本發(fā)明涉及一種用于通信基站的混合能源管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

全球目前有60萬以上通信站點(diǎn)處于無市電或者市電不穩(wěn)定的狀態(tài)，很多國家和地區(qū)沒有電網(wǎng)覆蓋，隨著通信行業(yè)的不斷發(fā)展，尤其是在發(fā)展中國家以及眾多遠(yuǎn)郊地區(qū)，如何為通信基站提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)已經(jīng)成為困擾運(yùn)營商的主要問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于通信基站的混合能源管理系統(tǒng)，其節(jié)能環(huán)保，可顯著降低通信基站的運(yùn)營維護(hù)成本。

實(shí)現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是：一種用于通信基站的混合能源管理系統(tǒng)，包括監(jiān)控器和直流母線、以及可向所述直流母線供電的分布式能源發(fā)電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)組和蓄電池模塊；

所述監(jiān)控器控制所述分布式能源發(fā)電系統(tǒng)通過所述直流母線供電優(yōu)先向負(fù)載供電，并通過所述直流母線向所述蓄電池模塊充電；

所述監(jiān)控器在所述分布式能源發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量低于維持所述直流母線額定電壓所需要的電量時(shí)，啟動(dòng)所述蓄電池模塊通過所述直流母線向所述負(fù)載供電；

所述監(jiān)控器在所述蓄電池模塊的電壓低于低電壓閾值時(shí)，啟動(dòng)所述柴油發(fā)電機(jī)組通過所述直流母線向所述負(fù)載供電及向所述蓄電池模塊充電；

所述監(jiān)控器在所述蓄電池模塊電量充滿時(shí)，使所述柴油發(fā)電機(jī)組關(guān)閉，由所述分布式能源發(fā)電系統(tǒng)和/或所述蓄電池模塊通過所述直流母線向所述負(fù)載供電。

進(jìn)一步的，所述分布式能源發(fā)電系統(tǒng)通過分布式發(fā)電接入裝置連接所述直流母線；所述蓄電池模塊通過依次串聯(lián)的電池開關(guān)箱、電流采樣器和電池變流器連接所述直流母線；所述柴油發(fā)電機(jī)組通過柴發(fā)整流器連接所述直流母線；

所述分布式發(fā)電接入裝置、所述電池開關(guān)箱、所述電流采樣器、所述電池變流器、所述柴發(fā)整流器均連接所述監(jiān)控器。

再進(jìn)一步的，所述分布式能源發(fā)電系統(tǒng)為光伏發(fā)電系統(tǒng)，所述分布式發(fā)電接入裝置為光伏變流器。

再進(jìn)一步的，所述分布式能源發(fā)電系統(tǒng)為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，所述分布式發(fā)電接入裝置為風(fēng)電整流器。

再進(jìn)一步的，所述電池開關(guān)箱內(nèi)設(shè)有熔斷器，所述熔斷器在所述蓄電池模塊的電壓低于低電壓閾值，且所述柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)失敗時(shí)熔斷。

進(jìn)一步的，所述直流母線的輸出端設(shè)有電壓采樣裝置以及與所述電壓采樣裝置串聯(lián)的直流負(fù)載開關(guān)，所述直流負(fù)載開關(guān)上配有直流浪涌保護(hù)器，所述電壓采樣裝置連接所述監(jiān)控器。

進(jìn)一步的，所述直流母線的輸出端連接逆變器以及與所述逆變器串聯(lián)的交流負(fù)載開關(guān)，所述交流負(fù)載開關(guān)上配有交流浪涌保護(hù)器，所述逆變器連接所述監(jiān)控器。

進(jìn)一步的，所述監(jiān)控器連接人機(jī)對(duì)話模塊。

進(jìn)一步的，所述監(jiān)控器連接遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，所述直流母線向所述蓄電池模塊的充電，分為恒流充電階段、恒壓充電階段和浮充充電階段。

