專利名稱：單管塔式風光互補基站的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通信基站。
背景技術：
根據(jù)國家在節(jié)能減排的工作思路中特意提到了推廣應用綠色能源，各地在太陽能、風能、水能等自然資源豐富及傳統(tǒng)電力保障不足的地區(qū)，加大新能源的建設和應用力度。同時，把握太陽能價格下降的有利時機，擴大離網(wǎng)型太陽能供電系統(tǒng)和光電互補供電系統(tǒng)的建設規(guī)模。通信的快速發(fā)展要求有更廣的網(wǎng)絡覆蓋，同時也要求提供可靠、穩(wěn)定電力供應。但 我國地域遼闊、地形復雜，電網(wǎng)覆蓋遠遠不能滿足通信設備的電力供應要求，即使覆蓋的地區(qū)很多也是農網(wǎng)或小水電供電方式，電力供應很不穩(wěn)定，而且線路的維護成本很高。因此無電地區(qū)通信電源普遍采用柴油機，但柴油機的長期運行和維護成本都高，并且柴油產生二氧化碳污染，故如何保障這些處于無電網(wǎng)覆蓋地區(qū)的基站用電是一個很大的挑戰(zhàn)。若通過延伸市電來供應基站用電，則用電成本相當巨大。

發(fā)明內容
為克服現(xiàn)有的通信基站很多設置在無電網(wǎng)覆蓋區(qū)域，電力供應的成本高，且造成環(huán)境污染的缺點，本發(fā)明提供了一種能夠保障穩(wěn)定的電力供應、用電成本低且不污染環(huán)境的單管塔式風光互補基站。單管塔式風光互補基站，包括風力發(fā)電機、風力發(fā)電機控制器、太陽能電池板、太陽能電池板控制器、風光電互補控制器、AC/DC轉換器、燃油發(fā)電機、逆變器、直流變換器、耗能負載和蓄電池；風力發(fā)電機經(jīng)風力發(fā)電機控制器與風光電互補控制器連接，太陽能電池板經(jīng)太陽能電池板控制器與風光電互補控制器連接，風光電互補控制器連接蓄電池，風力發(fā)電機和太陽能電池板轉換獲取的電能均輸入蓄電池內；
耗能負載包括直流負載和交流負載；
其特征在于所述的基站為單管塔式基站，風力發(fā)電機固定于單管塔的塔頂，太陽能電池板固定于單管塔的塔身，塔身上固定有多個太陽能電池板；
風力發(fā)電機和燃油發(fā)電機分別通過各自的AC/DC轉換器與風光電互補控制器連接，太陽能電池板通過DC/DC轉換器與風光電互補控制器連接，直流負載、交流負載和蓄電池分別與風光電互補控制器的輸入輸出端連接；風光電互補控制器與交流負載之間設有DC/AC轉換器；
風光電互補控制器選擇性地將蓄電池與太陽能電池板或者風力發(fā)電機或者燃油發(fā)電機連通；
風光電互補控制器選擇的方法包括以下步驟
I)、判斷風光電互補控制器的當前輸出電壓U1是否小于風力發(fā)電機的上限電壓U3_，若否則判斷蓄電池的當前電壓U4是否小于蓄電池上限電壓U4niax，若是則開啟蓄電池對蓄電池充電；若否則關閉蓄電池、風光電互補控制器連接能耗負載泄流；
2)、若風光電互補控制器的當前輸出電壓U1小于風力發(fā)電機的上限電壓U3max，則判斷風光電互補控制器的當前輸出電壓U1是否大于風力發(fā)電機的下限電壓U3min，若否，則啟動燃油發(fā)電機對基站供電；
3)、若風光電互補控制器的當前輸出電壓U1是大于風力發(fā)電機的下限電壓U3min，則判斷風力發(fā)電機的當前輸出電壓U3是否大于風力發(fā)電機的上限電壓U3隱，若是，則風光電互補控制器連接能耗負載泄流；
