利用新能源供电技术降低通信基站用电成本

 在电网较好地区，通信基站的OPEX主要分为两部分：站点租金和电费。据统计，电费占整个OPEX的比例大约为50％。而在电网较差地区，如非洲、亚洲等地区需要使用柴油发电机组作为后备或主要电源，加上燃料费用和发电机组的维护费用，其用电成本是普通电网供电成本的3倍左右。根据某运营商统计，每年能源价格会上升5％～10％，新兴运营商由于网络扩张，每年在能源方面支出成本会上升70％。以目前增长最快的市场之一印度为例，大约有20％的站点完全由市电供电，10％的站点完全没有电力供应而需要替代能源全天供电，而其余70％的站点每天需要发电机组供电的时间为2～10小时。如果能找到更好的供电解决方案，替代这些70％站点的发电机组供电，对于降低运营商OPEX将有极大帮助。

    在电网较差地区，一种典型的电网每天供电情况如图1所示，每隔2～3小时会停电1小时。为了降低发电机组的使用时间，可以在这些站点配置较大容量的蓄电池组，在市电停电时由蓄电池为负载供电，在市电恢复后，再给蓄电池组充电。我们知道蓄电池的充电效率是110％左右，即每放出100Ah容量电量，需要补充110Ah的电量才能确保蓄电池充满，上述供电方案中由于每次蓄电池充电时间较短，在上一次停电后还没有充满的情况下，新的停电就发生了，蓄电池每天的充电量无法补偿其每天的放电量，导致每天会损失一部分蓄电池容量，运行一段时间后蓄电池将会放亏。这种部分充电状态是导致蓄电池很快失效的一个重要原因。

    为了降低蓄电池的更换次数，有些站点采用发电机组在停电时为站点设备供电，发电机组除消耗燃油外，还需要定期对机组进行维修保养。这些工作对人工的依赖性极高，不仅增加了运营商的成本，而且站点供电可靠性得不到保障，影响运营商的网络质量。

 图1 电网较差地区供电情况

    针对上述问题，中兴通讯推出了光伏市电混合供电方案。
   
    光伏供电有很多优点：使用时无污染、零排放，是主要的绿色能源方案；建设完成后基本不需要维护，OPEX成本很低；极高的可靠性。然而，由于受到技术发展限制，光伏组件目前的成本较高，光伏供电方案成本比发电机组供电方案高。另外，安装光伏阵列需要占用一定的面积，而站点一般建设在居民区附近，站点面积有限。概括来说，采用纯光伏供电方案，存在投资成本较高和工程实施困难等问题。

    市电和光伏混合供电方案中，光伏供电主要作为市电停电时的补充能源，负责白天停电期间的负载供电，确保蓄电池组不放电，在市电恢复后，主要采用市电为蓄电池充电。这样减少了蓄电池放电时间和容量，确保蓄电池每天放电后得到及时完全充满，提高了蓄电池寿命和站点供电可靠性。上述方案可以明显降低光伏组件配置数量，降低站点改造成本和工程实施难度，其CAPEX和OPEX成本都更加具有竞争力。

    图2是采用光伏市电混合供电后，蓄电池容量每天的变化情况，可以看出，在白天7：00—17：00期间，光伏组件将太阳能转换为电能后，可以补充市电停电期间负载用电量，减少蓄电池在白天的放电时间，延长充电时间，从而使蓄电池在夜间停电期间放出的电量在白天得到完全恢复，避免使用柴油发电机组。

 图2 光伏市电混合供电的蓄电池容量变化情况

    中兴通讯正在采用市电光伏混合方案，为巴基斯坦CMPAK电网较差地区的BTS站点进行批量供电改造。

    本方案中，太阳能控制器采用MPPT（Maximum Power Point Tracking）技术，平均每个站点仅需配置33块180Wp光伏组件，比传统方式节约组件配置成本15％。太阳能控制器和组合电源统一对蓄电池进行充放电管理，在白天市电停电期间由太阳能控制器输出负载需要的电流，多余能量为蓄电池充电，而市电来电期间，优先使用光伏输出电流，不足部分再由市电补充提供，节约市电用电量。图3是改造完成的现场照片。上述方案实施后，可以节省站点发电机组使用带来的燃料费用、加油运输成本和发电机保养维护成本，并且可以把蓄电池使用寿命从半年提高至5年左右。

 图3 光伏市电混合供电站点外观