艾默生3G可再生能源基站供電解決方案
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首先，如何滿足無線網高速數(shù)據(jù)業(yè)務的應用需求。3G帶來的直接創(chuàng)新就是各種新型基站的大規(guī)模應用，這意味著寬帶無線網絡的覆蓋面將會加大，對戶外機房的需求也將增加。但是，相比室內機房，戶外機房的應用環(huán)境更為復雜，建站取點遍及高山、平原、河谷，溫差、海拔對設備的要求不一，對溫度、濕度、潔凈度、電磁場強度、噪音干擾、安全保安、防漏、電源質量、振動、防雷和接地等的要求還不盡相同，必須兼顧環(huán)境的適應性和移動的靈活性。
再者，如何實現(xiàn)網絡能源可再生循環(huán)應用，再造生命周期。節(jié)能與環(huán)保是3G技術應用帶來的主要成果。對于室外基站而言，應該充分考慮基站環(huán)境特點，盡可能將風能、太陽能等各種綠色可再生能源轉化利用，以減少碳排放量，實現(xiàn)能源的可再生循環(huán)利用。
針對這些問題，艾默生網絡能源提出了3G可再生能源基站解決方案，為下一代3G網絡的穩(wěn)定和數(shù)據(jù)信息的安全提供可靠、可用、綠色的保障。
艾默生3G可再生能源解決方案
艾默生可再生能源基站供電系統(tǒng)由SunnySure系列太陽能控制器、太陽能方陣、風能發(fā)電機、氫燃料電池四個系統(tǒng)組成，可應用于太陽能、風能資源豐富地區(qū)的各類3G基站。
1、系統(tǒng)工作原理
太陽能控制器是各種可再生能源基站的系統(tǒng)控制核心，在艾默生的系統(tǒng)中集成了自主研發(fā)的SunnySure系列太陽能控制器。艾默生太陽能供電系統(tǒng)主要是將轉換效率高達18%的太陽能電池組成的方陣的能量輸出到控制器中，控制器通過控制太陽能方陣的投入和撤出產生所需要的電壓和電流給蓄電池充電，同時通過蓄電池給負載供電，在晚上或者陰雨天則完全由蓄電池給負載供電。
由太陽能方陣產生輸入電壓最大開路電壓為96V?？刂破魍ㄟ^對輸入功率板的控制產生相應的浮充電壓范圍和均充電壓范圍，根據(jù)蓄電池的容量和電壓狀態(tài)對蓄電池進行相應的浮充或均充，同時，給負載供電。當蓄電池電壓的電壓過高時，輸出功率板將使負載脫離以保護負載設備；當蓄電池電壓過低，輸出功率板也將切斷負載以保護蓄電池，控制器還具有反向放電保護功能、極性反接電路保護等功能。
艾默生太陽能控制器可以實現(xiàn)壁掛式或抱桿式安裝，方便應用于多種場合，戶外型防護等級達到IP55。同時，控制器還具有多種充電接口，便于接入風能發(fā)電機、市電、油機，可以根據(jù)基站環(huán)境提供多種供電解決方案。蓄電池作為系統(tǒng)的儲能部件，主要是將太陽能電池和其他能源方式產生的電能存儲起來方便供電。
2、系統(tǒng)設計
（1）獨立光伏電源系統(tǒng)解決方案
這一方案由太陽能控制器、風能發(fā)電機、氫燃料電池三個系統(tǒng)構建而成，當天氣為晴天或者多云的白天時，整個系統(tǒng)由太陽能進行供電；在夜晚或陰雨天時候，太陽能會自動停止供電，電池會向負載放電，這時如果是正常的夜晚供電，第二天白天有陽光后，太陽能方陣的輸出電流將會給蓄電池充電，以補充夜晚供電的能量損失。
為了避免蓄電池過充電及對通信設備的影響，太陽能控制器控制輸出電壓不高于57.6V（電壓變換方式和太陽能電池方陣切換方式），太陽能方陣的最高輸出電流可達90A，太陽能方陣向負載供電并向蓄電池組充電。當蓄電池組電壓高于57.6V 時，太陽能方陣要逐組切離，防止對蓄電池和主設備造成損壞遙。
這一方案適用于具有豐富太陽能資源的偏遠無市電地區(qū)，方案簡單易于建站，系統(tǒng)自動管理免于維護，可大幅度縮減運營商的日常運營費用。同時，方案也滿足實現(xiàn)節(jié)能及環(huán)保要求的建站，可實現(xiàn)100%節(jié)能、環(huán)保，能源的轉化使用環(huán)節(jié)清潔無污染，實現(xiàn)節(jié)能減排目標。
圖一：獨立光伏電源系統(tǒng)解決方案
?。?）光電（油）互補電源系統(tǒng)解決方案
這一方案是獨立光伏電源系統(tǒng)方案的一個補充。從圖中可以看出，如果是連續(xù)陰雨天，由于電池連續(xù)放電，電池電壓降至48V 時（電池充足后陰雨60 小時左右后），太陽能控制器就會自動或人工起動油機。這時，油機通過開關電源向電池及負載供電。當對電池的充電電流小于設置點時，并且持續(xù)時間超過小電流延時均充T（T是根據(jù)蓄電池大小可設置），則太陽能控制器關停油機（此時或者是電池已基本充足，或者是太陽能恢復正常供電）。
在陰天且油機又故障時，電池放電至負載保護點,太陽能控制器發(fā)出命令，電池停止向負載供電。
