【正文】 進(jìn)行太陽(yáng)能電池板設(shè)計(jì)時(shí)要考慮增加太陽(yáng)能電池板的10％的功率來(lái)補(bǔ)償。由以上2點(diǎn)匯總得出最終的太陽(yáng)能電池板的容量計(jì)算方法為：第27頁(yè)北京郵電大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文矗毒忐(46)式中：fB：并聯(lián)的組件數(shù) PD：日平均負(fù)載(AH)PA：?jiǎn)误w組件曰輸出(AH)C：庫(kù)侖效率 k：衰減因子串聯(lián)的組件數(shù)計(jì)算方法為：厶霉amp。(4—7)一％式中：fc：串聯(lián)的組件數(shù) V。：系統(tǒng)電壓(V) VD：?jiǎn)误w組件電壓(V)3．在進(jìn)行太陽(yáng)能電池板的設(shè)計(jì)時(shí)還同時(shí)需要考慮以下問(wèn)題：(1)考慮不同月太陽(yáng)能電池板光電效應(yīng)輸出的變化通信基站設(shè)備如全年不會(huì)發(fā)生變化，則太陽(yáng)能電池板在進(jìn)行配置時(shí)應(yīng)根據(jù)年日照最少的月份的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算。如果通信基站設(shè)備的耗電量是會(huì)發(fā)生變化的，則在進(jìn)行電池板的設(shè)計(jì)時(shí)最保險(xiǎn)的方法即按每個(gè)月不同的負(fù)載耗電量來(lái)分別計(jì)算電池板數(shù)量，最后最大的數(shù)目即為目標(biāo)數(shù)。例如通過(guò)一系列的計(jì)算得到12月需配置的電池板數(shù)量是10塊，在5月可能只需要5塊，那么最終還是應(yīng)當(dāng)按照較大數(shù)量的10塊電池板來(lái)進(jìn)行安裝，這樣才能滿足全年的需要。(2)選擇太陽(yáng)能電池板時(shí)應(yīng)考慮串聯(lián)電池板的數(shù)量太陽(yáng)能電池板的輸出與整個(gè)方陣中串聯(lián)的電池板數(shù)量密切相關(guān)，因?yàn)楫?dāng)溫度越高時(shí)，電池板的開(kāi)路電壓反而會(huì)降低，整個(gè)太陽(yáng)能電池方陣的電壓就會(huì)降低。利用這個(gè)特性，對(duì)于同樣的通信基站設(shè)備來(lái)說(shuō)，在赤道等高溫地區(qū)用到的太陽(yáng)能電池板要多于溫度適中的地區(qū)。(3)用峰值日照時(shí)數(shù)估算太陽(yáng)能電池板的輸出太陽(yáng)能電池板的標(biāo)稱值是在某一個(gè)理想狀態(tài)下測(cè)定的，但是實(shí)際使用過(guò)程中外界條件很難與測(cè)試狀態(tài)保持一致，因此就必須利用太陽(yáng)能電池板的額定輸出和當(dāng)?shù)鼐唧w的氣象資料來(lái)估算太陽(yáng)能電池板的實(shí)際輸出，常用的方法叫做：利用峰值小時(shí)數(shù)估算太陽(yáng)能電池板的日輸出算法。這個(gè)方法用實(shí)際斜面上的太陽(yáng)能輻射轉(zhuǎn)換成在等同的標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)輻射(1000W／IIl2)條件下的時(shí)長(zhǎng)，用該時(shí)長(zhǎng)乘以太陽(yáng)能電池板的峰值輸出即可估算出太陽(yáng)能電池板每天輸出的安時(shí)數(shù)。電池板的輸出一峰值小時(shí)數(shù)峰值功率。這是因?yàn)樵谔?yáng)能行業(yè)內(nèi)將1000W／m2作為生產(chǎn)商標(biāo)定額定功率的輻射量，第28頁(yè)北京郵電大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文因此從廠家那里得到的電池板的輸出是在這個(gè)輻射值下測(cè)的，為了計(jì)算電池板每天實(shí)際發(fā)電的安時(shí)數(shù)，可以使用峰值小時(shí)X電池板的峰值電流。