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通信用太阳能电源系统介绍

浏览:3157  来源:通信人在线  日期:2019-11-14

通信用太阳能电源系统(Photovoltaic Power System for Telecommunication)是指利用太阳能转换为电能来为通信设备供电的通信电源系统。太阳能电源系统中的关键部件是太阳电池,它将光能转换为直流光能。由于太阳电池的效率、容量等因素,使得太阳能电源系统要作为通信设备主用电源,目前还很难得到可靠的保障。可用在一些边远、小型通信站点,可以作为一种电能的补充型式。

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一、太阳能电池直流供电的基本形式

太阳电池是一种光电转换器,只能在一定光强的条件下供发电使用。因而,单有太阳电池,不能为昼夜使用的通信设备构成供电系统,必须配以储能设备才能完成随时供电的任务。在这里储存电能最好的设备就是蓄电池。因此,太阳能电池直流供电的基本形式就是:无论是平板式还是聚光式硅太阳电池,与蓄电池组成的直流供电系统几乎都是一种方式,即太阳电池通过隔离二极管与蓄电池并联浮充通过控制器对负载供电,只是控制器的控制、调整调节电路的形式和接法不同,有下述两种基本形式:

1、串联调压

串联调压电路一般有两种,详见下表1-1。从串联调压电路可以看出,正常工作情况下,太阳电池既要对蓄电池浮充,提供一定的补充充电电流或充电电流,又要通过调压装置对负荷进行供电。当太阳电池发电不足或停止发电时,蓄电池向负荷提供部分或全部电能也要通过调压器或直接对负荷供电。由于调压器是耗能元件,而且大部分时间都接于电路中,致使一部分太阳能消耗在它上面,造成浪费。但蓄电池的充电电压高于浮充电压,采用这种串联调压方式能简便地解决蓄电池充电问题。

1-1:串联调压电路常用的两种方式

2、并联调压

并联调压电路是把电压调节电路与负荷并联连接的电路,负荷供电电压就是太阳电池与蓄电池并联浮充的电压。从并联调压原理可以看出,该直流供电系统中的太阳电池和蓄电池并联对负荷直接供电,这就少掉了串联稳压的耗能环节。但是这种供电方式仅适用于通信设备允许电压变动范围较宽的情况。

除了串联调压和并联调压的方式以外,有的直流供电系统还采用串、并联混合调压。

二、太阳电池供电系统的基本结构

根据负载不同,太阳电池供电系统可分为直流、交流、直-交混合供电系统三种。其含义详见下表2;其示意图分别详见下图2-1~2-3

2:太阳电池供电系统基本结构的含义

2-1:太阳电池直流供电系统

2-2:太阳电池交流供电系统

2-3:太阳电池交-直流供电系统

三、通信用太阳能电源系统的组成

依据GB/T 26264《通信用太阳能电源系统》的规定,其系统组成包括:太阳电池方阵(含支架)、蓄电池(组)、控制器(含稳压装置和配电单元或与其它电源系统的接口)、逆变器(选用)等。其基本组成结构如下图3-0所示。其标称电压常用的有:12V24V-48V

3-0:通信用太阳能电源系统的组成示意图

1、太阳电池

太阳电池是太阳能电源系统中一个关键部件。太阳电池直接实现了将光能转变为电能的作用,为了达到其额定容量或功率,往往采用方阵的形式。太阳电池目前多采用硅太阳电池,其组建应符合GB/T 9535的规定。

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2、蓄电池

在通信用太阳能电源系统中的蓄电池(组)主要是对太阳电池的储能作用,是一个储能部件。因为地面太阳电池所转换的光能有不确定性,如昼夜、天气等变化,直接由太阳电池向通信设备供电是不可靠的,所以,应将太阳电池的电能再转换成化学能储存起来(即用太阳电池对蓄电池进行补充或浮充充电),然后由蓄电池向通信设备进行供电。对于通信用太阳能电源系统中的蓄电池常用的种类有:阀控式密封铅酸蓄电池、阀控式密封胶体蓄电池和富液防酸隔爆式蓄电池等。

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3、控制器

控制器是太阳能电源系统的核心部件,它连接太阳电池、蓄电池和负载(通电通信设备)。其主要功能包括:对太阳电池的投入/撤出功能;对蓄电池的充放电的管理功能;对系统的监控、测量及告警功能;稳压功能;安全保护功能等等。对于通信用太阳能电源系统中的控制器的类型,在GB/T 26264中给出的有:逐级投入型、脉宽调制型、变换稳压型。

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4、逆变器

逆变器在通信用太阳能电源系统中并非必备装置,只有当通信机房内有使用交流供电的设备时,需要将太阳电池提供的直流电能,通过逆变器转换为交流电源。

欲具体了解通信用逆变器技术要求的请进入

上述通信用太阳能电源系统的相关组成部分,要利用专用线缆进行连接方能组成太阳能电源系统,这种专用电缆称为光伏电缆。

欲具体了解通信电源用光伏电缆技术要求的请进入

四、通信用太阳能电源系统的互补种类

如图3-0是通信用太阳能电源系统基本供电型式,这种独立用太阳能供电的电源系统,对于通信设备供电的可靠性来讲是相对较低的。因此,通信用太阳能电源系统往往采用与其他能源进行互补供电,以提高通信用太阳能电源系统的可靠性,确保通信设备不间断用电。常用的互补种类有:太阳能-市电互补电源系统(如下图4-1所示)、太阳能-柴油发电机互补电源系统(如下图4-2所示)、风光互补电源系统(如下图4-3所示)及其它混合发电系统。这将根据通信设备或通信局站所在的地理环境条件来合理选定。

4-1:太阳能-市电互补电源系统

4-2:太阳能-柴油发电机互补电源系统

4-3:风光互补电源系统

五、通信用太阳能电源系统的产品型号与命名

根据我国国家标准GB/T 26264的规定,通信用太阳能电源系统的产品型号规格,用大写英文字母和阿拉伯数字表示。其格式为:用代号“Y”代表太阳能,后跟用数字表示的太阳能电源系统额定输出电流(A)和蓄电池标称电压(V),两组数字间用“-”符号隔离,如Y100-48,表示系统额定输出电流为100A、蓄电池标称电压为48V的太阳能电源系统。

如果是采用风光互补电源系统,可在前面增加 F”风能代号和风能电源系统额定输出电流(A)的数字。如F200Y100-48,表示风能电源系统额定输出电流200A、太阳能电源系统额定输出电流为100A、蓄电池标称电压为48V的风光互补电源系统。

六、太阳能电源系统的技术要求和维护要求

1、技术要求

在我国国家标准GB/T 26264中,对通信用太阳能电源系统给出了技术性能方面的规定要求。

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2、维护要求

我国通信行业标准YD/T 1970.9《通信局()电源系统维护技术要求 9部分:光伏及风力发电系统》,对于太阳能电源系统或风光互补电源系统的维护给出了相应的技术要求。正确的使用与维护是保证太阳电池可靠工作和正常供电的重要环节,也是预防各故障和延长系统使用寿命的有效措施。下表6-2给出了太阳电池使用维护的基本常识,供参考。

6-2:太阳电池使用维护的主要内容

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附录
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