【正文】 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。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％。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。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。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。一一太陽(yáng)能基站每年節(jié)省的電費(fèi)；G。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。年節(jié)約電費(fèi)為A。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。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。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。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。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。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。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。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。(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。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。C。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。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。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。但實(shí)際情況卻不是這樣的。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。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，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。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)。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)。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。：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。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。這些附著物會(huì)直接影響到電池板的光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)，為了規(guī)避這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)，在配置太陽(yáng)能電池板容量時(shí)就要考慮10％的余量來(lái)應(yīng)對(duì)這個(gè)問(wèn)題。因而由以上公式計(jì)算得出的結(jié)果不能完全滿足整個(gè)系統(tǒng)的用電需求，類似于蓄電池組容量的設(shè)計(jì)，以上公式同樣需要修正一下。具體的計(jì)算公式如下：^巹 ㈤4，式中：fB：并聯(lián)的組件數(shù)PD：日平均負(fù)載(AH)PA：?jiǎn)误w組件日輸出(AH)矗一去 ㈤5，式中：fc：串聯(lián)的組件數(shù) V。按前文所述，太陽(yáng)能電池板的配置數(shù)量的基本思想就是滿足通信基站年平均的單日用電總量。4．3．3太陽(yáng)能電池板的設(shè)計(jì)在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，太陽(yáng)能電池板的單價(jià)最貴，在太陽(yáng)能電池板上的整體投資第26頁(yè)北京郵電大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文也是系統(tǒng)初始投資中最大的部分。喙崩=一(4—2)p，式中：Ill：串聯(lián)蓄電池?cái)?shù)目 VR：負(fù)載標(biāo)稱電壓 VB：蓄電池標(biāo)稱電壓(3)確定蓄電池組的并聯(lián)數(shù)目根據(jù)(1)中確定的蓄電池組的總?cè)萘?，?jì)算用多少只單體蓄電池時(shí)公式參考如下：曩囂譬168。綜合以上幾點(diǎn)，最終的蓄電池組容量計(jì)算公式為：礦墨魯(4—1)式中：V：蓄電池組容量d：自給天數(shù)P：日平均負(fù)載S：最大允許放電深度k：溫度修正因子(2)確定蓄電池組的串聯(lián)數(shù)目當(dāng)基站主設(shè)各的工作電壓(一般為48V或24V)大于一只蓄電池的額定電壓時(shí)，需要通過(guò)蓄電池的串聯(lián)達(dá)到基站設(shè)備的工作電壓，由此即可得到蓄電池組的串聯(lián)數(shù)目的計(jì)算公式。第25頁(yè)北京郵電大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文如果在北方使用時(shí)，還應(yīng)考慮本地區(qū)冬天的最低氣溫，因?yàn)榉烹娺^(guò)程會(huì)影響蓄電池本身特性發(fā)生變化，尤其是電解液的凝結(jié)邊界值，深度放電帶來(lái)的后果之一就是凝結(jié)溫度上升，一旦上升到本地區(qū)的最低氣溫，則電解液就會(huì)凝結(jié)，體積膨脹，導(dǎo)致蓄電池?fù)p耗。(1)蓄電池組的容量計(jì)算步驟1：蓄電池組容量初步計(jì)算，根據(jù)統(tǒng)計(jì)出的基站內(nèi)通信主設(shè)備每天需要的總用電量乘以自給天數(shù)；步驟2：用從步驟l中得到的容量除以最大放電深度得到修正后的蓄電池組的容量。