使用峰值日照時(shí)數(shù)算法的缺點(diǎn)是因?yàn)檫@個(gè)算法對(duì)日照條件做了一些簡(jiǎn)化，導(dǎo)致估算出來(lái)的結(jié)果和實(shí)際情況可能存在偏差，主要存在以下幾個(gè)方面：首先，在這個(gè)計(jì)算方法中沒(méi)有考慮太陽(yáng)能電池板輸出的溫度效應(yīng)，因此在計(jì)算時(shí)需要對(duì)太陽(yáng)能電池板的Imp進(jìn)行補(bǔ)償。實(shí)際上，蓄電池兩端的電壓一般情況下是略低于Vmp的，這樣太陽(yáng)能電池板的輸出電流就會(huì)略高于Imp，因而使用Imp作為太陽(yáng)能電池板的輸出就會(huì)比較保守。這樣，由較少的電池板串聯(lián)組成的太陽(yáng)能電池方陣輸出由溫度效應(yīng)產(chǎn)生影響就比由較多的電池板串聯(lián)的太陽(yáng)能方陣的輸出影響要大，尤其是在溫度較高的情況下。其次，在上述算法中，利用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是氣象數(shù)據(jù)中測(cè)量的總太陽(yáng)輻射，并將其轉(zhuǎn)換為峰值小時(shí)的單位。實(shí)際上，每天的早晚各有一段時(shí)間輻射會(huì)很低，使得太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電壓太小，無(wú)法滿足通信設(shè)備的用電需求，導(dǎo)致我們的估算出現(xiàn)誤差。但基本上這個(gè)誤差不是很大，但對(duì)于用較少電池板串聯(lián)的太陽(yáng)能電池方陣來(lái)說(shuō)的影響會(huì)比較大。再次，上述估算時(shí)默認(rèn)了兩個(gè)前提，即第一，默認(rèn)太陽(yáng)能電池板的輸出與日照強(qiáng)度成線性關(guān)系，第二，默認(rèn)了所有太陽(yáng)能電池板都會(huì)把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能。但實(shí)際情況卻不是這樣的?？傊?，峰值日照時(shí)數(shù)估計(jì)算法是一種對(duì)太陽(yáng)能電池板的實(shí)際輸出進(jìn)行快速估算的比較有效的方法。4．3．4太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)基站電源的聯(lián)接方式鴦唯急尊，圖34太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)電源聯(lián)接圖按上述方法計(jì)算出來(lái)太陽(yáng)能電池板和蓄電池組后，可按上圖方式進(jìn)行電源系統(tǒng)的連接。第29頁(yè)北京郵電大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文4．4北京移動(dòng)太陽(yáng)能基站應(yīng)用案例設(shè)計(jì)本文為北京市平谷區(qū)玻璃臺(tái)風(fēng)景區(qū)設(shè)計(jì)一個(gè)太陽(yáng)能基站。平谷位于北京市東北部，區(qū)政府所在地距東直門80公里，項(xiàng)目地點(diǎn)羅營(yíng)鎮(zhèn)玻璃臺(tái)村位于平谷區(qū)東北部，距平谷城區(qū)49公里。項(xiàng)目地點(diǎn)的地理坐標(biāo)為北緯40．32347，東經(jīng)117．24085，海拔725米。地勢(shì)由東北向西南傾斜，項(xiàng)目地點(diǎn)位于其中一座山頂上，中間平緩，呈傾斜簸箕狀。年均日照時(shí)間為2710．8小時(shí)，屬于三類地區(qū)，年平均最高氣溫17．3。C。年均降水量為644毫米，無(wú)霜期191天。4．4．1移動(dòng)基站電源的太陽(yáng)能供電設(shè)計(jì)方案本基站使用太陽(yáng)能電池板完成光電轉(zhuǎn)換，將電能傳輸?shù)绞覂?nèi)的太陽(yáng)能充放電控制器，之后對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，蓄電池充滿之后的多余能量，通過(guò)控制器給通信主設(shè)備和傳輸設(shè)備供電，基站內(nèi)安裝直流供電的LED照明燈具，配置簡(jiǎn)易直流交流轉(zhuǎn)換模塊，當(dāng)基站內(nèi)需要使用交流電時(shí)，通過(guò)該模塊完成交流電的提供，機(jī)房?jī)?nèi)使用新風(fēng)設(shè)備，不安裝空調(diào)設(shè)備，新風(fēng)設(shè)備也使用直流供電。