4)、若風力發(fā)電機的當前輸出電壓U3小于風力發(fā)電機的上限電壓U3max，則判斷若風力發(fā)電機的當前輸出電壓U3是否小于風力發(fā)電機的下限電壓U3min，若否，則啟動風力發(fā)電系統(tǒng)為基站供電； 5)、若風力發(fā)電機的當前輸出電壓U3小于風力發(fā)電機的下限電壓U3min，則判斷太陽能電池板的當前輸出電壓U2是否在其上限電壓U2mzx和下限電壓U2min之間，若是，啟動太陽能電池板和太陽能電池板控制器為基站供電；若否，則關閉太陽能電池板，判斷蓄電池的當前電壓U4是否處于其上限電壓U4max和下限電壓U4min之間，若是，則啟動蓄電池對基站供電，若否，則啟動燃油發(fā)電機對基站供電。進一步，太陽能電池板啟動供電時，太陽能電池板控制器自檢系統(tǒng)是否有故障，若無故障，則向基站供電；若有故障，則關閉太陽能電池板，判斷蓄電池的當前電壓U4是否處于其上限電壓U4max和下限電壓U4min之間，若是，則啟動蓄電池對基站供電，若否，則啟動燃油發(fā)電機對基站供電。進一步，風光電互補控制器與直流負載連接；風光點互補控制器通過DC/AC轉換器與交流負載連接。進一步，風力發(fā)電機與AC/DC轉換器之間設有功率跟蹤器；太陽能電池板與其DC/DC轉換器之間設有功率跟蹤器。進一步，單管塔的塔身上設有風力發(fā)電機的電源線布線孔和太陽能電池板的發(fā)電電源線布線孔，風力發(fā)電電源線和太陽能電池板的發(fā)電電源線均固定在塔身內部。進一步，太陽能電池板通過支架固定于塔身上，支架通過無縫焊接固定于塔身上，太陽能電池板通過高強度螺栓固定于支架上。進一步，所述單管狀塔是普通單管塔、金輪型景觀塔、飄帶型單管塔。進一步，單管塔式基站的機房是土建機房、鐵甲機房、彩鋼板機房、多邊柱型或假山型的隱蔽機房。本發(fā)明將風力發(fā)電機和太陽能電池板都置于單管塔身上，在設計時要考慮到風力發(fā)電機風葉旋轉時引起的震動，太陽能板的迎風面對塔體的影響，必須經(jīng)過合理的力學結構設計分析，嚴格按照行業(yè)標準和要求，從而保障基站系統(tǒng)的安全、實用性。同時太陽能板置于塔身上，支架采用無縫焊接于塔身、同時采用高強度螺栓固定太陽能板支架，此結構牢固、安全、美觀。此發(fā)明中塔體統(tǒng)籌兼顧風力機組發(fā)電、通信支撐、太陽能板載體的多重作用，整體設計簡潔、大方，與自然環(huán)境融為一體，具有較好的美化效果；其次采用綠色能源，能更好地實現(xiàn)真正意義上的節(jié)能減排；占地面積少，節(jié)約土地資源。單管塔式風光互補基站一般建在地勢較高，周圍無建筑物、較開闊的地區(qū)，能很好地與自然融為一體。本發(fā)明的有益效果單管塔式風光互補基站是集風力機組發(fā)電和通信支撐、太陽能板載體三大功能于一體的載體，外觀簡潔，緊湊，節(jié)約建設成本、土地資源，并完全采用綠色能源，能從多個層面實現(xiàn)節(jié)能減排的效果。同時基站除采用MPPT控制技術以外，還采用PLC系統(tǒng)控制技術，能有效地分配、控制基站能源，同時能最高效率地將風能、光能轉換為平穩(wěn)的基站所需的48V直流系列電源的同時，又能實現(xiàn)風力發(fā)電機交流電和太陽能電池交流電以及燃油發(fā)電機發(fā)出的交流電的平穩(wěn)融合及無縫隙切換，有效地避免電池長時間浮充導致壽命減短的同時，提高了系統(tǒng)整體發(fā)電效率以及保障了電流電壓的穩(wěn)定性。


