廣播電視發射臺光伏發電的實踐與研究

□王 剛 楊 玥 胡昭培

光伏發電作為清潔可再生能源，在環境污染日益嚴重的當下，得到社會廣泛認可和關注，各種新穎的光伏建設項目得到了推廣和運用，比如新興的農業光伏大棚和屋頂地面電站等。廣播電視發射臺站特別是中波發射臺站，大面積的地網鋪設區域為臺站自用地，擁有建設光伏發電系統的地理環境優勢，非常適宜建設光伏發電系統。在我國廣播電視發射臺還沒有建設光伏發電系統的先例情況下，安徽廣播電視臺積極探索和創新，分別在所轄的兩個廣播電視發射臺建設了光伏發電系統，開展廣泛實驗工作，填補了光伏應用在廣電發射臺的空白，在設計、勘測、建設的過程中積累了豐富的經驗，并通過詳實的測試數據得出光伏發電系統與廣播電視發射系統不會產生互相電磁干擾的結論，推進了廣播電視發射臺站由依靠傳統能源向依靠綠色清潔能源的轉變。

光伏發電基礎知識

光伏發電的基本原理就是“光伏效應”，即光子照射到金屬上時，它的能量可以被金屬中某個電子全部吸收，當該電子吸收了足夠大的能量時，能克服金屬內部引力做功，離開金屬表面逃逸出來，成為光電子，即完成了光能量向電能量的轉化。足夠多光電子集聚時，兩極將產生電位差，如果兩者之間連通，就會形成電流的回路。光伏發電系統主要由太陽電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成。光伏發電系統根據工作方式可以分為獨立光伏發電系統、并網光伏發電系統及分布式光伏發電系統三類。

廣播電視發射臺建設光伏發電系統

一、光伏發電系統的選型及安裝設計。

光伏發電系統類型選擇。安徽省太陽能資源較好，屬于三類光伏發電區域。參與本次項目發射臺自身硬件比較好，并網接入條件優越，適合建設分布式光伏發電系統。

光伏組件安裝設計。廣播電視發射臺雖然擁有豐富的土地資源，但由于土地下方埋有地網，根據廣電設施管理條例不允許在天線場地內種植樹木、種植高桿作物，也不允許在天線、塔桅(桿)周圍5 米或者可能危及拉錨安全的范圍內挖沙、取土、鉆探、打樁。正常光伏發電系統光伏組件安裝時，需要進行鉆探、打樁等步驟，為保證地網與拉錨不被破壞，我們采用了水泥澆鑄底座的方式固定光伏組件，既解決了光伏組件抗風穩固的問題，也保護了地網場地不被破壞。

二、光伏發電系統電磁環境影響。

為了驗證光伏發電系統對廣播電視無線發射的影響，我們選取了一個中波發射臺和一個含中波、調頻與電視節目的綜合性發射臺作為測試對象，在光伏發電系統建設前，我們對電磁環境的進行相關分析。首先，對于光伏發電系統所采用的光伏組件、匯流箱、逆變器等主要部件的抗電磁干擾能力進行了分析，光伏廠家提供的中國開普實驗室檢驗報告顯示，該光伏發電系統中的逆變器在射頻電磁場輻射抗擾度檢驗、射頻場感應的傳導騷擾抗擾度檢驗、工頻磁場抗擾度檢驗等9 項檢驗中結果均為合格，這說明了光伏發電系統符合建設在廣播電視發射臺這種高場強環境下的要求。其次，對于廣播電視發射臺中波、調頻和電視傳輸技術特點進行了分析，中波依靠地面波與天波形式傳播，在中波天線場地架設光伏組件，有可能會影響到中波覆蓋效果，這也是我們后期實驗所需要驗證的主要問題。調頻與電視通過視距傳播，理論上在鐵塔下搭建光伏組件是不會影響到其覆蓋效果，但也需要通過實驗測試數據來證明這一推論。

三、測試實驗內容及結論。

本次光伏發電系統電磁干擾實驗選取了兩個測試對象，分別是安徽廣播電視臺黃山發射臺和蕪湖發射臺。黃山發射臺僅有5 套中波節目，電磁情況簡單，非常適于測試光伏發電系統與中波廣播之間電磁影響情況，黃山發射臺光伏發電系統裝機容量為60kW。蕪湖發射臺是集中波、調頻、電視發射為一體的綜合性發射臺，擁有一座120 米調頻電視塔，兩座96 米中波塔，周邊電磁環境復雜，可以同時測試光伏發電系統建設后對中波、調頻與電視的電磁影響情況，蕪湖發射臺光伏發電系統裝機容量為200kW。

黃山發射臺測試內容。測試點選擇距黃山發射臺15km左右的四個方向，在光伏發電系統建設前與建設后分別進行了兩次測試，其中建設后的測試又分為光伏發電系統全開與全關兩種狀態，根據場強測試數據，黃山發射臺太平臺區的中波覆蓋場強在光伏發電系統建設前后并沒有明顯變化，在光伏發電系統全開和全關的情況下測試場強值也沒有發生變化。同時通過對光伏逆變器工作狀態進行檢測，光伏發電系統工作正常，各項指標均符合相關標準要求。

蕪湖發射臺測試內容。測試點選擇距蕪湖發射臺9-17km的四個方向，在光伏發電系統建設前與建設后分別進行了兩次測試，其中建設后的測試又分為光伏發電系統全開與全關兩種狀態。此外因為蕪湖發射臺光伏發電系統裝機容量有200kW，占地面積約2000m2，為了更精確的測試光伏發電系統對廣播電視節目的影響，我們增選了離中波天線最近一組10kW 和離天線最遠一組10kW 光伏組件運行的兩種狀態測試。根據場強測試數據分析，盡管蕪湖發射臺臺內、臺外電磁環境復雜，干擾嚴重，但中波、調頻和電視節目覆蓋場強在光伏發電系統建設前后的兩次測試中也沒有明顯變化。同時通過對光伏逆變器工作狀態進行檢測，光伏發電系統工作正常，各項指標均符合相關標準要求。在光照情況良好的時候可承擔該臺50%以上的用電需求。

根據上面實驗，我們認為在采用水泥澆鑄底座、不破壞中波地網的情況下，裝機容量在200kW 以下的光伏發電系統不會對無線發射的廣播電視節目造成影響，廣播電視的無線發射的也不會影響光伏發電系統正常運行。

結語

廣播電視行業正面臨著轉型升級的壓力，各項新技術、新應用不斷推動著廣播電視行業的技術創新，光伏發電技術引入到廣播電視行業中，充分發掘了廣播電視發射臺站豐富的土地資源。安徽廣播電視臺通過測試實驗證明了光伏發電系統與廣播電視發射互不影響的結論，具有非常好的示范意義，為全國廣播電視發射臺站開展應用光伏發電技術提供了切實可行的案例。

①S.R.Wenham，M.A.Green，M.E.Watt，R.Corkish著，狄大偉，高兆利譯：《應用光伏學》，上海交通大學出版社，2008年4月第1 版。

②楊貴恒，強生澤，張穎超，鄧 勇：《太陽能光伏發電系統及其應用》，化學工業出版社，2011年5月北京第1 版。