1．基站基本情況該通信基站位于平谷一風(fēng)景區(qū)內(nèi)，通信基站內(nèi)的所有設(shè)備共需要直流20A的連續(xù)供電，電壓為48V。(1)負(fù)載情況：負(fù)載的年度耗電量計(jì)算P=I X V=20A x 48V=960WW—P x t一960W x 24h一23．04kWhW=23．04366=8432．64 kwh(2)總線結(jié)構(gòu)： 因?yàn)榛静捎?8V直流設(shè)備，所以系統(tǒng)也使用直流總線結(jié)構(gòu)；(3)總線電壓： 本基站使用48V設(shè)備，因此總線輸出電壓也為48V：2．蓄電池的計(jì)算該移動(dòng)基站位于平谷縣城以外50公里處，結(jié)合平谷地區(qū)的天氣情況，設(shè)置自給天數(shù)為3天，平谷地區(qū)最低氣溫在零下3度，使用支持深循環(huán)的鉛酸蓄電池組，最大允許放電深度設(shè)為0．8。蓄電池容量=(23．04 X 3／0．8)／48=1800Ah取2000Ah作為系統(tǒng)設(shè)置。如果選用12V／塊，單塊容量時(shí)1000Ah的閥控式鉛第30頁(yè)北京郵電大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文酸蓄電池，蓄電池的聯(lián)接方式為兩組并聯(lián)，則每組需4塊。3．太陽(yáng)能電池板的設(shè)計(jì)(1)容量計(jì)算對(duì)于該地區(qū)而言，年平均太陽(yáng)能輻射值為4，該地區(qū)其他參數(shù)如下：高溫降低因子：0．85；灰塵降低系數(shù)=O．9；蓄電池總效率=0．8；太陽(yáng)電池的容量為：23．04／(0．8 X 4 X 0．85 X 0．9)：9410Wp考慮留一定的安全值，取值為9600Wp，如果選擇標(biāo)稱電壓24V，峰值120Wp的多晶硅光伏陣列作為設(shè)計(jì)用太陽(yáng)電池組件，則需要的總組件數(shù)為：9600／120=80。由于太陽(yáng)能電池板的系統(tǒng)電壓為48V，太陽(yáng)能板的標(biāo)稱電壓為24V，所以太陽(yáng)能電池方陣中的串聯(lián)數(shù)為48／24=2，并聯(lián)數(shù)為80／2=4。(2)安裝在安裝太陽(yáng)能電池方陣時(shí)，為保證能最大限度地正對(duì)太陽(yáng)，接收日光照射，本基站采用固定安裝方式，朝向赤道方向傾斜安裝。4．控制器和逆變器的選擇由于基站內(nèi)全部使用直流設(shè)備，因而本基站內(nèi)不需要配置逆變器?？刂破鬟x用太陽(yáng)能充放電控制器，容量根據(jù)本基站情況配制200A即可。第31頁(yè)北京郵電大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文第五章移動(dòng)通信基站應(yīng)用太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)根據(jù)可再生能源的技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)的有關(guān)評(píng)價(jià)原理，結(jié)合太陽(yáng)能基站的性能特點(diǎn)，并考慮各種因素的影響，采用太陽(yáng)能供電基站與普通電力引入基站相比對(duì)的方法，以項(xiàng)目?jī)衄F(xiàn)值和動(dòng)態(tài)回收期2個(gè)指標(biāo)，對(duì)太陽(yáng)能基站供電系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)與分析。5．