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天然氣發(fā)電機在通信基站中的應用
摘要: 引言目前,通信基站的后備電源保障主要靠小型風冷式柴油發(fā)電機,其主要燃料為柴油。柴油的使用有諸多的不便之處,比如質(zhì)量大、噪聲大、啟動困難等。噪聲以低頻噪聲為主,穿透力強。發(fā)動機長時間運行,溫度和壓力
Abstract:
Key words :

        引言

  目前,通信基站的后備電源保障主要靠小型風冷式柴油發(fā)電機,其主要燃料為柴油。柴油的使用有諸多的不便之處,比如質(zhì)量大、噪聲大、啟動困難等。噪聲以低頻噪聲為主,穿透力強。發(fā)動機長時間運行,溫度和壓力都較高,汽缸內(nèi)會產(chǎn)生較多的煙灰和積碳,發(fā)動機油也容易氧化產(chǎn)生膠質(zhì),維護工作量大,且需要經(jīng)常維護。尾氣中含有大量的CO、煤煙和氮氧化合物,并且排放物的顆粒較大,所以很容易產(chǎn)生“黑煙”。

  天然氣發(fā)電機相比較來說,能夠克服柴油發(fā)電機的很多缺點,比如靜音減噪好,燃氣燃燒干凈,雜質(zhì)少;動力均勻、溫和,機件壽命較長,尾氣不會在設備和機房內(nèi)形成油污積累,是公認的綠色能源。燃料本身就是氣體,燃燒前無需汽化,不會附著在燃燒室與火花塞上,無積碳,更不會污染潤滑油,減少了日常維護、保養(yǎng)費用。因此,天然氣發(fā)電機在通信基站的應用前景廣闊。

  1 天然氣發(fā)電機的工作原理

  天然氣發(fā)電機組系統(tǒng)以汽油發(fā)電機組為原形,由專用的燃氣通道輸入到發(fā)動機氣缸,從而使發(fā)動機做功帶動發(fā)電機進行發(fā)電。

  天然氣發(fā)電系統(tǒng)固定安裝于移動通信基站內(nèi),利用燃氣發(fā)電,根據(jù)對市電有無或是否缺相等的智能判斷自動對基站設備進行三相供電。整個系統(tǒng)通過進風口、排風口形成一個相對的密閉自循環(huán)系統(tǒng),對基站內(nèi)的空氣和溫度沒有影響。

  2 天然氣發(fā)電機的系統(tǒng)組成

  系統(tǒng)主要由燃氣發(fā)電機主機、自動控制系統(tǒng)、靜音減振系統(tǒng)和燃氣系統(tǒng)組成。

  2.1 燃氣發(fā)電主機

  燃氣發(fā)電主機的工作原理同汽油發(fā)電機,經(jīng)過可靠性能改造和提高,僅僅是燃料由汽油變?yōu)樘烊粴?,利用了成熟穩(wěn)定的內(nèi)燃機技術。經(jīng)過發(fā)電機輸出穩(wěn)定可靠的交流電,電壓(頻率)的穩(wěn)態(tài)調(diào)整率、波動率,不對稱負載下線電壓偏差,線電壓波形正弦畸變率,瞬態(tài)電壓(頻率)調(diào)整率及穩(wěn)定時間均滿足國標要求。

  2.2 自動控制系統(tǒng)

  具備自動控制系統(tǒng),能夠?qū)崟r監(jiān)控機組的工作狀態(tài),真正的實現(xiàn)機房的無人值守。

  自動化監(jiān)控系統(tǒng)除與箱體內(nèi)的可燃氣體傳感器配合外,還可和裝設于室內(nèi)的可燃氣體傳感器配合,傳送告警到自動控制箱,并進而切斷燃氣管路,閉鎖機組運行,確保機房整體的安全;同時自動化監(jiān)控系統(tǒng)配合箱體內(nèi)的溫度傳感器和機油油位傳感器,密切檢測機組運行的狀態(tài);當溫度超過安全設定值時,直接停止機組運行、實行閉鎖,并切斷燃氣管路??赏ㄟ^RS222接口接受移動運維管理中心管理,集中監(jiān)控各基站機組運行狀態(tài),包括:電壓、電流、頻率、溫度、燃氣、油位等信號和告警信息,并可由中心根據(jù)需要直接遠程控制機組啟停。