這一方案適用太陽能資源豐富、雨季較多的地區(qū)。光伏和油機組成的電源系統(tǒng)可以提高電源可靠性，實現(xiàn)為偏遠基站的供電，同時解除了電源的束縛，從而提高了覆蓋率。對于市電不穩(wěn)定地區(qū)，可提高供電可靠性，降低掉站率，可大規(guī)模應用于有市電的地區(qū)。在節(jié)能方面，可有效節(jié)電30%-100%。而且通過這種市電（油機）、太陽能互補利用，也可以減少太陽能極板的配置，有效降低系統(tǒng)初始投資和運行維護費用。
圖二：光電（油）互補電源系統(tǒng)解決方案
?。?）風光互補電源系統(tǒng)解決方案
這一方案簡單易于建站，可適用太陽能及風能資源豐富地區(qū)。通過風光資源互補，可以最大化利用能源，擴大網絡覆蓋。在維護方面，可以通過太陽能控制器全面地監(jiān)控保護，利用電壓控制原理，有效保護蓄電池及負載等系統(tǒng)設備，進而減少基站維護量。這種方案地域適應性強，環(huán)境適應能力強，太陽能控制器可以在-30~60℃、氫燃料電池可在-40~60℃溫度范圍應用，且能夠在颶風、冰雹和其他惡劣天氣下正常運行。
此外，兩種能源可根據(jù)條件靈活配置，同時通過完善的充放電管理方案，可以最大限度延長蓄電池壽命，并保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行，縮減系統(tǒng)投資。
圖三：風光互補電源系統(tǒng)解決方案
艾默生可再生能源解決方案的優(yōu)勢
從以上方案中可以看到，艾默生可再生能源基站解決方案采用離網式發(fā)電系統(tǒng)進行構建，迎合了廣大偏遠無市電或缺少市電地區(qū)的移動通信基站、微波站等建站的需求。同時，方案充分考慮了建站環(huán)境的特點，供電能源取自于用之不竭的太陽能、風能，這是資源最豐富的可再生能源。太陽能、風能供電，具有獨特的優(yōu)勢和巨大的開發(fā)利用潛力，太陽能、風能發(fā)電不會產生二氧化碳，是一種清潔、安全的能源。利用這一能源，每1000個基站每年可節(jié)電約1000萬度，減少二氧化碳排放約10000噸。而最為重要的是，這種清潔的能源同時又具有在自然界不斷再生、有規(guī)律補充的特點，可循環(huán)利用，從而在為基站提供穩(wěn)定、可靠的電力供應的同時，真正實現(xiàn)了“以站養(yǎng)站”，讓系統(tǒng)“活”起來。從長遠來看，方案投資優(yōu)勢明顯，3至5年既可以達到或低于傳統(tǒng)方式建站的水平。
除此之外，在方案設計過程中，艾默生3G可再生能源基站方案還充分考慮的3G網絡的應用特點，在可靠性、智能化、靈活性、網絡擴容等方面也顯現(xiàn)出如下優(yōu)勢：
首先，可靠性方面，核心系統(tǒng)——艾默生SunnySure系列太陽能控制器采用高可靠性及可維護性設計，兩組電池接入，最大充電電流200A，能實現(xiàn)太陽電池板與太陽電池 的電壓自動識別和自動匹配、充電過程的自動調節(jié)及放電過程的自動控制和保護。同時，系統(tǒng)引入了前瞻性的燃料電池能源系統(tǒng)，控制器系統(tǒng)也采用全數(shù)字無損控制技術，可以使能源轉化效率達到99.6%，從而為系統(tǒng)的高可靠性和高可用性奠定了良好的基礎；
其次，監(jiān)控系統(tǒng)智能化的設計真正符合了3G網絡能源智能化、網絡化的發(fā)展趨勢。艾默生太陽能控制器采用智能監(jiān)控系統(tǒng)，能實時記錄充放電和告警信息，并可遠程上傳到監(jiān)控中心，從而實現(xiàn)智能化的能源輸入管理、蓄電池管理及電源管理，有效保護蓄電池及負載等系統(tǒng)設備，免運營維護。
最后，可實現(xiàn)靈活搭建、輕松擴容?；景惭b搬遷方便，無需布線，組網靈活。發(fā)電和系統(tǒng)控制采用了模塊化架構，在應用中用戶可以實現(xiàn)選擇性的停用電池匣，而且安裝方便，無需工具，數(shù)秒內即能輕松完成熱插拔維護。最重要的是，在建設中用戶可以依需而用，靈活增減電源模塊，從而實現(xiàn)高度可靠的低成本、高效益的備用電源解決方案，為未來網絡的升級提供了可擴容的空間。
能源問題促使發(fā)達國家大規(guī)模地應用太陽能、風能等發(fā)電技術，經濟水平的提升也支持了可再生能源發(fā)電技術在我國的推廣，并且由于3G應用全面推進，通信行業(yè)也邁入了一個新的階段，在滿足提高覆蓋率的前提下又對節(jié)能減排提出了新的要求，無疑，艾默生網絡能源基于通信領域多年積累所推出的可再生能源基站方案極具推廣潛力。
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