采用了本發(fā)明的一種用于通信基站的混合能源管理系統(tǒng)，包括監(jiān)控器和直流母線、以及可向所述直流母線供電的分布式能源發(fā)電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)組和蓄電池模塊；所述監(jiān)控器控制所述分布式能源發(fā)電系統(tǒng)通過所述直流母線供電優(yōu)先向負(fù)載供電，并通過所述直流母線向所述蓄電池模塊充電；所述監(jiān)控器在所述分布式能源發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量低于維持所述直流母線額定電壓所需要的電量時(shí)，啟動(dòng)所述蓄電池模塊通過所述直流母線向所述負(fù)載供電；所述監(jiān)控器在所述蓄電池模塊的電壓低于低電壓閾值時(shí)，啟動(dòng)所述柴油發(fā)電機(jī)組通過所述直流母線向所述負(fù)載供電及向所述蓄電池模塊充電；所述監(jiān)控器在所述蓄電池模塊電量充滿時(shí)，使所述柴油發(fā)電機(jī)組關(guān)閉，由所述分布式能源發(fā)電系統(tǒng)和/或所述蓄電池模塊通過所述直流母線向所述負(fù)載供電。其技術(shù)效果是：優(yōu)先采用分布式能源發(fā)電系統(tǒng)向直流母線供電，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)分布式能源發(fā)電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)組、蓄電池模塊供電的無縫銜接，節(jié)能環(huán)保，降低基站的運(yùn)營維護(hù)成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種用于通信基站的混合能源管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的一種用于通信基站的混合能源管理系統(tǒng)中的監(jiān)控主機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明的發(fā)明人為了能更好地對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行理解，下面通過具體地實(shí)施例，并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)地說明：

本發(fā)明的一種用于通信基站的混合能源管理系統(tǒng)包括直流母線1、監(jiān)控器6，以及與直流母線1連接的分布式能源發(fā)電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)組4、蓄電池模塊5。分布式能源發(fā)電系統(tǒng)通過分布式發(fā)電接入裝置連接直流母線1。

分布式能源發(fā)電系統(tǒng)可以為光伏發(fā)電系統(tǒng)2，光伏發(fā)電系統(tǒng)2通過光伏變流器21連接直流母線1，光伏發(fā)電系統(tǒng)2配套光伏輸入開關(guān)22。分布式能源發(fā)電系統(tǒng)可以為風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3通過風(fēng)電整流器31連接直流母線1。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)3配套風(fēng)電輸入開關(guān)(圖中未顯示)。柴油發(fā)電機(jī)組4通過柴發(fā)整流器41以及與柴發(fā)整流器41配套的柴發(fā)電源配電開關(guān)42連接直流母線1。柴油發(fā)電機(jī)組4配備柴發(fā)輸入開關(guān)43。蓄電池模塊5通過依次串聯(lián)的電池開關(guān)箱51、電流采樣器52和電池變流器53連接直流母線1。電池開關(guān)箱51內(nèi)部設(shè)有電池熔斷器54。直流母線1的輸出端設(shè)有電壓采樣裝置11，并串聯(lián)直流負(fù)載開關(guān)12，并通過逆變器13連接交流負(fù)載開關(guān)14。直流負(fù)載開關(guān)12配套直流浪涌保護(hù)器15，交流負(fù)載開關(guān)14配套交流浪涌保護(hù)器16。

監(jiān)控器6通過其通信接口，同時(shí)連接光伏變流器21及光伏輸入開關(guān)22和/或風(fēng)電整流器31及風(fēng)電輸入開關(guān)、柴發(fā)整流器41以及柴發(fā)電源配電開關(guān)42、電池開關(guān)箱51、電流采樣器52、電池變流器53、電壓采樣裝置11、直流負(fù)載開關(guān)12，逆變器13、交流負(fù)載開關(guān)14、直流浪涌保護(hù)器15和交流浪涌保護(hù)器16，并位于一個(gè)控制箱7內(nèi)。形成本發(fā)明的一種用于通信基站的混合能源管理系統(tǒng)中的監(jiān)控主機(jī)?？刂葡?內(nèi)設(shè)有公共正極71和預(yù)留擴(kuò)展空間72。

