地方數字電視節目轉發站風光互補供電系統技術小論

李正福

隨著全面建設社會主義現代化國家新征程藍圖的開啟，各項領域技術的成熟與創新成為了最大的助推之力。祖國山水千姿百態，社會現狀層出不窮，地方地面數字電視節目的覆蓋不僅是全面建成小康社會的標志，同時也是檢驗科學技術創新的標準。風光互補發電系統是利用風光電轉化原理，為偏遠或無電區域的設備提供電力供應的高度集成化系統。系統包括太陽能光伏組件，風力發電機組；太陽能儲能蓄電池組，集成式風光互補控制箱；安裝支架以及配套安裝件構成。此系統為高度集成化成套產品，擁有風機剎車、充放電控制、多電源輸出、數據通信、防雷接地、安全防護等優點，是一項科技創新技術，為在我縣復雜的地理環境鋪開地方地面數字電視節目覆蓋工程帶來了更大的優勢便利。

屏邊縣80%村寨處于山區與半山區，地理環境復雜，由北向南形成三條較大支脈盤貫全縣，地勢北高南低，破碎的山地，最高海拔為2558米，最低海拔為154米，相對高差為2434米，多數山嶺在1500米以上，有低洼窄邃的河谷，有山高坡陡的高寒山區，村民居住村寨分散，地方地面數字廣播電視節目覆蓋發射機戰建設難度大，全縣要建20多個轉發機站才能基本覆蓋，我縣多數廣播電視發射收轉站覆蓋工程是采用無線接收轉發的方式，有信號適合建站的點多數都在海拔高的大山頂上，而多數山頂離村寨較遠，難以架設市電，因此，通過技術人員的多次考察、試驗、研究，最終決定要與科技創新為引領，在新現鄉期咪村旁邊的山頂上建一座小功率廣播電視發射機站——采用太陽能風光互補供電方式提供設備電源，此機站地理位置為東經103°58'，北緯23°42'，海拔高度1523米，年平均風速5-8米/秒，年日照時間2800小時。適宜建小功率10W電視發射收轉站。以下我們就以此機站為例，就此類機站的風光太陽能技術建設做簡要小論。

一、供電需求及供電方式

此次建設的地面數字廣播電視機站設備供電要求為交流220V，設備總功率400W，工作電流6A，選擇供電時間為8：00-23：00，供電時間15小時。

基于機器設備供電要求，經過研究實測分析比較，系統組成設備為：通信專用正弦波逆變電源、直流定時開關、蓄電池、風光互補控制器、垂直軸風力發電機、太陽能電池板。本系統中以太陽能供電為主，風力發電為輔。

二、設備構成及選型

1.太陽能電池板

太陽能電池板選用多晶硅36V300W 4塊，連接方式兩串兩并。該型號太陽能電池板在多云天氣下轉換效率較高，正常工作電流8.2A，兩組并聯后工作電流16.4A，陰天工作電流也能在6A左右，完全能滿足設備供電要求。

2.風力發電機

風力發電機選用垂直軸永磁發電機，該發電機具有安全性高、啟動風速低、全向受風、不需要換向等優點。此次選用的風力發電機具體參數為：額定電壓48V，額定功率：500W，啟動風速1.3米/秒，額定風速14米/秒，安全風速45米/秒，調速方式為自動迎風角度。根據安裝地點實際情況，風力發電機平均輸出功率在300W左右，能為蓄池提供6A左右的充電電流。

3.風光互補定時控制器

本系統采用風光互補控制器對兩個供電單元、蓄電池、負載進行集中智能管理。由于風電和光電單元必須通過蓄電池儲能才能穩定供電，蓄電池合理的容量和科學的充放電是系統壽命的保證，本系統采用雙標三階段充電，實現對蓄電池的科學充電。

風光互補控制器由LCM液晶顯示模塊、鍵盤、MCU組成，是系統控制、管理的核心，驅動充電模塊實現對蓄電池的雙標三階段充電，驅動逆變、以及系統的實時保護和數據再現與傳輸等，同時提供風機的磁電限速保護，在風力過功率時，給風機反向磁阻力矩，降低風機轉速。同時對負載定時控制，最大化地節約電能。

4.蓄電池組

本系統采用太陽能專用的免維護蓄電池，單只電壓12V，容量150AH。電池組共使用4只串聯使用，總容量48V150AH。

5.逆變單元

本系統采用通信專用高頻逆變器，輸入電壓為直流48V，最大電流10A。輸出電壓為交流220V，持續帶負載功率為650W，波型為純正弦波，符合設備供電要求。

該逆變器還能對電池狀態和負載狀態進行智能監控，當供電電壓、電流超出正常值時，自動切斷電池組和負載，對電池組和負載進行合理保護。

三、機站架設與安裝

1.太陽能電池板和風力發電機統一架設在接收發射鐵塔上，安裝如下圖左。

2.機房機柜內安裝蓄電池組、風光互補定時控制器、逆變器、避雷保護器，安裝如下圖右。

四、系統綜合分析

本系統根據平時廣大農戶收看電視時間段，確保機器設備運轉要求，設備工作時間定為15小時，負載功率400W。

設計單位使用實際設備測試具體數據為：發射設備正常工作時，電壓220V，工作電流1.9A。逆變器輸入端電壓48V，電流6A。結合實際情況，本系統選用了48V600W太陽能電池板，電池板空載電壓62V，正常工作電壓48V，在一般有陽光的天氣情況下，充電電流達到16A；風力發電機在微風情況下，能為電池組提供6A左右的充電電流。蓄電池組容量為150AH。

根據設備選用配置情況，每天白天太陽能和風力發電機供電電流為22A，設備負載使用電流為6A，還能有16A電流為電池組充電，在電池虧電80%的情況下，每天充電8小時就能將電池充滿。陰天太陽能電池板也能達到6A的供電電流，滿足設備供電需求，風力發電機發出的電量即可對電池組供電。在太陽能和風力發電機完全不供電的情況下，按電池組80%的放電率計算為120AH，設備放電電流6A，計算得出電池組完全自給的情況下工作時間為20小時。

目前，我縣在新現鎮期咪村旁所建的廣播電視發射機站試點已經正常運行3年，證實了風光互補供電技術的可行性，有效解決了當地600多戶人家觀看州、縣兩級地方數字電視節目的問題，讓山區農村群眾及時了解我州、我縣建設發展的新動向，為推動社會主義精神文明發展、助推打贏脫貧攻堅戰奠定堅實基礎。

（作者單位：云南省屏邊縣廣播電視局）