李正福

随着全面建设社会主义现代化国家新征程蓝图的开启，各项领域技术的成熟与创新成为了最大的助推之力。祖国山水千姿百态，社会现状层出不穷，地方地面数字电视节目的覆盖不仅是全面建成小康社会的标志，同时也是检验科学技术创新的标准。风光互补发电系统是利用风光电转化原理，为偏远或无电区域的设备提供电力供应的高度集成化系统。系统包括太阳能光伏组件，风力发电机组；太阳能储能蓄电池组，集成式风光互补控制箱；安装支架以及配套安装件构成。此系统为高度集成化成套产品，拥有风机刹车、充放电控制、多电源输出、数据通信、防雷接地、安全防护等优点，是一项科技创新技术，为在我县复杂的地理环境铺开地方地面数字电视节目覆盖工程带来了更大的优势便利。

屏边县80%村寨处于山区与半山区，地理环境复杂，由北向南形成三条较大支脉盘贯全县，地势北高南低，破碎的山地，最高海拔为2558米，最低海拔为154米，相对高差为2434米，多数山岭在1500米以上，有低洼窄邃的河谷，有山高坡陡的高寒山区，村民居住村寨分散，地方地面数字广播电视节目覆盖发射机战建设难度大，全县要建20多个转发机站才能基本覆盖，我县多数广播电视发射收转站覆盖工程是采用无线接收转发的方式，有信号适合建站的点多数都在海拔高的大山顶上，而多数山顶离村寨较远，难以架设市电，因此，通过技术人员的多次考察、试验、研究，最终决定要与科技创新为引领，在新现乡期咪村旁边的山顶上建一座小功率广播电视发射机站——采用太阳能风光互补供电方式提供设备电源，此机站地理位置为东经103°58'，北纬23°42'，海拔高度1523米，年平均风速5-8米/秒，年日照时间2800小时。适宜建小功率10W电视发射收转站。以下我们就以此机站为例，就此类机站的风光太阳能技术建设做简要小论。

一、供电需求及供电方式

此次建设的地面数字广播电视机站设备供电要求为交流220V，设备总功率400W，工作电流6A，选择供电时间为8：00-23：00，供电时间15小时。

基于机器设备供电要求，经过研究实测分析比较，系统组成设备为：通信专用正弦波逆变电源、直流定时开关、蓄电池、风光互补控制器、垂直轴风力发电机、太阳能电池板。本系统中以太阳能供电为主，风力发电为辅。

二、设备构成及选型

1.太阳能电池板

太阳能电池板选用多晶硅36V300W 4块，连接方式两串两并。该型号太阳能电池板在多云天气下转换效率较高，正常工作电流8.2A，两组并联后工作电流16.4A，阴天工作电流也能在6A左右，完全能满足设备供电要求。

2.风力发电机

风力发电机选用垂直轴永磁发电机，该发电机具有安全性高、启动风速低、全向受风、不需要换向等优点。此次选用的风力发电机具体参数为：额定电压48V，额定功率：500W，启动风速1.3米/秒，额定风速14米/秒，安全风速45米/秒，调速方式为自动迎风角度。根据安装地点实际情况，风力发电机平均输出功率在300W左右，能为蓄池提供6A左右的充电电流。

3.风光互补定时控制器

本系统采用风光互補控制器对两个供电单元、蓄电池、负载进行集中智能管理。由于风电和光电单元必须通过蓄电池储能才能稳定供电，蓄电池合理的容量和科学的充放电是系统寿命的保证，本系统采用双标三阶段充电，实现对蓄电池的科学充电。

风光互补控制器由LCM液晶显示模块、键盘、MCU组成，是系统控制、管理的核心，驱动充电模块实现对蓄电池的双标三阶段充电，驱动逆变、以及系统的实时保护和数据再现与传输等，同时提供风机的磁电限速保护，在风力过功率时，给风机反向磁阻力矩，降低风机转速。同时对负载定时控制，最大化地节约电能。

4.蓄电池组

本系统采用太阳能专用的免维护蓄电池，单只电压12V，容量150AH。电池组共使用4只串联使用，总容量48V150AH。

5.逆变单元

本系统采用通信专用高频逆变器，输入电压为直流48V，最大电流10A。输出电压为交流220V，持续带负载功率为650W，波型为纯正弦波，符合设备供电要求。

该逆变器还能对电池状态和负载状态进行智能监控，当供电电压、电流超出正常值时，自动切断电池组和负载，对电池组和负载进行合理保护。

三、机站架设与安装

1.太阳能电池板和风力发电机统一架设在接收发射铁塔上，安装如下图左。

2.机房机柜内安装蓄电池组、风光互补定时控制器、逆变器、避雷保护器，安装如下图右。

四、系统综合分析

本系统根据平时广大农户收看电视时间段，确保机器设备运转要求，设备工作时间定为15小时，负载功率400W。

设计单位使用实际设备测试具体数据为：发射设备正常工作时，电压220V，工作电流1.9A。逆变器输入端电压48V，电流6A。结合实际情况，本系统选用了48V600W太阳能电池板，电池板空载电压62V，正常工作电压48V，在一般有阳光的天气情况下，充电电流达到16A；风力发电机在微风情况下，能为电池组提供6A左右的充电电流。蓄电池组容量为150AH。

根据设备选用配置情况，每天白天太阳能和风力发电机供电电流为22A，设备负载使用电流为6A，还能有16A电流为电池组充电，在电池亏电80%的情况下，每天充电8小时就能将电池充满。阴天太阳能电池板也能达到6A的供电电流，满足设备供电需求，风力发电机发出的电量即可对电池组供电。在太阳能和风力发电机完全不供电的情况下，按电池组80%的放电率计算为120AH，设备放电电流6A，计算得出电池组完全自给的情况下工作时间为20小时。

目前，我县在新现镇期咪村旁所建的广播电视发射机站试点已经正常运行3年，证实了风光互补供电技术的可行性，有效解决了当地600多户人家观看州、县两级地方数字电视节目的问题，让山区农村群众及时了解我州、我县建设发展的新动向，为推动社会主义精神文明发展、助推打赢脱贫攻坚战奠定坚实基础。

（作者单位：云南省屏边县广播电视局）