地區(qū)各月太陽能輻照量

世博會場館移動基站對太陽能供電要求的特點如下。

● 需要考慮社會效益，最大化降低全年碳排放量。

● 上海地區(qū)各月太陽輻照量差別較大。

● 熱點通信地區(qū)基站功耗較大。

● 組件安裝方式需要根據(jù)現(xiàn)有建筑條件設(shè)計。

● 對通信供電可靠性要求特別高。

通信設(shè)備功耗如表1所示。

上海地區(qū)地理位置為緯度31°13'48"N，平均海拔7m，氣象資料如表2所示。

根據(jù)“最佳利用型”太陽能光伏供電解決方案設(shè)計原則，按照全年能接收到的最大太陽輻射量設(shè)計光伏陣列安裝傾角，最大化利用太陽能資源，減少碳排放量。光伏不足部分能量由市電提供，確保基站供電CAPAX（資本性支出）和OPAX（運營性支出）均最低。按照蓄電池備份供電時間3天設(shè)計蓄電池容量，延長蓄電池使用壽命和供電高可靠性。

由此計算得出太陽能方陣最佳傾斜角為30°（朝向正南）。更進一步可繪出不同傾斜角時的日均太陽輻射能如圖1所示。

通過一系列的運算，太陽能光伏組件配置需要40塊175Wp，蓄電池組配置3組800AH膠體電池（GEL）。然后進行太陽能光伏組件容量配置驗證。

由圖2可以看出，“最佳利用型”太陽能光伏供電方案中，太陽能光伏發(fā)電量只在太陽輻照量最多的月份恰好滿足負載消耗，而其他月份的發(fā)電量均不足以維持負載供電。太陽能光伏發(fā)電量不夠負載耗電量的部分，通過供電系統(tǒng)中太陽能充放電控制器的控制，自動由市電補充供給。市電補充供電量只占負載總耗電量的8%，說明此方案最大程度的利用了太陽能光伏發(fā)電能力。太陽能光伏發(fā)電全年累計為負載供電8488.3kWh。按照單位發(fā)電量需要平均碳排放量0.785kg/kWh計算，每年可以減少CO2排放量約6700kg，相當于減少燃燒約4800kg煤。

圖1 不同傾斜角的日均太陽輻射能

圖2 太陽能光伏發(fā)電量