當今,保護人類生活環(huán)境是當務之急的事情,。太陽能是取之不盡,、用之不竭的綠色能源,充分利用太陽能資源極其有利于環(huán)境的改善,。太陽能電池是一種將太陽能直接轉化成電能的半導體器件,。近50年來,太陽能電池的研究與應用無論在效率的提高,、成本的降低,、工藝的改進、應用范圍的擴大,、新材料的采用等方面都得到了迅速的發(fā)展,。單晶硅、多晶硅等常規(guī)硅太陽能電池已形成大規(guī)模工業(yè)化生產,。
在科學技術飛速發(fā)展的近20多年來,,硅太陽能電池的應用領域已逐漸由空間擴大到地面,由軍用擴大到民用,,廣泛地應用于通信,、廣播電視、電力,、家用電器,、氣象、地質,、石油,、鐵路,、航空、交通,、農牧業(yè)等領域,。特別是在通信和廣播電視領域中,硅太陽能電池電源系統(tǒng)以獨特的優(yōu)勢正逐步取代一些傳統(tǒng)的電源設備,,在常規(guī)電源系統(tǒng)中所占的比例已逐年擴大,。
用硅太陽能電池電源系統(tǒng)作為通信和廣播電視供電電源具有許多優(yōu)點,主要可歸納為10個方面:
(1)使用方便,,有利于擴大通信和廣播電視的覆蓋范圍
隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展,,邊遠地區(qū)迫切需要與外界建立迅速而連續(xù)的通信聯(lián)系,并且需要接收廣播電視節(jié)目,。這些地區(qū)多數(shù)都遠離市電,,即使在電網(wǎng)密集的美國,仍然有10%~20%的微波中繼站不靠近市電,。而在發(fā)展中國家,,則有高達一半以上的微波中繼站不能使用市電,即使少數(shù)能夠使用市電的地方,,也大多不能保證24小時連續(xù)供電,,這顯然影響了通信及廣播電視事業(yè)的發(fā)展。而硅太陽能電池電源系統(tǒng)利用地球表面無所不在的光能,,基本不受地域限制,,可為用電設備提供綠色電能,從而解決了這一矛盾,,極大的推動了通訊網(wǎng)的建設,。
(2)提高通信聯(lián)系的可靠性
在無市電的地區(qū),,如果采用柴油發(fā)電機組和整流器及浮充蓄電池聯(lián)合供電,,MTBF最高達到5000h,一般僅為2000~3000h,。若采用風力發(fā)電機和浮充蓄電池組聯(lián)合供電,,受自然條件的影響,可靠性更差,。據(jù)有關資料報道,,目前高質量的低功耗微波收發(fā)信機MTBF已達30萬小時以上,普通微波收發(fā)信機MTBF也已達15萬小時以上,。據(jù)統(tǒng)計,,微波中繼站70%以上的故障來自電源設備。而國外的有關資料報道,硅太陽能電池電源系統(tǒng)的MTBF已超過10萬小時,,目前從我國正運行的較早期建設的通信用硅太陽能電池電源系統(tǒng)情況來看,,其MTBF已超過11萬小時,且檢測數(shù)據(jù)表明運行情況良好,,還可以長時間無故障運行,,可見其可靠性與微波收發(fā)信機不相上下。
當今,,保護人類生活環(huán)境是當務之急的事情。太陽能是取之不盡,、用之不竭的綠色能源,,充分利用太陽能資源極其有利于環(huán)境的改善。太陽能電池是一種將太陽能直接轉化成電能的半導體器件,。近50年來,,太陽能電池的研究與應用無論在效率的提高、成本的降低,、工藝的改進,、應用范圍的擴大、新材料的采用等方面都得到了迅速的發(fā)展,。單晶硅,、多晶硅等常規(guī)硅太陽能電池已形成大規(guī)模工業(yè)化生產。
在科學技術飛速發(fā)展的近20多年來,,硅太陽能電池的應用領域已逐漸由空間擴大到地面,,由軍用擴大到民用,廣泛地應用于通信,、廣播電視,、電力、家用電器,、氣象,、地質、石油,、鐵路,、航空、交通,、農牧業(yè)等領域,。特別是在通信和廣播電視領域中,硅太陽能電池電源系統(tǒng)以獨特的優(yōu)勢正逐步取代一些傳統(tǒng)的電源設備,,在常規(guī)電源系統(tǒng)中所占的比例已逐年擴大,。
用硅太陽能電池電源系統(tǒng)作為通信和廣播電視供電電源具有許多優(yōu)點,主要可歸納為10個方面:
(1)使用方便,有利于擴大通信和廣播電視的覆蓋范圍
隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展,,邊遠地區(qū)迫切需要與外界建立迅速而連續(xù)的通信聯(lián)系,,并且需要接收廣播電視節(jié)目。這些地區(qū)多數(shù)都遠離市電,,即使在電網(wǎng)密集的美國,,仍然有10%~20%的微波中繼站不靠近市電。而在發(fā)展中國家,,則有高達一半以上的微波中繼站不能使用市電,,即使少數(shù)能夠使用市電的地方,也大多不能保證24小時連續(xù)供電,,這顯然影響了通信及廣播電視事業(yè)的發(fā)展,。而硅太陽能電池電源系統(tǒng)利用地球表面無所不在的光能,基本不受地域限制,,可為用電設備提供綠色電能,,從而解決了這一矛盾,極大的推動了通訊網(wǎng)的建設,。
