基于我国目前通讯行业数量庞大的移动通信基站的巨大能源消耗，本文通过介绍德国一种新型自供给移动通讯基站工作原理与工作方式，包括系统各个组成部分的连接方式，供能系统中的控制部分和控制策略，德语论文范文，以及相关的数据略论来提供一种新的移动通讯基站的能源解决方案的方向。
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【关键词】移动通讯基站 自供给 太阳能 光伏发电 风力发电 燃料电池
1 引言
随着我国的科技信息技术的不断发展，全国信息化布局的不断深入，我国的通信行业已经逐步发展成我国经济中的重要产业，在全国经济比重里也占据着一定的部分，与此同时，给人们的工作、生活及沟通交流方式带来了极大的便利，通过互联网的普及，对各个领域也都有了不小的改变。同时，通信行业的通讯网络系统不断地在扩张，移动通讯基站的数目与日俱增，使得通讯行业的能耗以成倍的速度增长，使得通讯行业能源消耗的成本非常庞大，而通讯行业的能耗主要为电耗、油耗与耗材，其中电耗为主要能耗，其中通讯网络用电占主要部分。而无线网络能源损耗约占通讯网络电能损耗的77%。随着移动通讯用户的增长，通讯网络中的网络节点能耗也相应地增大，基站耗电成为作用运营成本的重要因素之一。如何减少通讯行业对传统电能的依赖与消耗，如何在降低通讯行业的运营成本的同时使得通讯行业的行为更为环保。我们这里通过略论德国通讯业E-Plus的一个新型自供给移动通讯基站的运行来尝试寻找一个解决方案。
E-plus是一个德国移动通讯供应商，在德国拥有着大约2千5百万个用户（截止到2017年3月份的数据），是德国第三大移动通讯供应商。在此之前，E-Plus的移动通讯基站都是通过电网供能来运行，每年都有很大的电能需求，其中86%的电能是运行无线电网络消耗的，在一个成熟的移动通讯市场中，公司的10%-15%的成本源自于网络的能源供应。而E-Plus企业，作为德国处于领导地位的移动通讯供应商，一直立志于建立环保的网络系统，以减少他们企业对周围环境的作用，因此他们需要发展一种有助于改变通讯网络功能模式的清洁能源项目。除此之外，还有一些移动通讯基站是建立在人烟稀少，离市区比较远的地方。这样移动通讯基站的与电网连接的线路成本以及每年的维修成本都非常的高。因此E-Plus通过与诺基亚网络企业进行合作研发，德语毕业论文，建立了一种新型的移动通讯基站模式，他们希望这种移动通讯基站的能源供应不依靠通过与电网的连接，而是在基站现场通过新能源的组合方式进行自供给，这样一方面移动通信基站使用清洁能源，不使用电网的能源，相当于减少了当地CO2的排放，降低了他们企业对周��环境的作用，另一方面，不需要远距离输电线路，降低了项目成本，通过一套远程监控以及故障检测系统来降低这种偏远地区的移动通讯基站的维修成本。
在2017年4月份开始，由E-plus和诺基亚西门子网络企业（NSN）合作的新型自供给移动通讯基站的试点项目在德国的菲尔斯莫尔德（Versmold）西北部开始运行。这个移动通许基站的供能系统由光伏设备、风力发电设备、燃料电池设备和蓄电池设备等绿色能源组成。而整个供能系统的核心是由诺基亚西门子网络企业研制的绿色能源控制中心（Green Energy Controller），它对以上4种能源的的使用进行调控，除此之外，工作人员还可以在总控制中心通过远程通讯，对GEC进行远距离的监控。
2 系统组成及工作原理
Versmold的移动通讯基站的供能系统通过对太阳能、风能、氢能的利用，减少传统系统耗能所排放的CO2，降低了其对环境的作用，其组成结构图如图1所示。
以下介绍一下供能系统的各个组成部分：
2.1 光伏发电设备
本系统的光伏发电设备是由45块光伏模块组成，平铺的面积达到57.5平方米。每一个模块的峰值功率是195w，以图2的方式进行连接，之后通过DC/DC转换电路连接到直流母线，太阳能转化效率为15.3%。为了提高光伏模块的发电效率，在光伏板的整体框架上设置了一台两轴的太阳跟踪装置，使得光伏板可以根据太阳的运动轨迹来进行自动的调整，从而相关于静态的光伏模块而言，它具有更高的效率。除此之外，由于Versmold的冬季会有大雪，当大雪覆盖住光伏板时，可以通过太阳跟踪装置的震动调整自动清除光伏板上覆盖的雪。
2.2 风力发电设备