本發(fā)明的一種用于通信基站的混合能源管理系統(tǒng)中的監(jiān)控主機(jī)是一個(gè)智能控制系統(tǒng)，監(jiān)控器6采用linux的操作系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的通訊及控制功能。監(jiān)控器6實(shí)時(shí)通過監(jiān)控主機(jī)內(nèi)的設(shè)備，讀取分布式能源發(fā)電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)組4、蓄電池模塊5的數(shù)據(jù)，并對(duì)分布式能源發(fā)電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)組4、蓄電池模塊5進(jìn)行控制；實(shí)時(shí)通過電壓采集裝置11，采集直流母線1的電壓，通過電流采樣器52采集蓄電池模塊5的充放電電流，根據(jù)控制策略完成控制；本發(fā)明的一種用于通信基站的混合能源管理系統(tǒng)中的監(jiān)控主機(jī)還配備了與監(jiān)控器6連接的遠(yuǎn)程通訊接口，如tcp/ip接口、rs485接口或干接點(diǎn)等，可實(shí)現(xiàn)集中化管理。

本發(fā)明的一種用于通信基站的混合能源管理系統(tǒng)中的監(jiān)控主機(jī)具有顯人機(jī)對(duì)話模塊，所述人機(jī)對(duì)話模塊連接監(jiān)控器6。監(jiān)控器6實(shí)時(shí)采集光伏變流器21和/或風(fēng)電整流器31、柴發(fā)整流器41、電池變流器53、蓄電池模塊5、逆變器13的數(shù)據(jù)，檢測(cè)的分布式能源發(fā)電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)組4、蓄電池模塊5的工作狀態(tài)，通過所述人機(jī)對(duì)話模塊進(jìn)行本地?cái)?shù)據(jù)的顯示。同時(shí)傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，并在數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常進(jìn)行報(bào)警操作，并在存儲(chǔ)器中進(jìn)行事件記錄，記錄的條數(shù)大于1000條，通過監(jiān)控器6可本地或遠(yuǎn)程查詢事件記錄。所述人機(jī)對(duì)話模塊根據(jù)系統(tǒng)的配置，通過監(jiān)控器6對(duì)分布式能源發(fā)電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)組4、蓄電池模塊5的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，例如：蓄電池模塊5的安時(shí)數(shù)，報(bào)警的閾值和其他的參數(shù)。

本發(fā)明的一種用于通信基站的混合能源管理系統(tǒng)中的監(jiān)控主機(jī)，通過監(jiān)控器6對(duì)分布式能源發(fā)電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)組4、蓄電池模塊5進(jìn)行控制，例如：柴油發(fā)電機(jī)組4的啟停，電池開關(guān)箱51的通斷。

本發(fā)明的一種用于通信基站的混合能源管理系統(tǒng)中的監(jiān)控主機(jī)的控制策略依照分布式能源發(fā)電系統(tǒng)供電-蓄電池模塊5供電-柴油發(fā)電機(jī)組4供電的順序。下面僅以分布式能源發(fā)電系統(tǒng)只有光伏發(fā)電系統(tǒng)2為例進(jìn)行說明：

當(dāng)陽光充足時(shí)，光伏發(fā)電系統(tǒng)2的發(fā)電量超過了維持直流母線1額定電壓所需要的電量，光伏發(fā)電系統(tǒng)2所發(fā)出的電能，為負(fù)載提供電力也為蓄電池模塊5充電，監(jiān)控器6通過電流采樣器51，對(duì)蓄電池模塊5的充電電流進(jìn)行檢測(cè)，通過控制光伏變流器21完成蓄電池模塊5的充電過程。

蓄電池模塊5充電采用三段式充電模式，具體過程如下：

第一階段：恒流充電階段，通過調(diào)節(jié)蓄電池模塊5的充電電壓，使充電電流保持恒定，比如鉛碳蓄電池模塊的充電電流為0.3c，此時(shí)蓄電池模塊5充入電量快速增加，蓄電池模塊5電壓上升。

