一种市电上叠加风电以节电减碳的通讯基站供电系统的制作方法

本发明涉及一种通讯基站的供电系统，具体是一种市电上叠加风电以节电减碳的通讯基站供电系统。

背景技术：

1、越来越多的通讯基站给电信运营商带来越来越大的耗电压力，节电减碳降费成为不可忽视的问题。光伏发电可用于通讯基站节电，但需要租用面积安装光伏板并长期支付租费。如果利用基站铁塔，在其上安装风力发电机，既可以节省风力发电机安装需要的铁塔，也无需租用新的面积，甚至基站铁塔的避雷系统都可以共用，因此可以很大程度上节省成本。

2、经过多年的建设，移动通讯基站的覆盖范围已经很大，新建铁塔的数量已经很少，但已建的基站都没有设计风力发电系统，随着节能减碳要求越来越严，对基站实施节电减碳措施自然会成为电信运营商的目标，若对大量的已建基站进行风力发电的改造，既可取得显著的减碳社会效益，也可获得突出的节电经济效益。

3、目前电信运营商在偏远的无市电的地区建有少量的风光储互补系统的基站，但这与大量有市电的基站增加风电是不同的。由于光伏发电和风力发电都不稳定，前者的目的是提供稳定的供电，需要电池参与日常的充电和放电进行电能转换，而后者的目的是通过获取绿色能源来节电减碳，因为有稳定的市电供应，不需要电池参与日常的储电和放电，电池只作备用以应对断电，平时处于浮冲状态。

4、在有市电的基站可以架设风力发电机以节电减碳，实现这个目标的关键是要解决让风电优先得到消纳的问题；此外，在工程阶段要确保基站铁塔能够支撑增加的风力发电机的荷载，在安装风力发电机时注意不要影响已有的收发信天线系统的正常工作，还要将风力发电机的防雷接地与铁塔已有的防雷接地结合起来。

5、负载是通讯基站主要的用电负载，包括基站的收发信设备、通讯传输设备、监控设备等，根据通讯基站供电系统的规范，基站通讯设备都使用标称dc-48v的电源；所述的备用电池是通讯基站按照建站规范配置的电池，日常处于浮冲状态，只承担断电时被动地应急放电工作，不主动参与电源与负载之间的电能转换，加入风电并不对负载和备用电池充放电做任何主动的改变。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为满足通讯基站节能减碳的需求而开发的一种在市电供电的基础上叠加风力发电的通讯基站供电系统。

2、本发明的在市电上叠加风电的通讯基站供电系统，包括基站铁塔、收发信天线、风力发电机、风电控制器、开关电源、直流排、负载、备用电池；所述的风力发电机的交流输出接风电控制器，风电控制器的直流输出与开关电源的直流输出接直流排，共同给负载和备用电池供电；负载和备用电池接直流排。

3、系统运行特征是形成在市电上叠加风电给负载和备用电池供电的模式，设置所述的风电控制器的输出电压高于开关电源的输出电压，而开关电源的输出电压高于备用电池的端电压，使得风电电流优先输出供负载和备用电池，同时抑制市电电流输出，当风电直流出力时，市电直流减少出力，从而减少市电消耗，当风电不出力时，由市电完全出力。

4、电源叠加供电的原理是不同的电源并联施加在同一个负载上供电，各个电源的输出电流大小与所施加的输出电压高低有关，电压高则输出电流大，因此可以通过控制不同电源的输出电压高低实现按优先顺序向负载供电，电压高电源的优先输出电流，电压低的会补足负载需要的电流或者不输出电流；本系统设置风电输出的直流电压高于市电输出的直流电压，让风电供电优先于市电供电，这样就形成了在市电上叠加风电的模式，即优先消耗风电，不足由市电的补充。

5、所述的风电控制器负责只对风力发电机进行整流控制、风能功率跟踪控制、输出电压电流控制、风机制动控制，正常工作时，备用电池的端电压低于市电直流电压和风电直流电压，只有在市电和风电都不能正常供电时即直流排上备用电池电压最高时，备用电池才会应急放电，平时并不参与充放电带负载的电能转换；

