新建新能源通信基站技术

1.范围及目的

1.1 范围

本技术指导意见适用于中国铁塔股份有限公司新能源基站的新建工程，存量改造站点的维修、更换、整治可参照执行。

1.2 目的

光伏系统的应用作为稳定成熟的发电项目国家在“十三五”规划目标2020年将达到150GW，每年新增约20GW，约占中国年度总发电装机容量的22%。铁塔公司在国内供给侧结构性改革变化中，将会彰显企业社会责任，响应国家能源变革发展，扩大新能源占比、开展能源生产和消费革命、推动能源结构转型，构建通信基站安全、稳定、经济的现代化能源体系。

充分利用部分地区优质太阳能和风力资源，推进风光条件具备的通信基站新能源优化建设，将全球领先的光伏产品、领先的系统集成技术、高效的管理与中国铁塔公司深入合作，共同推动基站能源结构优化和节能减排、规模化应用新能源供电，推进资源共享共赢，实现“国家新能源示范点”宏伟蓝图。

2.参考文件

GB  2297-1989 《太阳光伏能源系统术语》

IEC 61215-2005《地面用晶体硅光伏组件(PV)–设计鉴定和定型》

GB  16895.32-2008《建筑物电气装置 第7-712部分：太阳能光伏电源供电系统》

GB/T 9535-1998《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型》

IEC 61730-2《光伏组件安全认证》

YD/T 2321-2011《通信用变换稳压型太阳能电源控制器技术要求和试验方法》

GB/T 26264-2010《通信用太阳能电源系统》

YD/T 1669-2007《离网型通信用风-光互补供电系统》

YD/T 5040-2005《通信电源设备安装工程设计规范》

GB 50010-2002《混凝土结构设计规范》

GB 50017-2003《钢结构设计规范》

YD/T 1817-2008《通信设备用直流远供电源系统》

详见附件

3.设备性能指标

3.1.太阳能供电系统

3.1.1.工作环境条件

工作温度：-40℃～85℃

工作湿度：≤85%RH

海拔高度：≤5500m

3.1.2.光伏组件

光伏组件（太阳能电池板）是太阳能发电系统中的核心部件，其作用是将太阳能转化为电能，从原材料上分为单晶组件和多晶组件。

图1 单晶组件      图2 多晶组件

3.1.2.1.目前主流单晶光伏组件的技术参数

表1 单晶光伏组件技术参数

注：单晶组件转换效率国标要求不低于16%。

计算公式如下：

==16.2%

3.1.2.2.目前主流多晶光伏组件的技术参数

表2 多晶光伏组件技术参数

注：多晶组件转换效率国标要求比低于15.5%。

3.1.2.3.单晶组件与多晶组件的性能比对

表3 单晶、多晶光伏组件性能对比

3.1.3.支架结构形式

3.1.3.1.近地支架

图3 近地支架示意图

近地支架的形式节省材料，施工难度低，在周围无阴影遮挡，土地面积充足的情况下，考虑到建设成本，优先使用此种形式。

3.1.3.2.架高支架

图4 架高支架示意图（左图：架高立柱，右图：太阳能支架）

在偏远地区安装时为了防盗，或者正常支架安装时周围有阴影遮挡（例如存在山体、树木等遮挡物），或者因地面安装面积紧张需要前后排安装，后排支架可采用此种形式，一般情况下不建议使用。