圖I是本發(fā)明采用金輪型單管塔的結構示意圖。 圖2是本發(fā)明采用的太陽能板支架的結構示意圖。圖3是本發(fā)明的供電部分系統(tǒng)供電電結構圖。圖4是風光電互補控制器選擇供電電源的控制程序流程圖。圖5是本發(fā)明的基站設備的結構示意圖。圖6是太陽能電池板的支架的示意圖。
具體實施例方式參照附圖，進一步說明本發(fā)明
單管塔式風光互補基站，包括風力發(fā)電機I、風力發(fā)電機控制器、太陽能電池板33、太陽能電池板3控制器、風光電互補控制器5、AC/DC轉換器、燃油發(fā)電機、逆變器、直流變換器、耗能負載和蓄電池7組；風力發(fā)電機I經(jīng)風力發(fā)電機控制器與風光電互補控制器5連接，太陽能電池板3經(jīng)太陽能電池板3控制器與風光電互補控制器5連接，風光電互補控制器5連接蓄電池7，風力發(fā)電機I和太陽能電池板3轉換獲取的電能均輸入蓄電池7內； 耗能負載包括直流負載(DC負載)和交流負載(AC負載)；
所述的基站為單管塔式基站，風力發(fā)電機I固定于單管塔2的塔頂，太陽能電池板33固定于單管塔2的塔身，塔身上固定有多個太陽能電池板33 ；
風力發(fā)電機I和燃油發(fā)電機4分別通過各自的AC/DC轉換器與風光電互補控制器5連接，太陽能電池板3通過DC/DC轉換器與風光電互補控制器5連接，直流負載、交流負載和蓄電池7分別與風光電互補控制器5的輸入輸出端連接；風光電互補控制器5與交流負載之間設有DC/AC轉換器；
風光電互補控制器5選擇性地將蓄電池7與太陽能電池板3或者風力發(fā)電機I或者燃油發(fā)電機4連通；
風光電互補控制器5選擇的方法包括以下步驟
1)、判斷風光電互補控制器5的當前輸出電壓U1是否小于風力發(fā)電機I的上限電壓U3max，若否則判斷蓄電池7的當前電壓U4是否小于蓄電池7上限電壓U4max，若是則開啟蓄電池7對蓄電池7充電；若否則關閉蓄電池7、風光電互補控制器5連接能耗負載泄流；2)、若風光電互補控制器5的當前輸出電壓U1小于風力發(fā)電機I的上限電壓U3max,則判斷風光電互補控制器5的當前輸出電壓U1是否大于風力發(fā)電機I的下限電壓U3min,若否，則啟動燃油發(fā)電機4對基站供電；
3)、若風光電互補控制器5的當前輸出電壓U1是大于風力發(fā)電機I的下限電壓U3min,則判斷風力發(fā)電機I的當前輸出電壓U3是否大于風力發(fā)電機I的上限電壓U3max，若是，則風光電互補控制器5連接能耗負載泄流；
4)、若風力發(fā)電機I的當前輸出電壓仏小于風力發(fā)電機I的上限電壓U3max，則判斷若風力發(fā)電機I的當前輸出電壓U3是否小于風力發(fā)電機I的下限電壓U3min，若否，則啟動風力發(fā)電系統(tǒng)為基站供電；