1太陽(yáng)能基站初始投資費(fèi)用分析正如第四章中所介紹的，太陽(yáng)能基站在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要的基本數(shù)據(jù)有：安裝太陽(yáng)能板的地點(diǎn)、經(jīng)度、緯度、海拔高度等地理?xiàng)l件信息；安裝太陽(yáng)能板的地點(diǎn)的單月的氣象信息，例如：當(dāng)?shù)氐娜照諘r(shí)長(zhǎng)、最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天、最大風(fēng)速等氣象資料。由于氣象具有一定的特殊性，因此在使用氣象資料時(shí)，一般會(huì)以過(guò)去的十年至二十年的氣象數(shù)據(jù)的平均值作為參考。太陽(yáng)輻射強(qiáng)度和日照時(shí)數(shù)極為重要，這取決于地理位置、氣候條件和環(huán)境影響。第四章4．3中平谷玻璃臺(tái)基站太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的參數(shù)和初始投資預(yù)算見(jiàn)下表：袁5I太陽(yáng)能電源系統(tǒng)造價(jià)情況袁序號(hào)項(xiàng)目配置容量單位價(jià)格(元)1太陽(yáng)能組件9600Wp1920002太陽(yáng)能控制器及集成200A套150000蓄電池組48V32000Ah組793924運(yùn)行維護(hù)費(fèi)O5合計(jì)421392如果，采用市電引入方式，則電力系統(tǒng)的造價(jià)情況，如下表所示：裹52市電引入建站造價(jià)情況袁序號(hào)項(xiàng)目配置單位價(jià)格(元)1開(kāi)關(guān)電源價(jià)格200A套18500蓄電池組48V組396962500Ah*2第32頁(yè)北京郵電大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文序號(hào)項(xiàng)目配置單位價(jià)格(元)3市電引入費(fèi)用3500004運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用電費(fèi)／年5059．585合計(jì)413255．58從以上兩個(gè)表可以看出，與市電引入型供電系統(tǒng)相比，太陽(yáng)能光伏供電系統(tǒng)在初始投資上，要多投入初始資本13196元。5．2太陽(yáng)能基站收益分析移動(dòng)通信基站太陽(yáng)能供電系統(tǒng)使用的太陽(yáng)能組件壽命長(zhǎng)達(dá)20年之久，太陽(yáng)能基站配置的第三類鉛酸蓄電池壽命可達(dá)6年，而市電引入型基站配置的普通鉛酸蓄電池壽命一般為3年。由上一節(jié)可以知道移動(dòng)通信基站太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的總成本應(yīng)包括以下費(fèi)用：初始設(shè)備費(fèi)和蓄電池的更新費(fèi)用，由于移動(dòng)通信基站太陽(yáng)能供電系統(tǒng)不消耗常規(guī)能源，每年的維護(hù)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用基本為零。目前，商業(yè)用電的電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為0．6元／千瓦時(shí)，每年電費(fèi)合理的上漲金額不超過(guò)0．04元／千瓦時(shí)。通?；镜淖赓U協(xié)議簽署是20年左右，太陽(yáng)能電池板的使用壽命也是20年左右，因此下文按照基站使用太陽(yáng)能發(fā)電20年來(lái)計(jì)算，并且同步考慮社會(huì)利率以及每年電費(fèi)上漲金額，可根據(jù)下屬算法計(jì)算出節(jié)約的電費(fèi)現(xiàn)值。根據(jù)第四章4．3中平谷玻璃臺(tái)基站太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案中顯示，該太陽(yáng)能基站每年節(jié)約電量為8432．64千瓦時(shí)。年節(jié)約電費(fèi)為A。：5059．58元，以后每年節(jié)約的電費(fèi)除A。外，還應(yīng)考慮每年電價(jià)上調(diào)節(jié)約的增加額G,：337．31元。