3.1.3.3.屋顶支架

图5 屋顶支架示意图

屋顶支架的形式可以节省太阳能组件的占地空间，在土地不充足而机房屋顶有足够承载力的情况下可使用此种形式。

3.1.4.光伏支架基础

光伏支架基础包含预制基础、现场浇筑基础二种类型。

表4 不同类型的光伏支架基础性能对比

3.2.风能供电系统

3.2.1.工作环境条件

风力发电机具有常规型、沿海型、高寒型、沙漠型4种产品类型，可根据不同的应用环境来选择风力发电机的产品类型。

表5 不同类型的风力发电机性能对比

3.2.2.技术要求

鉴于目前现有使用的1kW、2kW等小功率风机环境适应性较弱，运行故障率高，因此在新建站点中采用风光互补供电系统时，风机选型采用5kW规格。

5kW风力发电机性能参数如下表所示。

表6 风力发电机性能参数

3.2.3.塔架选型及技术要求

1）塔架常见结构形式为斜拉杆、折叠杆等；

2）塔架高度推荐不低于8m；

3）风机与塔架连接方式使用法兰连接，提高大风条件下的可靠性；

4）塔架需满足在不同应用环境下的抗载荷、抗风荷设计要求；

5）考虑风机安装的简易性及后期维护的便利性，建议使用斜拉杆、折叠杆安装方式，便于人工安装及维护，减少工作量；

6）在风机工作风速范围内，塔架与机组内不应产生共振；

7）沿海地区，塔架需满足防盐雾、防腐要求；

8）沙漠型风机设计应满足防风沙要求。

图6 不同类型风机安装现场图

3.2.4.卸荷器

1）卸荷器功率应不小于风力发电机功率的1.6倍；

2）卸荷器满足室外安装等级要求（IP54）；

3）卸荷器必须可靠接地，线径不小于6mm²；

3.3.一体化控制器选型及技术要求

表7 一体化控制器技术参数

表7 一体化控制器技术参数（续）

3.4.电池共用管理器

3.4.1.设备用途

电池共用管理器是电池模块化的关键设备，可实现不同品牌、不同容量、不同时期的蓄电池并联工作或分组工作。

3.4.2.基本功能

1）合路功能：能汇集多路蓄电池组共同使用;

2）隔离功能：每路蓄电池之间为隔离状态，无环流发生;

3）电压设置功能：每路蓄电池均可单独设置浮充电压、均充电压;

4）均衡充电功能：采用同步充电，充电电流按蓄电池容量比例分配；采用分组充电，每路充电电流能按限流值设定;

5）均衡放电功能：采用同步放电，蓄电池放电电流应与蓄电池容量成比例；采用分组放电，蓄电池电流不超过放电电流指标要求;

6）操作显示功能：通过操作界面，可设置工作参数，显示工作状态;

7）故障告警与监控功能：电池共用管理器应有故障告警指示灯和告警信号输出功能，通过FSU接入动环监控系统;

8）设备安装要求：电池共用管理器宜紧靠蓄电池或控制器安装，蓄电池连接电缆应布放合理，路径尽可能短;

3.4.3.技术指标

1）充电电压范围：43.2V～57.6V；

2）充电电流：≤200A（每路蓄电池端口）；

3）放电电压范围：57.6V～43.2V；

4）放电电流：≤200A（每路蓄电池端口）；

5）浮充功耗：＜30W（设备静态功耗）；

6）均充功耗：＜60W（设备动态功耗）；

7）可接入蓄电池数量：1～4组；

8）端口间隔离电阻：＞20MΩ；

9）端口满负荷压降：＜0.3V；

10）外形尺寸：500mm × 480mm × 200mm；

11）安装方式：标准机架安装或墙挂形式；

12）防护等级：IP20;

3.4.4.性能要求

1）高可靠性：设备应具有安全、可靠、稳定等特点，关键器件应采用冗余设计，设备发生故障后蓄电池可以旁路放电;

2）高安全性：设备应与电源系统接地一致，并具有防火性能，不使用易燃、易爆材料;

3）工作环境：环境温度-5℃～+40℃，相对湿度低于95%，工作海拔高度＜5500米;