5 )、若風力發(fā)電機I的當前輸出電壓U3小于風力發(fā)電機I的下限電壓U3min,則判斷太陽能電池板3的當前輸出電壓U2是否在其上限電壓U2mzx和下限電壓U2min之間，若是，啟動太陽能電池板3和太陽能電池板3控制器為基站供電；若否，則 關閉太陽能電池板3，判斷蓄電池7的當前電壓U4是否處于其上限電壓U4max和下限電壓U4min之間，若是，則啟動蓄電池7對基站供電，若否，則啟動燃油發(fā)電機4對基站供電。太陽能電池板3啟動供電時，太陽能電池板3控制器自檢系統(tǒng)是否有故障，若無故障，則向基站供電；若有故障，則關閉太陽能電池板3，判斷蓄電池7的當前電壓仏是否處于其上限電壓U4max和下限電壓U4min之間，若是，則啟動蓄電池7對基站供電，若否，則啟動燃油發(fā)電機4對基站供電。參照圖3，風光電互補控制器5與直流負載連接；風光點互補控制器通過DC/AC轉換器與交流負載連接。風力發(fā)電機I與AC/DC轉換器之間設有功率跟蹤器；太陽能電池板3與其DC/DC轉換器之間設有功率跟蹤器。單管塔的塔身上設有風力發(fā)電機I的電源線布線孔和太陽能電池板3的發(fā)電電源線布線孔，風力發(fā)電電源線和太陽能電池板3的發(fā)電電源線均固定在塔身內部。太陽能電池板3通過支架固定于塔身上，支架通過無縫焊接固定于塔身上，太陽能電池板3通過高強度螺栓固定于支架8上。支架8包括固定在塔身上的上支桿81和下支桿82，下支桿82為伸縮桿，上支桿81和下支桿82之間設有連接板83，連接板83分別與上支桿81和下支桿82鉸接。太陽能電池板3固定在連接板83上。通過調整下支桿82的長度，可以調節(jié)太陽能電池板2的角度，安裝時盡可能地使太陽能電池板2處于接受陽光照射的方向。所述單管狀塔是普通單管塔、金輪型景觀塔、飄帶型單管塔。單管塔式基站的機房是土建機房、鐵甲機房、彩鋼板機房、多邊柱型或假山型的隱蔽機房。參照圖5,基站設備6包括嵌入式開關電源61、傳輸模塊62、光纖配線架63、數(shù)字配線架64、蓄電池765、射頻單元66、基帶控制單元67、風光電互補控制器568。其中風光電互補控制器568為整個發(fā)明的核心點，采用MPPT控制技術(最大功率點跟蹤太陽能控制技術)的同時，采用PLC系統(tǒng)控制技術，選擇性地采用風力發(fā)電機I或者太陽能電池板3或者蓄電池7或者燃油發(fā)電機4對基站供電，使整個系統(tǒng)供電處于一個最優(yōu)化的狀態(tài)。本發(fā)明將風力發(fā)電機I和太陽能電池板3都置于單管塔身上，在設計時結合風力發(fā)電機I風葉旋轉時引起的震動和太陽能板的迎風面對塔體的影響，必須經(jīng)過力學結構設計分析，嚴格按照行業(yè)標準和要求，從而保障基站系統(tǒng)的安全、實用性。同時太陽能板置于塔身上，支架采用無縫焊接于塔身、同時采用高強度螺栓固定太陽能板支架，此結構牢固、安全、美觀。此發(fā)明中塔體統(tǒng)籌兼顧風力機組發(fā)電、通信支撐、太陽能板載體的多重作用，整體設計簡潔、大方，與自然環(huán)境融為一體，具有較好的美化效果；其次采用綠色能源，能更好地實現(xiàn)真正意義上的節(jié)能減排；占地面積少，節(jié)約土地資源。單管塔式風光互補基站一般建在地勢較高，周圍無建筑物、較開闊的地區(qū)，能很好地與自然融為一體。本發(fā)明采用PLC系統(tǒng)控制技術選擇性地采用風力發(fā)電機I或者太陽能電池板3或