利用等額收付和遞增等差收付序列現(xiàn)值公式計(jì)算，平谷玻璃臺(tái)基站太陽(yáng)能供電系統(tǒng)20年節(jié)約電費(fèi)現(xiàn)值P。如下：Pl囂A l(P／A．i，n)+Gl(jFyG,i，11)凼喘裂Mi唿+i赫)；t一志]㈣，公式中，i一一太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的社會(huì)年利率，i=10％；n一一移動(dòng)通信基站太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的太陽(yáng)能電池板的工作年限；A。一一太陽(yáng)能基站每年節(jié)省的電費(fèi)；G。一一太陽(yáng)能基站每年節(jié)省的因電價(jià)上調(diào)造成的電費(fèi)經(jīng)計(jì)算得，平谷玻璃臺(tái)基站太陽(yáng)能供電系統(tǒng)20年節(jié)省的電費(fèi)P。為61764．367B o第33頁(yè)北京郵電大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文5．3太陽(yáng)能基站壽命期凈現(xiàn)值的計(jì)算由于太陽(yáng)能是一種非商品能源，不能簡(jiǎn)單的通過(guò)稱重等直接手段確定其價(jià)值。目前最通用的方法是等功耗替代法，這種辦法就是通過(guò)計(jì)算當(dāng)?shù)氐容d頻配置的普通移動(dòng)通信基站的電力使用成本，來(lái)計(jì)算移動(dòng)通信基站太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的年收益。使用太陽(yáng)能技術(shù)發(fā)電的移動(dòng)通信基站每年可以節(jié)約的電費(fèi)可通過(guò)定額序列資金還原因數(shù)來(lái)計(jì)算，具體公式如下：囊=p醋0器] ㈣2，A2=7254．82即移動(dòng)通信基站太陽(yáng)能供電系統(tǒng)每年可節(jié)約的電費(fèi)是7254．82元。移動(dòng)通信基站太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的壽命期凈現(xiàn)值可按下列公式計(jì)算：NPV“蠢+(囂“》4生生：!二!]一擘懈’ (53)一t l專j)≮_J t I十J)‘o上述公式中，C。是與普通市電引入型供電系統(tǒng)的移動(dòng)通信基站相比對(duì)的太陽(yáng)能基站系統(tǒng)的多投入的初始資本(13196元)；B為太陽(yáng)能基站系統(tǒng)與等載頻配置移動(dòng)通信基站相比對(duì)的年收益，即上面算出來(lái)的A。(7254．82元)；C為太陽(yáng)能基站每年運(yùn)行維護(hù)成本，C=0；Boost為與普通市電引入型供電系統(tǒng)的移動(dòng)通信基站相比更換鉛酸蓄電池多投入的成本，為(79392396962)4=0元；lq為太陽(yáng)能板的使用壽命，根據(jù)現(xiàn)在市場(chǎng)上的使用情況反饋，一般來(lái)說(shuō)都不會(huì)超過(guò)20年，因此我們?nèi)=20年；n。為全密封鉛酸免維護(hù)蓄電池組的報(bào)廢淘汰期，因太陽(yáng)能基站所用的蓄電池為第三類鉛酸電池，其使用壽命可達(dá)6年；i為社會(huì)折現(xiàn)率，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般來(lái)說(shuō)i=10％。將以上數(shù)據(jù)帶入公式得：NPV=48568．37元。可見(jiàn)，以前文介紹的投資額為421392元的移動(dòng)通信基站的太陽(yáng)能供電系統(tǒng)為例，太陽(yáng)能基站在壽命使用期內(nèi)，不僅可以把在建設(shè)初期相比普通市電引入型供電系統(tǒng)多投入的資本收回，而且可以額外節(jié)省電費(fèi)48568．37元。第34頁(yè)北京郵電大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文5．4太陽(yáng)能基站投資回收期的計(jì)