  自動控制系統(tǒng)可實現(xiàn)如下安全保護功能:過壓保護、欠壓保護、過載保護、頻率保護、燃氣泄漏保護、機箱溫度保護、機油油位低保護和冷卻水溫度保護。

  2.3 靜音減振系統(tǒng)

  靜音減振系統(tǒng)包含靜音減振機箱和進出風消音器,采用靜音系統(tǒng)大大降低了發(fā)動機的機械噪聲,配合靜音減振機箱和大型風道消音器,滿足高靜音需求。

  在采用增強型配置時噪聲最低可達到45db以下,滿足各種環(huán)境使用的要求。

  2.4 燃氣系統(tǒng)

  燃氣系統(tǒng)主要由燃氣儲存罐和燃氣控制組件組成,近年來成熟的燃氣鋼瓶存儲技術為天然氣發(fā)電機的推廣創(chuàng)造了基本的條件,目前關于燃氣鋼瓶使用應符合國家安全標準要求。

  2.5 天然氣發(fā)電機的使用模型

  天然氣發(fā)電機以固定安裝方式在通信基站使用,發(fā)電機輸出交流電和現(xiàn)有基站交流輸入配電箱進行連接。在市電停電的情況下,優(yōu)先電池供電,待電池放電到一定程度(通過電壓檢測),天然氣發(fā)電設備自動啟動進行發(fā)電,啟動后發(fā)電機可以帶載基站內(nèi)所有的用電設備。

  天然氣發(fā)電機自身的自動控制系統(tǒng)具備RS222智能輸出接口,可直接接入完善成熟的監(jiān)控網(wǎng)絡。監(jiān)控中心可以讀取天然氣發(fā)電機的各種運行數(shù)據(jù)和狀態(tài),例如:電壓、電流、頻率、溫度、燃氣、油位等信號和告警信息等。

  天然氣發(fā)電機是固定安裝在基站內(nèi)的,可以考慮應用在以下幾種場合:

  a.便攜式柴油發(fā)電機無法進入發(fā)電的區(qū)域。

  b.對于便攜式柴油發(fā)電機的噪聲比較敏感的地區(qū)。

  c.距離發(fā)電保障中心較遠的基站。

  d.年停電次數(shù)較多,且單次停電時間較長的基站。

  e.地理位置比較重要,經(jīng)常舉行重大活動而封路的基站。3 天然氣發(fā)電機組的使用成本分析

  以10kw發(fā)電機為例,分析天然氣發(fā)電機和普通柴油發(fā)電機的使用成本。10kw普通柴油發(fā)電機的購買成本為2.4萬元,初始成本較低,但是后期的維護成本和使用成本較高。每次停電均需要人工去現(xiàn)場發(fā)電,發(fā)電的費用是工人費和發(fā)電費用的總計,即便是僅僅發(fā)10分鐘的電也需要支付人工費用。而天然氣發(fā)電機僅僅在燃氣耗盡的情況下,由人工更換氣罐,由于換氣間隔時間較長可以大大減少人工費用,表1、表2為在三類和四類市電下對兩種發(fā)電方式進行比較。

 

  年度發(fā)電總天數(shù)為29天的情況下,可以在5年內(nèi)回收投資。

  以上的停電次數(shù)和時間是在固定的模式下進行計算的,如果每月的停電次數(shù)大于上表的假設次數(shù),而停電時長不變,成本回收期還會大大縮短。

  天然氣發(fā)電機為環(huán)保型發(fā)電機,上述成本回收為使用單位的實際支出成本,但是隨著節(jié)能減排的觀念進一步深入人心,天然氣對于大氣較少的污染而產(chǎn)生的社會價值是不可估量的。表3為污染物排放比較。

  由于廢氣治理而產(chǎn)生的社會成本無法計算,所以污染物排放部分作為參考。

 


  4 結論

  天然氣發(fā)電機的使用從成本方面分析僅僅是一個方面,由于其發(fā)電是無人值守狀態(tài),在某些特定的狀況下,無人發(fā)電顯得尤其必要,比如出現(xiàn)山體滑坡,人員無法進入時;一個區(qū)域大范圍停電需要大量發(fā)電機,而人員不足時。所以在一些重要的基站,比如旅游線路、國家干線傳輸基站型節(jié)點、對噪聲敏感地區(qū)等,安裝天然氣發(fā)電機應該為一個備選方案。

  隨著天然氣發(fā)電機的推廣,其價格必然進一步下降,成本回收期會大大縮短。

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