本文中如無(wú)特殊說(shuō)明，指的均是閥控式鉛酸蓄電池組。蓄電池技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，主流的產(chǎn)品主要有：鋰電、鉛酸電池和鎳氫電池。天數(shù)的長(zhǎng)短，直接影響了蓄電池組容量的大小以及這部分投資的多少，最初這個(gè)指標(biāo)的確定應(yīng)當(dāng)與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T統(tǒng)計(jì)的年內(nèi)最長(zhǎng)連續(xù)陰雨天一致。其最初的設(shè)計(jì)原則就是在日照不充足的情況下，僅依靠蓄電池放電即可保證通信設(shè)備的正常工作。只有保證蓄電池組達(dá)到滿充的狀態(tài)，才能有效的延長(zhǎng)蓄電池的壽命。太陽(yáng)能電池板的容量在設(shè)計(jì)時(shí)，首先負(fù)載要考慮全面，除通信設(shè)備外還有蓄電池組。蓄電池組的容量在設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮連續(xù)陰雨天時(shí)能持續(xù)放電來(lái)保證基站設(shè)備的不間斷使用，一般情況下連續(xù)陰雨天的平均數(shù)都太長(zhǎng)，發(fā)生的幾率比較小，為此額外付出幾倍的成本來(lái)配置蓄電池組和太陽(yáng)能電池板顯得有點(diǎn)得不償失。4．3．1太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則就是滿足移動(dòng)通信基站內(nèi)用電設(shè)備的不間斷供電，保證設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行。這個(gè)工作需要查閱大量的文獻(xiàn)記錄或求證于相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)人士。只有做到可靠性和投資相對(duì)平衡的時(shí)候，這個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)才算是合理的電源系統(tǒng)。獨(dú)立型太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的容量設(shè)計(jì)主要包括兩大部分，一是太陽(yáng)能電池板的容量計(jì)算，另一個(gè)是蓄電池組的容量計(jì)算。硬件則主要指各種設(shè)備的選型。4．3移動(dòng)通信基站光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法從工作流程上劃分，太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)把握的原則為：先軟件后硬件。2 ) 獨(dú)立型太陽(yáng)能發(fā)電方式：這種方式主要應(yīng)用于短期公共電網(wǎng)無(wú)法解決的地區(qū)，這類地區(qū)一般分布在人跡罕至的郊區(qū)，這類地區(qū)的通信基站一般都采取無(wú)人值守模式，因地理位置偏僻，保修保養(yǎng)均不容易，因此要求系統(tǒng)具有更高的可靠性。根據(jù)基站建設(shè)地點(diǎn)電網(wǎng)條件的不同，可行的、可靠的、供電方式主要包括以下幾種。為滿足如此之大的負(fù)載用電，則需要配置太陽(yáng)能電池板規(guī)模巨大；另一方面市區(qū)的基站在場(chǎng)地租用時(shí)困難極大，很難找到足夠大的面積來(lái)滿足太陽(yáng)能電池板的需要，因此這種類型的基站不建議采用太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)。(2)第二種類型，主要指的是微蜂窩基站，這種類型的基站設(shè)備使用交流220伏交流電壓供電，基站設(shè)備功率很小，一般不會(huì)超過(guò)200瓦。這其中空調(diào)器設(shè)備包括傳統(tǒng)意義上的2P或3P空調(diào)，也包括智能送新風(fēng)設(shè)備或熱交換設(shè)備；機(jī)房照明設(shè)備有使用普通節(jié)能燈的也有使用LED節(jié)能燈的。14工P臺(tái)日匕e,：海拔越高，距離太陽(yáng)越近，太陽(yáng)能輻射越強(qiáng)，對(duì)太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)換電能越有利。第22頁(yè)北京郵電大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文非集中電網(wǎng)：獨(dú)立太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)安全性高，避免了公共電網(wǎng)停電對(duì)使用者的影響?！钒踩禾?yáng)能發(fā)電系統(tǒng)使用綠色純天然的能源，幾乎沒(méi)有任何潛在的危險(xiǎn)。無(wú)需燃料費(fèi)用：因?yàn)樘?yáng)能發(fā)電技術(shù)不消耗燃料，純天然，所以節(jié)省了大筆購(gòu)買運(yùn)輸燃料的開(kāi)支。耐用：目前，80％以上的太陽(yáng)能電池板的使用壽命都可以達(dá)到20年以上。其根本原理就是將事先設(shè)置好的安裝地點(diǎn)一年中每天的任意時(shí)刻的太陽(yáng)位置信息存儲(chǔ)到太陽(yáng)跟蹤控制系統(tǒng)中，之后在安裝太陽(yáng)能電池板時(shí)采用可旋轉(zhuǎn)的底座，采用電腦控制底座的旋轉(zhuǎn)，保證每時(shí)每刻太陽(yáng)能電池板都正對(duì)太陽(yáng)。5．太陽(yáng)跟蹤控制系統(tǒng)太陽(yáng)跟蹤控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于中小型太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，因?yàn)閷?duì)于一個(gè)具體的太陽(yáng)能電池板的安裝地點(diǎn)來(lái)說(shuō)，每天太陽(yáng)都在升起和落下，每個(gè)時(shí)刻太陽(yáng)與太陽(yáng)能電池板的角度都不同。這時(shí)如果有交流的用電設(shè)備，就需要使用逆變器了。太陽(yáng)能