引言
目前,，通信基站的后備電源保障主要靠小型風(fēng)冷式柴油發(fā)電機(jī)，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(qiáng),。發(fā)動機(jī)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(jī)油也容易氧化產(chǎn)生膠質(zhì),，維護(hù)工作量大,，且需要經(jīng)常維護(hù),。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(jī)相比較來說,，能夠克服柴油發(fā)電機(jī)的很多缺點，比如靜音減噪好,，燃?xì)馊紵蓛?，雜質(zhì)少；動力均勻,、溫和,，機(jī)件壽命較長，尾氣不會在設(shè)備和機(jī)房內(nèi)形成油污積累,，是公認(rèn)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(hù),、保養(yǎng)費用,。因此，天然氣發(fā)電機(jī)在通信基站的應(yīng)用前景廣闊,。
1 天然氣發(fā)電機(jī)的工作原理
天然氣發(fā)電機(jī)組系統(tǒng)以汽油發(fā)電機(jī)組為原形,，由專用的燃?xì)馔ǖ垒斎氲桨l(fā)動機(jī)氣缸，從而使發(fā)動機(jī)做功帶動發(fā)電機(jī)進(jìn)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?xì)獍l(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(shè)備進(jìn)行三相供電,。整個系統(tǒng)通過進(jìn)風(fēng)口,、排風(fēng)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(jī)的系統(tǒng)組成
系統(tǒng)主要由燃?xì)獍l(fā)電機(jī)主機(jī),、自動控制系統(tǒng)、靜音減振系統(tǒng)和燃?xì)庀到y(tǒng)組成,。
2.1 燃?xì)獍l(fā)電主機(jī)
燃?xì)獍l(fā)電主機(jī)的工作原理同汽油發(fā)電機(jī),，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(jī)技術(shù),。經(jīng)過發(fā)電機(jī)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(fù)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(biāo)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(jī)組的工作狀態(tài),，真正的實現(xiàn)機(jī)房的無人值守,。
自動化監(jiān)控系統(tǒng)除與箱體內(nèi)的可燃?xì)怏w傳感器配合外,，還可和裝設(shè)于室內(nèi)的可燃?xì)怏w傳感器配合,，傳送告警到自動控制箱，并進(jìn)而切斷燃?xì)夤苈?，閉鎖機(jī)組運行,，確保機(jī)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(jī)油油位傳感器，密切檢測機(jī)組運行的狀態(tài),；當(dāng)溫度超過安全設(shè)定值時,，直接停止機(jī)組運行、實行閉鎖,，并切斷燃?xì)夤苈?。可通過RS222接口接受移動運維管理中心管理,，集中監(jiān)控各基站機(jī)組運行狀態(tài),，包括：電壓、電流,、頻率,、溫度、燃?xì)?、油位等信號和告警信息,，并可由中心根?jù)需要直接遠(yuǎn)程控制機(jī)組啟停。
自動控制系統(tǒng)可實現(xiàn)如下安全保護(hù)功能：過壓保護(hù),、欠壓保護(hù),、過載保護(hù)、頻率保護(hù),、燃?xì)庑孤┍Ｗo(hù),、機(jī)箱溫度保護(hù)、機(jī)油油位低保護(hù)和冷卻水溫度保護(hù),。
2.3 靜音減振系統(tǒng)
靜音減振系統(tǒng)包含靜音減振機(jī)箱和進(jìn)出風(fēng)消音器,，采用靜音系統(tǒng)大大降低了發(fā)動機(jī)的機(jī)械噪聲，配合靜音減振機(jī)箱和大型風(fēng)道消音器,，滿足高靜音需求,。
在采用增強(qiáng)型配置時噪聲最低可達(dá)到45db以下，滿足各種環(huán)境使用的要求,。
2.4 燃?xì)庀到y(tǒng)
燃?xì)庀到y(tǒng)主要由燃?xì)鈨Υ婀藓腿細(xì)饪刂平M件組成,，近年來成熟的燃?xì)怃撈看鎯夹g(shù)為天然氣發(fā)電機(jī)的推廣創(chuàng)造了基本的條件，目前關(guān)于燃?xì)怃撈渴褂脩?yīng)符合國家安全標(biāo)準(zhǔn)要求,。
2.5 天然氣發(fā)電機(jī)的使用模型
天然氣發(fā)電機(jī)以固定安裝方式在通信基站使用,，發(fā)電機(jī)輸出交流電和現(xiàn)有基站交流輸入配電箱進(jìn)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(shè)備自動啟動進(jìn)行發(fā)電,，啟動后發(fā)電機(jī)可以帶載基站內(nèi)所有的用電設(shè)備,。
天然氣發(fā)電機(jī)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(luò)。監(jiān)控中心可以讀取天然氣發(fā)電機(jī)的各種運行數(shù)據(jù)和狀態(tài),，例如：電壓,、電流、頻率,、溫度,、燃?xì)狻⒂臀坏刃盘柡透婢畔⒌取?/p>
天然氣發(fā)電機(jī)是固定安裝在基站內(nèi)的,，可以考慮應(yīng)用在以下幾種場合：
a.便攜式柴油發(fā)電機(jī)無法進(jìn)入發(fā)電的區(qū)域,。
b.對于便攜式柴油發(fā)電機(jī)的噪聲比較敏感的地區(qū)。
c.距離發(fā)電保障中心較遠(yuǎn)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(jī)組的使用成本分析
以10kw發(fā)電機(jī)為例，分析天然氣發(fā)電機(jī)和普通柴油發(fā)電機(jī)的使用成本,。10kw普通柴油發(fā)電機(jī)的購買成本為2.４萬元,，初始成本較低，但是后期的維護(hù)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(jī)僅僅在燃?xì)夂谋M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(jìn)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(jìn)行計算的，如果每月的停電次數(shù)大于上表的假設(shè)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(jī)為環(huán)保型發(fā)電機(jī),，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(jìn)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(jié)論
天然氣發(fā)電機(jī)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(jìn)入時,；一個區(qū)域大范圍停電需要大量發(fā)電機(jī),，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(jī)應(yīng)該為一個備選方案,。
隨著天然氣發(fā)電機(jī)的推廣，其價格必然進(jìn)一步下降,，成本回收期會大大縮短,。