者蓄電池7或者燃油發(fā)電機4對基站供電，該系統(tǒng)將根據(jù)實時的風光能源情況來判斷是否該采用何種能源，并快速做出動作迅速切換到相應的供電狀態(tài)，是實現(xiàn)能源有效地分配，使整個供電系統(tǒng)處于最優(yōu)的狀態(tài)。采用風光電互補控制器5后，實現(xiàn)風力發(fā)電機I交流電和太陽能電池交流電以及燃油發(fā)電機4發(fā)出的交流電的平穩(wěn)融合及無縫隙切換，有效地避免電池長時間浮充導致壽命減短的同時，提高了系統(tǒng)整體發(fā)電效率以及保障了電流電壓的穩(wěn)定性。本發(fā)明的有益效果單管塔式風光互補基站是集風力機組發(fā)電和通信支撐、太陽能板載體三大功能于一體的載體，外觀簡潔，緊湊，節(jié)約建設成本、土地資源，并完全采用綠色能源，能從多個層面實現(xiàn)節(jié)能減排的效果。同時基站除采用MPPT控制技術以外，還采用PLC系統(tǒng)控制技術，能有效地分配、控制基站能源，同時能最高效率地將風能、光能轉換為平穩(wěn)的基站所需的48V直流系列電源的同時，又能實現(xiàn)風力發(fā)電機I交流電和太陽能電池交流電以及燃油發(fā)電機4發(fā)出的交流電的平穩(wěn)融合及無縫隙切換，有效地避免電池長時間浮充導致壽命減短的同時，提高了系統(tǒng)整體發(fā)電效率以及保障了電流電壓的穩(wěn)定性。本說明書實施例所述的內容僅僅是對發(fā)明構思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求
1.單管塔式風光互補基站，包括風力發(fā)電機、風力發(fā)電機控制器、太陽能電池板、太陽能電池板控制器、風光電互補控制器、AC/DC轉換器、燃油發(fā)電機、逆變器、直流變換器、耗能負載和蓄電池；風力發(fā)電機經(jīng)風力發(fā)電機控制器與風光電互補控制器連接，太陽能電池板經(jīng)太陽能電池板控制器與風光電互補控制器連接，風光電互補控制器連接蓄電池，風力發(fā)電機和太陽能電池板轉換獲取的電能均輸入蓄電池內； 耗能負載包括直流負載和交流負載； 其特征在于所述的基站為單管塔式基站，風力發(fā)電機固定于單管塔的塔頂，太陽能電池板固定于單管塔的塔身，塔身上固定有多個太陽能電池板； 風力發(fā)電機和燃油發(fā)電機分別通過各自的AC/DC轉換器與風光電互補控制器連接，太陽能電池板通過DC/DC轉換器與風光電互補控制器連接，直流負載、交流負載和蓄電池分別與風光電互補控制器的輸入輸出端連接；風光電互補控制器與交流負載之間設有DC/AC轉換器； 風光電互補控制器選擇性地將蓄電池與太陽能電池板或者風力發(fā)電機或者燃油發(fā)電機連通； 風光電互補控制器選擇的方法包括以下步驟 .1)、判斷風光電互補控制器的當前輸出電壓U1是否小于風力發(fā)電機的上限電壓U3_，若否則判斷蓄電池的當前電壓U4是否小于蓄電池上限電壓U4niax，若是則開啟蓄電池對蓄電池充電；若否則關閉蓄電池、風光電互補控制器連接能耗負載泄流； . 2)、若風光電互補控制器的當前輸出電壓U1小于風力發(fā)電機的上限電壓U3max，則判斷風光電互補控制器的當前輸出電壓U1是否大于風力發(fā)電機的下限電壓U3min，若否，則啟動燃油發(fā)電機對基站供電； .3)、若風光電互補控制器的當前輸出電壓U1是大于風力發(fā)電機的下限電壓U3min，則判斷風力發(fā)電機的當前輸出電壓U3是否大于風力發(fā)電機的上限電壓U3隱，若是，則風光電互補控制器連接能耗負載泄流； .4)、若風力發(fā)電機的當前輸出電壓U3小于風力發(fā)電機