3.5.直流远供电源系统

  直流远供电源系统配合风光互补等新能源基站使用，以新能源基站为取电上联基站，采用直流高压拉远方式为拉远增量基站供电。

3.5.1.系统原理

图7 直流远供系统结构图

1）远供电源局端系统

       远供电源局端是直流远供电源系统的核心，完成直流升压（DC-48V/DC400V），具备系

   统控制、保护，线路保护，系统监控等功能。局端组成结构：功率模块、控制单元、直流

   高压防雷模块、19英寸标准机框（含输入、输出配电）。

2）传输线缆

   远供电源局端与远端之间使用专用“铠装铝芯电缆”或“铠装铜芯电缆”连接，完成

   直流高压、小电流电源的远程传输，为通信设备输电。

3）远供电源远端系统

       远供电源远端将局端传输至的直流高压变换成稳定的DC-48V电源输出为不同功率、

   不同数量通信设备供电。远端组成结构：输入配电单元、防雷模块、DC/DC降压模块、控

   制单元、载波通讯模块、输出配电单元。

3.5.2.应用方案

风光互补新能源基站作为“电源池”，采用直流远供方式对周边拉远增量基站供电：远供电源局端设备安装在“电源池”机房或机柜内，取用基站DC-48V电源升压为DC400V，使用专用电缆远程传输至拉远增量基站，经远供电源远端变换为DC-48V输出为拉远增量基站通信设备供电。