风力发电设备的风能是通过在桅杆顶部的垂直轴风力涡轮机来获取发电，如图3。这个风力涡轮机的额定功率是10kW，联动的电动机产生的交流电通过AC/DC整流器连接到直流母线。当在周围风速达到12m/s以上时，它的启动速度只有2.5m/s，这个启动速度关于这种尺寸大小的涡轮机而言是非常低的。因此经过测试，此时距涡轮机20米外的地方的噪声只有60分贝，对周围的噪音污染也是非常低的。这主要归功于NSN的一个设计，通过将转子叶片与智能风向仪连接在一起，使得叶片每次都可以根据实时风向进行调整。
2.3 氢气燃料电池设备
本系统中，氢气燃料电池设备是移动通讯基站获得可持续供电的保障，当太阳能与风能不足，同时蓄电池的充电状态降低到低于配置值的时候，GEC就会启动氢气燃料电池设备进行供能，保证了移动通讯基站的电力供应。这里使用了两组氢气燃料电池组，每组的输出功率为2kW，足够供应整个移动通讯基站的电能需求。因此，这种移动通讯基站可以在没有太阳能和风能的情况下持续运行5天的时间。
2.4 蓄电池设备
蓄电池是作为整个系统的储能设备，当太阳能与风能充足，系统的生产的电能足够供应移动通信基站的电能需求的时候，将多余的能源进行存储，降低了无用能源损耗，提高的系统产生电能的利用率。
3 系统控制策略
由诺基亚西门子网络企业开发GEC（绿色能源控制器）是新型自供给移动通讯基站的控制大脑，将系统中的各个组成部分通过智能算法相互连接在一起，并且能够通过GRPS数据传输来实现通信联系。GEC里的综合管理系统软件（NetAct）对收集的各种能源数据、其他特殊数据和基站故障性能管理系统里的警报数据进行汇总和处理。除此之外，还控制着蓄电池的充电过程并且时刻监控蓄电池的充电状态，当太阳能和风能充足的时候，多余的能源将会对蓄电池进行充电。由于GEC时刻检测着蓄电池的充电状态，一旦控制器检测到蓄电池的充电状态完成，就会通过集成制动器停止风力涡轮机的运行。在整个运行过程中，控制中心通过相应的传感器来测量直流总线上的电压以及相应测量点的电流值和温度值。 在GEC启动氢气燃料电池设备的时候，检测燃料电池是否已经成功启动并供能，它连接着燃料�池的控制器，通过模块协议和RS485接口进行通信，另外还有一个继电器控制部分，用来保证燃料电池输出的电能仅仅只给实时负荷供能，而不会连接到蓄电池，给蓄电池充电。
4 结束语
2017年11月8日德国E-Plus和诺基亚西门子网络企业在慕尼黑举行了一个新闻发布会，会里介绍了两家企业合作进行的新型节能项目-Versmold新型自供给移动通信基站的运行原理以及近期成果。会里表面，这个试点项目非常的成功，它已经通过在移动通讯基站现场的新能源发电设备成功地长期持续给基站提供电能。通过统计，它的运行所减少的CO2排放量是一个德国人在2017年一年所消耗电能所产生的CO2排放量。同时，它的成功也给德国通信领域指明了一个能源解决方案的方向。我国的通讯网络覆盖面积远远大于德国通讯网络的覆盖面积，我国通讯公司的能耗和移动通讯基站的数目也是远超德国的，因此我国在这方面节能的空间还是非常大的，德国的这种新型移动通讯基站也能给我们提供一个新的能源解决方案的方向。
参考文献
[1]李江坤，张春海.通信行业能耗近况略论与节能战略思考[J].信息通信，2017（06）：249-250.
[2]Guido Heitmann.E-Plus Gruppe schafft mit Datennetzausbau Basis für weiteres Wachstum 2017[EB/OL].https：//www.udldigital.de/e-plus-gruppe-schafft-mit-datennetzausbau-basis-fur-weiteres-wachstum-2017/，2017-01-24.
[3]付雅林.垂直轴风力发电机的风光互补探讨[D].中北大学.机械工程，2017.
[4]NSN新闻稿.Energiewende im Telekommunikationsmarkt：Beispiele aus der Praxis.[EB/OL]https：//www.pressebox.de/inaktiv/nokia-siemens-networks/Energiewende-im-Telekommunikationsmarkt-Beispiele-aus-der-Praxis/boxid/463779.2017-11-16.
作者简介
余翼（1986-），男，湖北省武汉市人。学位。现为电子科技大学中山学院机电工程学院助教。主要探讨方向为供电系统。
刘金华（1981-）女，湖南省衡阳市人。学位。现为电子科技大学中山学院副教授。主要探讨方向为微电网，混合储能。
作者单位
电子科技大学中山学院 广东省中山市 528402 | 