?。?)提高通信聯(lián)系的可靠性
在無市電的地區(qū),如果采用柴油發(fā)電機組和整流器及浮充蓄電池聯(lián)合供電,,MTBF最高達到5000h,,一般僅為2000~3000h。若采用風力發(fā)電機和浮充蓄電池組聯(lián)合供電,,受自然條件的影響,,可靠性更差。據(jù)有關資料報道,,目前高質量的低功耗微波收發(fā)信機MTBF已達30萬小時以上,,普通微波收發(fā)信機MTBF也已達15萬小時以上。據(jù)統(tǒng)計,,微波中繼站70%以上的故障來自電源設備,。而國外的有關資料報道,硅太陽能電池電源系統(tǒng)的MTBF已超過10萬小時,,目前從我國正運行的較早期建設的通信用硅太陽能電池電源系統(tǒng)情況來看,,其MTBF已超過11萬小時,且檢測數(shù)據(jù)表明運行情況良好,,還可以長時間無故障運行,,可見其可靠性與微波收發(fā)信機不相上下。
?。?)節(jié)省輸電線路的建設投資
目前輸電線路架設費用日趨提高,,尤其在山區(qū),其費用高出平原地區(qū)50%甚至1倍以上。我國邊遠山區(qū)輸電線路的建設費用需5~6萬元/km(若考慮輔助公路的建設費用,,投資更大),。若改為埋設電纜供電,投資還將加倍,,并且需要經(jīng)常性的人工維護,。采用硅太陽能電池電源系統(tǒng)供電就可免去這些費用,大大節(jié)省投資,。
(4)避免把雷電引入站區(qū)
山區(qū)雷電較多,,盡管天線鐵塔、機房均裝有較好的避雷裝置,,但電力輸電線路常常會把雷電引入站區(qū),,使設備遭受雷擊。采用硅太陽能電池電源系統(tǒng)供電可避免此類問題,。第一,因為硅太陽能電池電源系統(tǒng)對外無引線,,不會將站外雷電引入,;第二,因為硅太陽能電池電源系統(tǒng)的支架,、邊框和接地網(wǎng)等本身已是防雷系統(tǒng),,能有效地消除雷擊隱患。這即為何國內許多水電站雖然電力資源豐富,,但考慮到通信系統(tǒng)的安全性,,還是采用硅太陽能電池電源系統(tǒng)作為通信和廣播電視系統(tǒng)的電源。
(5)可以少建中繼站并降低天線塔的高度
由太陽能電池電源系統(tǒng)供電的微波中繼站,,站址不受供電條件,、山高和道路的限制,可以按照電磁傳播的特點來選取最佳站址,,減少中繼站的建設數(shù)目,。同時,可降低天線鐵塔的高度,。天線鐵塔的建設費用幾乎與其高度的平方成正比,,從而又大大節(jié)省了投資。
?。?)對通信廣播設備不產生交流干擾
太陽能電池組件可以用適當?shù)拇⒙?lián)方式組合成所需電壓及電流的太陽能電池方陣,,通過太陽能電池放電控制器直接給蓄電池充電,以滿足電信設備的功率要求,,不需要交流供電的整流變換設備,,也沒有電力線路引入的外部噪聲,因此不會對設備產生交流干擾。
?。?)不需要建設公路,,保護自然景觀
靠硅太陽能電池電源系統(tǒng)供電的微波中繼站,使用過程中不需要供應燃料,,建站時可以由人背負設備上山或用直升飛機運輸,,無需專門修筑公路,同時保護了自然景觀,,這在風景區(qū)是十分重要的,。
(8)建設周期短,系統(tǒng)可搬遷
一般微波中繼站要求把大型拋物面天線架在鐵塔上,,并建造混凝土結構的機房,,故建設周期長,不易搬遷,。
低功耗微波中繼設備體積小,、重量輕、工作環(huán)境溫度范圍較大,。若采用太陽能電池電源系統(tǒng),,就可用簡單的組裝式機房代替混凝土結構的機房,甚至可以利用鐵塔中間的空隙建造簡易的鐵皮機房,。太陽能電池方陣可架設在機房頂上,,或利用鐵塔架設。天線鐵塔高度降低后,,可采用簡易構件式結構,,在2~3天內即可建成。整個中繼站系統(tǒng)建成時間短,,建成后可以搬遷,,具有較大的靈活性。
?。?)無污染,,運行費用低
太陽能電池電源系統(tǒng)無燃料消耗、無運動磨損部件,、無污染,、無噪聲,系統(tǒng)運行僅靠取之不盡,、用之不竭的太陽能資源,,故而運行費用大大降低。據(jù)國內有關電信部門統(tǒng)計結果表明,,油機電源站運行4年的費用即可購置一套硅太陽能電池電源系統(tǒng)并運行30年,。
?。?0)系統(tǒng)維護簡單,可以無人值守
硅太陽能電池電源系統(tǒng)維護量極小,,每年僅需對蓄電池做少量維護(若采用免維護蓄電池可免去此項工作),,灰塵大、干旱的地方,,不定期地清潔太陽能電池組件的采光面,,去除組件表面的灰塵即可。系統(tǒng)充放電控制,、給設備供電均自動進行,,因此完全可以做到無人值守,尤其適用于環(huán)境惡劣的臺站,。
正因為硅太陽能電池電源系統(tǒng)具有如上一些優(yōu)點,,所以近年來已逐步在通信和廣播電視領域中得到推廣應用,并有著廣闊的發(fā)展前景,。