图8 组网结构图

3.5.3.远供电源局端系统

图9 远供电源局端设备

3.5.3.1.技术指标

表8 直流远供局端设备技术指标

3.5.3.2.设备功能

1）模块化设计，功率模块、控制单元、防雷模块支持在线热插拔；

2）功率模块采用DC/DC隔离升压方式，输出电压对地悬浮，安全性高；

3）输出侧具备独立防雷模块，防雷等级不小于40kA；

4）控制单元、防雷模块并接入系统，损坏后不影响设备正常输出；

5）局端可实现多个机框并机使用；

6）局端与远端之间可通过电源传输电缆以直流高压载波方式实现通信功能；

7）系统具备电缆开路、短路、漏电、强电搭接、雷击保护功能和声光告警功能，具备告

   警记录存储和查询功能；

8）系统具备局端输入电压、电流，输出电压、电流，远端输入电压、电流，输出电压、

   电流，远端环境温度、水浸等监控功能；

9）具备RS232/RS485通讯接口和干接点接口，可连接动环监控系统。

3.5.4.远供电源远端系统

图10 远供电源局端设备

3.5.4.1.技术指标

表9 直流远供远端设备技术指标

3.5.4.2.设备功能

1）直流降压DC/DC变换功能，输出稳定DC-48V电源；

2）具备载波单元，可将远端运行参数和基站环境参数等传输给局端设备；

3）一路输入、3/6/9路输出，满足对多台通信基站设备供电；

4）室外型防水外壳，配置通用挂件，满足室外壁挂、抱杆和独管塔安装。

4.设备安装规范

4.1.太阳能供电系统的安装要求

4.1.1.站址踏勘

应对站址及其周围区域的地质情况进行地质勘探，查明站址的地形地貌特征结构和主要地层的分布。

4.1.2.光伏组件安装方位角及方阵排列间距需求

光伏组件安装方位角应采用正南方向；光伏方阵前后排列的布置应设计安全间距，保证全年期间前后子方阵无遮挡。

4.1.3.组件采用压块安装结构方式时要求

太阳能支架建议采用C型钢结构支架，组件采用压块安装方式，压块须有足够强度及抗变形能力（壁厚要求大于3mm），风荷载较大地区压块结构强度需要进一步加强。

4.1.4.支架安装垂直度偏差

支架安装垂直度偏差每米不应大于±1°，支架角度偏差度不应大于±1°。

4.1.5.支架安装的允许偏差

表10 支架安装偏差参数

4.1.6.组件安装允许偏差

表11 组件安装偏差参数

4.1.7.混凝土基础尺寸允许偏差

表12 混凝土基础偏差参数

4.1.8.支架基础预埋螺栓（预埋件）允许偏差

表13 支架基础预埋螺栓偏差参数

4.1.9.太阳能系统安装注意事项

1）不同尺寸、不同规格型号的光伏组件不允许混用；

2）严禁在下雨、下雪或大风的天气条件下安装光伏组件；

3）严禁将同一片光伏组件连接线的正、负极快速插头对接；

4）光伏组件背板(EVA)出现破损后将禁止使用；

5）严禁踩踏电池板，以免造成组件损坏或人身伤害；

6）严禁挤压或用尖锐物体敲打、碰撞、刮划光伏组件钢化玻璃；

7）施工现场已开箱电池板需正面朝上平放，底部垫有木制托盘或电池板包装物，严禁立放、斜放或悬空，严禁将组件背面直接暴露在太阳光下；

8）组件在搬运过程中要轻拿轻放，避免受到大的震动，以免造成光伏组件隐裂；

9）安装上部电池板时要注意在搬运过程中电池板边框划伤已经安装好的电池板；

10）严禁使用工具随意在电池板上碰触，造成划痕；

11）严禁触摸光伏组件串的带电部位。

4.2.风力发电机组安装要求

4.2.1.选址注意事项

1）风机在山区安装时应安装在风能加速区，即2/3山腰以上

图11 不同地形结构风加速区域示意图

备注：穿越山脊时风速会增大。

当风通过风道中一个较长的山脊时，在山脊顶部风速会增大。虽然风速在山的侧翼某些区域会增大，但在山脊底部风速会典型的变慢。

2）附近有障碍物的地区，在其后方会产生湍流，风机安装时应避开湍流

图12 湍流效应说明

3）安装风机时确认有足够的安装空间

图13 安装空间说明

4）在主风向线路方向上两台风机最佳间距是风轮直径的8～10倍，主风向线路方向上垂直排列的两台风机最佳间距是风轮直径的4～5倍，具体如下图：

图14 风机安装间距说明

4.2.2.基础注意事项

1）对于冻土层的地区，根据冻土层类型（常年冻土、季节冻土）以及冻土层深度、地质情况来确定具体地基，地基深度要求在冻土层以下；

  2）对于地下为岩石地基，可小于冻土层深度，但各个地基的容重（体积）不得小于图纸地基的体积，承载面积可适当缩小。相应的地脚螺栓、地笼尺寸需要变化。

3）对于海滩、河道、沙地、湿地等地基比较松软的地址环境，原则上地基承载面积需要增大，深度可减小，同样各个地基的容重（体积）不得小于图纸地基的体积，相应的地脚螺栓、地笼尺寸需要变化。

4.2.3.风机安装注意事项

1）在安装过程中，确保风力发电机组输出短路，防止风机空转。

2）风力发电机组在连接到塔架之前，确保先将风机引出线穿入塔架内；

3）风力发电机组安装完成后，确保风力发电机组塔架垂直；

4）风轮机构的叶片安装间距确保一致，防止运行时产生抖动；

4.3.直流远供电源设备安装要求

4.3.1.现场勘测要求

1）通信设备电压等级和最大功耗；

2）增量拉远基站场景（安装固定方式）；

3）传输线缆实际铺设距离；

4）线缆铺设方式（架空，地埋，管道）；

5）新能源基站DC-48V电源容量及现有负载情况；

6）19英寸综合机柜空余安装位置。

4.3.2.设备安装要求

4.3.2.1.远供电源局端设备安装

1）远供电源局端安装于新能源基站19英寸机柜/机架，四角机柜卡钉固定牢固；

2）远供电源局端输入与一体化控制器DC-48V输出配电之间使用RVVZ-2×35mm²铜芯聚氯

   乙烯绝缘聚氯乙烯护套软电缆连接；

3）远供电源局端输入连接一体化控制器DC-48V输出配电负极一次下电空开或熔丝，空

      开或熔丝规格根据局端设备配置选择；

4）设备接地线为黄绿地线（RVVZ-16mm²铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套软电缆），直接与基站保护地线排连接，且不可

      与其他设备地线复接；

5）远供电源局端输出连接传输线缆，按照正负极正确、牢固连接。

4.3.2.2.远供电源远端设备安装

1）远供电源远端固定牢固，外壳四角螺丝上紧，出线端口垂直冲下。

2）远供电源局端至远端传输线缆按照正负极正确、牢固接入远端输入配电；

3）远供电源远端输出至通信设备电源线按照正负极正确、牢固接入远端输出配电；

4）设备接地线为黄绿地线（RVVZ-16mm²铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套软电缆），直接与基站保护地线排连接，且不可与其他设备地线复接。