6、风力发电机风作为优先出力的辅助电源，其风电控制器只负责控制风力发电机本身的运行，不承担系统管理的角色，即不负责对备用电池、负载的控制和保护。因此，本案的风电控制器与其他的风力发电机的风电控制器的功能是不同的。

7、所述的监控模块负责采集风电控制器、开关电源、负载和备用电池的运行信息，管理系统运行，并远程上传系统运行状态和远程接收下达的控制指令；监控模块作为本供电系统的管理中心，控制风电控制器和开关电源实施对备用电池的充放电控制与保护、对负载的控制与保护。

8、风力发电机需要一定的挂高以便接受更多的风能，考虑到在基站铁塔上要安装收发信天线，在所述的铁塔顶端安装风力发电机是合理的选择，其叶片要高于移动通讯的收发信天线，以避免叶片旋转时在空间上干涉收发信天线，在电磁上干扰收发信系统；风力发电机接闪器与避雷引下线连接，引下线接保护地线，引雷入地，保护基站各种设备免遭雷击；新建的基站在铁塔设计时就要考虑安装风力发电机的高度、风压、历史记录最大风速，地质状况、塔型、最大荷载、迎风面积等因素，确保铁塔的安全和稳定，对于已建的铁塔，则要根据铁塔的设计资料，按照上述因素核算是否可以安装风力发电机以及可以安装多大的风力发电机。

技术特征：

1.一种市电上叠加风电以节电减碳的通讯基站供电系统，其系统特征包括铁塔1、收发信天线2、风力发电机3、风电控制器4、开关电源5、直流排6、负载7、备用电池8；所述的风力发电机3的输出接风电控制器4，风电控制器4的直流输出与开关电源5的直流输出接直流排6，形成在市电上叠加风电给负载7和备用电池8供电；负载7和备用电池8接直流排6；

2.所述的风电控制器4把风力发电机3输出的交流电整流成直流电输出，与开关电源5直流输出叠加一起向负载7和备用电池8供电，风电优先市电供电，方法是设置风电控制器4的直流输出电压略高于开关电源5的直流输出电压，而开关电源5的直流输出电压高于备用电池的端电压，使得来自风电的直流电流优先流入负载7和备用电池8，同时抑制来自市电的等量直流电流流出，当风电不出力时，由市电直流全额供电。

3.所述的风电控制器4只负责对风力发电机进行整流控制、风能功率跟踪控制、输出电压电流控制、风机制动控制，正常工作时，备用电池的端电压低于市电直流电压和风电直流电压，只有在市电和风电都不能正常供电时即直流排上备用电池电压最高时，备用电池才会应急放电，平时并不参与充放电带负载的电能转换；

4.所述的监控模块9负责采集风电控制器4、开关电源5、负载7、备用电池8的运行信息，管理系统运行，并上传系统运行状态和接收下达的控制指令。监控模块作为本供电系统的管理中心，控制风电控制器和开关电源实施对备用电池的充放电控制与保护、对负载的控制与保护。

5.在所述的风力发电机3安装在铁塔1的顶端，要避免风机叶片旋转时在空间上干涉收发信天线2和在电磁上干扰收发信系统，风力发电机3的接闪器与铁塔1的引下线连接，引下线接保护地线，引雷入地，保护基站各种设备免遭雷击。

技术总结
本发明公开一种市电上叠加风电的通讯基站供电系统，包括铁塔、天线、风力发电机、风电控制器、开关电源、直流排、负载、备用电池、监控模块；风力发电机输出接风电控制器，其直流输出与开关电源输出接直流排，形成市电上叠加风电给负载供电，市电是基础电源，风电是为节电而设的优先电源；负载和备用电池接直流排；设置风电控制器的输出电压高于开关电源的输出电压，使得风电优先供负载，当风电出力时，市电减少出力，当风电不出力时，市电完全出力；监控模块采集风电控制器、开关电源、负载、备用电池的信息，管理控制系统运行，并远程联网；风力发电机安装在铁塔顶端，其接闪器与铁塔防雷引下线连接，引雷入地，保护基站各种设备。

技术研发人员：崔涛
受保护的技术使用者：崔涛
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23