第二階段：恒壓充電階段。充電電壓保持恒定，充入電量繼續(xù)增加，充電電流下降。

第三階段：浮充充電階段。充電電流降至低于浮充轉(zhuǎn)換電流，比如鉛碳蓄電池模塊的充電電流為0.01c時(shí)，蓄電池模塊5轉(zhuǎn)入浮充階段。監(jiān)測(cè)到蓄電池模塊5轉(zhuǎn)入浮充階段約三小時(shí)后，蓄電池模塊5充滿。

當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)2的發(fā)電量低于了維持直流母線1額定電壓所需要的電量，由光伏發(fā)電系統(tǒng)2和蓄電池模塊5共同為負(fù)載供電。隨著蓄電池模塊5的放電，直流母線1的電壓會(huì)逐漸降低。

當(dāng)直流母線1的電壓低于低閾值電壓時(shí)，監(jiān)控器6啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組4，由柴油發(fā)電機(jī)組4驅(qū)動(dòng)的柴發(fā)整流器41通過直流母線1向負(fù)載供電，監(jiān)控器6控制柴發(fā)整流器41為蓄電池模塊5充電。

柴油發(fā)電機(jī)組4工作時(shí)，監(jiān)控器6同時(shí)監(jiān)測(cè)光伏發(fā)電系統(tǒng)2的發(fā)電量和蓄電池模塊5內(nèi)的電量，當(dāng)光伏發(fā)電系統(tǒng)2的發(fā)電量超過了維持直流母線1額定電壓所需要的電量或者蓄電池模塊5充滿時(shí)，監(jiān)控器6關(guān)掉柴油發(fā)電機(jī)組4切換至光伏發(fā)電系統(tǒng)2和/或蓄電池模塊5供電。

當(dāng)蓄電池模塊5電壓低至低電壓閾值且柴油發(fā)電機(jī)組4啟動(dòng)失敗時(shí)，監(jiān)控器6統(tǒng)通過熔斷器54，使蓄電池模塊5與直流母線1分離，以保護(hù)蓄電池模塊5不過度放電。

本發(fā)明的一種用于通信基站的混合能源管理系統(tǒng)中的柴油發(fā)電機(jī)組4具有如下特點(diǎn)：選用高品質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力性好，可靠性高，集成化設(shè)計(jì)，可適應(yīng)52℃以上的環(huán)境溫度；配備燃油啟動(dòng)輔助裝置，在-20℃的環(huán)境溫度下也可啟動(dòng)，具有優(yōu)異的冷啟動(dòng)性能；選用高品質(zhì)發(fā)電機(jī)，按國際最高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)，能適應(yīng)惡劣環(huán)境的全h級(jí)絕緣和最佳效率設(shè)計(jì)的繞組，尤其適合于特殊場(chǎng)合的應(yīng)用；防音機(jī)箱用工程塑料鑲邊包角，防撞美觀；控制屏外加裝遮陽保護(hù),防止其主控制器受陽光直射，提高防護(hù)能力；兩端有拖曳口,保證機(jī)箱移動(dòng)功能；采用重型鋼制鉸鏈，全新定制的雙保險(xiǎn)門鎖；采用螺栓隱藏設(shè)計(jì)；機(jī)箱開門中間采用無立柱設(shè)計(jì)，便干操作人員進(jìn)行機(jī)組維護(hù)；油箱設(shè)置檢修口蓋板，便于清洗油箱內(nèi)部。

本發(fā)明的一種用于通信基站的混合能源管理系統(tǒng)中的蓄電池模塊5具有如下特點(diǎn)：深循環(huán)性能優(yōu)異，滿足長壽命要求；性能穩(wěn)定可靠，減少維護(hù)更換費(fèi)用；采用鉛碳技術(shù)，更適用于風(fēng)光發(fā)電儲(chǔ)能；多元板柵合金及特殊的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，延長使用壽命；自放電率低，充電接受能力強(qiáng)，密封反應(yīng)效率高；正極鉛膏中添加專用添加劑，提高充電接受能力；獨(dú)特的抗板柵伸長結(jié)構(gòu)，解決板柵蠕變伸長難題；室外空調(diào)柜防護(hù)等級(jí)為ip55。