的上限電壓U3max，則判斷若風力發(fā)電機的當前輸出電壓U3是否小于風力發(fā)電機的下限電壓U3min，若否，則啟動風力發(fā)電系統(tǒng)為基站供電； .5)、若風力發(fā)電機的當前輸出電壓U3小于風力發(fā)電機的下限電壓U3min，則判斷太陽能電池板的當前輸出電壓U2是否在其上限電壓U2mzx和下限電壓U2min之間，若是，啟動太陽能電池板和太陽能電池板控制器為基站供電；若否，則關閉太陽能電池板，判斷蓄電池的當前電壓U4是否處于其上限電壓U4max和下限電壓U4min之間，若是，則啟動蓄電池對基站供電，若否，則啟動燃油發(fā)電機對基站供電。
2.如權利要求I所述的單管塔式風光互補基站，其特征在于太陽能電池板啟動供電時，太陽能電池板控制器自檢系統(tǒng)是否有故障，若無故障，則向基站供電；若有故障，則關閉太陽能電池板，判斷蓄電池的當前電壓U4是否處于其上限電壓U4max和下限電壓U4min之間，若是，則啟動蓄電池對基站供電，若否，則啟動燃油發(fā)電機對基站供電。
3.如權利要求2所述的單管塔式風光互補基站，其特征在于風光電互補控制器與直流負載連接；風光點互補控制器通過DC/AC轉換器與交流負載連接。
4.如權利要求3述的單管塔式風光互補基站，其特征在于風力發(fā)電機與AC/DC轉換器之間設有功率跟蹤器；太陽能電池板與其DC/DC轉換器之間設有功率跟蹤器。
5.如權利要求1-4之一所述的單管塔式風光互補基站，其特征在于單管塔的塔身上設有風力發(fā)電機的電源線布線孔和太陽能電池板的發(fā)電電源線布線孔，風力發(fā)電電源線和太陽能電池板的發(fā)電電源線均固定在塔身內部。
6.如權利要求5所述的單管塔式風光互補基站，其特征在于太陽能電池板通過支架固定于塔身上，支架通過無縫焊接固定于塔身上，太陽能電池板通過高強度螺栓固定于支架上。
7.如權利要求6所述的單管塔式風光互補基站，其特征在于所述單管狀塔是普通單管塔、金輪型景觀塔、飄帶型單管塔。
8.如權利要求7所述的單管塔式風光互補基站，其特征在于單管塔式基站的機房是土建機房或者鐵甲機房或者彩鋼板機房或者多邊柱型或假山型的隱蔽機房。
全文摘要
單管塔式風光互補基站，包括風力發(fā)電機、風力發(fā)電機控制器、太陽能電池板、太陽能電池板控制器、風光電互補控制器、AC/DC轉換器、燃油發(fā)電機、逆變器、直流變換器、耗能負載和蓄電池；風力發(fā)電機經(jīng)風力發(fā)電機控制器與風光電互補控制器連接，太陽能電池板經(jīng)太陽能電池板控制器與風光電互補控制器連接，風光電互補控制器連接蓄電池，風力發(fā)電機和太陽能電池板轉換獲取的電能均輸入蓄電池內；耗能負載包括直流負載和交流負載；所述的基站為單管塔式基站，風力發(fā)電機固定于單管塔的塔頂，太陽能電池板固定于單管塔的塔身，塔身上固定有多個太陽能電池板；風光電互補控制器選擇性供電電源。本發(fā)明具有能夠保障穩(wěn)定的電力供應、用電成本低且不污染環(huán)境的有點。
文檔編號H02J7/35GK102684286SQ20121016447
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月24日 優(yōu)先權日2012年5月24日
發(fā)明者徐華剛, 江麗霞, 陳建軍, 韓濤 申請人:電聯(lián)工程技術股份有限公司