本發(fā)明的一種用于通信基站的混合能源管理系統(tǒng)中的光伏發(fā)電系統(tǒng)2具有如下特點(diǎn)：優(yōu)化的制絨技術(shù)；淺結(jié)高方阻技術(shù)；層鍍膜技術(shù)匹配精細(xì)的金屬化技術(shù)；多晶硅電池平均效率達(dá)18.4％以上.且通過tuv雙倍pid測(cè)試。

本發(fā)明的一種用于通信基站的混合能源管理系統(tǒng)，光伏發(fā)電系統(tǒng)2輸入電壓的范圍為70vdc-150vdc，光伏變流器21的效率高達(dá)97％；柴油發(fā)電機(jī)組4的交流輸入電壓正常工作范圍寬至90vac-290vac，柴發(fā)整流器41采用全面軟開關(guān)技術(shù)，效率最高可達(dá)95％以上；監(jiān)控器6具有最大功率點(diǎn)跟蹤)功能，跟蹤效率大于99％；采用靈活的模塊化方式設(shè)計(jì)，所有光伏變流器21、柴發(fā)整流器41和電池變流器53均采用無損熱插拔技術(shù)，與直流母線1即插即用，方便維護(hù)。監(jiān)控器6具有完備的保護(hù)和報(bào)警功能；監(jiān)控器6具有完善的電池管理功能，可實(shí)現(xiàn)蓄電池模塊5的三段式充電以及過放保護(hù)功能；監(jiān)控器6在檢測(cè)蓄電池模塊5的充放電電流時(shí)，能實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償、自動(dòng)調(diào)壓、蓄電池模塊5容量計(jì)算、設(shè)定蓄電池模塊5的限流充放電、在線進(jìn)行蓄電池模塊5測(cè)試等功能；網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)，監(jiān)控器6還可以配備gprs模塊和dtu模塊，可實(shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程監(jiān)控，無人值守；通過直流浪涌保護(hù)器15和交流浪涌保護(hù)器16完善的交直流防雷設(shè)計(jì)，適應(yīng)多雷暴地區(qū)；控制箱7采用先進(jìn)的電磁兼容設(shè)計(jì)，降低本發(fā)明的一種用于通信基站的混合能源管理系統(tǒng)輻射。

本發(fā)明的一種用于通信基站的混合能源管理系統(tǒng)，安全可靠，符合安全標(biāo)準(zhǔn)en60950和gb4943標(biāo)準(zhǔn)；良好的電磁兼容性；優(yōu)化的系統(tǒng)工作方式，降低交流配電使用，最大限度利用光伏系統(tǒng)；系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)；柴油發(fā)電機(jī)組4加裝潤滑油系統(tǒng)長維護(hù)組件，將常規(guī)250小時(shí)的維保周期延長至1000小時(shí)以上；優(yōu)先使用分布式能源發(fā)電系統(tǒng)，減少柴油發(fā)電機(jī)組4的開機(jī)時(shí)間，提升運(yùn)行效率；基干網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)為主動(dòng)維護(hù)提供信息以及系統(tǒng)分析；更便干通信基站的遠(yuǎn)程管理。

本發(fā)明的一種用于通信基站的混合能源管理系統(tǒng)，可降低通信基站供電成本、降低能源消耗、降低運(yùn)維成本、提高無故障在線時(shí)間、改善綜合成本，提供了一種可靠、環(huán)保、可擴(kuò)展、高度集成、靈活便捷的通信基站供電方案解決方式，分布式能源發(fā)電系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)組4、蓄電池模塊5工作時(shí)都可以實(shí)現(xiàn)無縫銜接，以最經(jīng)濟(jì)化的投資提供最大的工作效率，可以為基站減少最高達(dá)70％的維護(hù)費(fèi)用，使得投資回報(bào)實(shí)現(xiàn)最佳效益。可同時(shí)適用于新建和擴(kuò)建的通信基站建設(shè)地域，以此滿足現(xiàn)有土地的合理應(yīng)用及未來擴(kuò)建需求?？梢员苊怆x網(wǎng)區(qū)域漫長等待供電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，使隨時(shí)隨地建設(shè)通信基站成為可能。

本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。