CN102155359B

CN102155359B - 一种手机信号发射塔基站供电系统

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Publication number: CN102155359B
Application number: CN2011100620621A
Authority: CN
Inventors: 张建洲
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2031-03-15
Also published as: CN102155359A

Abstract

一种手机信号发射塔基站供电系统，垂直风力发电机设置于手机信号发射塔的顶端，其电能输出端依次通过逆变器、整流器和稳流器与氢气发生器连接，同时该电能输出端依次通过逆变器、整流器和稳流器与基站的用电单元连接；氢气发生器的氢气输出端与氢气存储器连接；氢气存储器与氢燃料电池连接；氢燃料电池的电能输出端与基站的用电单元连接。本发明公开的手机信号发射塔基站供电系统，垂直风力发电机产生的电能可以直接为基站供电，并且垂直风力发电机的电能还用于生产氢气，当垂直风力发电机风力不足和或无法正常工作时，由氢燃料电池为基站供电，实现了对基站的不间断供电，而且利用风能太阳能等再生能源发电，降低了供电成本。

Description

一种手机信号发射塔基站供电系统

技术领域

本发明属于风力发电、太阳能发电和氢能源技术领域，尤其涉及一种手机信号发射塔基站供电系统。

背景技术

随着移动通信行业的持续发展，手机用户的数量迅猛增加。为了保证用户的通信畅通和通信质量，建立了大量的手机信号发射塔。

目前针对手机信号发射塔基站的供电方式，主要包括市电供电和柴油发电装置供电。目前约有40万个手机信号发射塔基站使用柴油发电装置供电，其中仅在非洲就有15万个。

无论是市电供电还是柴油发电装置供电，都会消耗大量的能源，例如在发电厂发电的过程中会消耗大量的煤炭资源，而柴油发电装置直接消耗柴油，现在节能减排已成成为社会共识。另外，煤炭资源和石油资源是不可再生资源，近年以来煤炭价格和石油价格持续攀升，手机信号发射塔基站采用市电供电或者柴油发电装置供电不仅会消耗大量能源，其产生的费用也较高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种手机信号发射塔基站供电系统，采用清洁能源为基站供电，减少不可再生能源的消耗，同时降低为基站供电产生的费用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种手机信号发射塔基站供电系统，包括垂直风力发电机、氢气发生器、氢气存储器和氢燃料电池；

所述垂直风力发电机设置于所述手机信号发射塔的顶端；

所述垂直风力发电机的电能输出端依次通过逆变器、整流器和稳流器与所述氢气发生器连接，同时该电能输出端依次通过所述逆变器、整流器和稳流器与所述基站的用电单元连接；

所述氢气发生器包括氢燃料罐体、氢电极、氧电极、氢气收集器和氧气收集器；所述氢燃料罐体为双层结构，其外壁和内壁之间设置有导热介质，所述外壁和/或内壁的外侧设置有翅片，所述外壁的底部设置有导热介质进出口；所述氢电极和氧电极可与所述氢燃料罐体中的燃料液反应产生氢气和氧气；所述氢气收集器与所述氢电极连接，其内部设置有渗透膜；所述氧气收集器与所述氧电极连接，其内部设置有渗透膜；所述氢燃料罐体的底部设置有风扇；所述氢电极和氧电极同时与活塞轴的一端连接，所述活塞轴的另一端与升降装置的动作部件连接，由所述升降装置的动作部件带动所述氢电极和氧电极进行升降运动，当所述氢电极和氧电极向燃料液移动时，产氢率增大，当所述氢电极和氧电极远离燃料液移动时，产氢率减小；同时所述氢气发生器的氢气输出端与所述氢气存储器连接；

所述氢气存储器与所述氢燃料电池连接；

所述氢燃料电池的电能输出端与所述基站的用电单元连接。

优选的，在上述供电系统中，进一步包括设置于所述垂直风力发电机的塔架上的太阳能发电装置，所述太阳能发电装置的电能输出端与所述稳流器连接，所述太阳能发电装置产生的电能进行稳流操作之后传输至所述氢气发生器和基站的用电单元。

优选的，在上述供电系统中，所述太阳能发电装置包括分层设置的多个太阳能电池组，所述太阳能电池组中的太阳能光伏发电板朝向不同的方向设置。

优选的，在上述供电系统中，所述垂直风力发电机和太阳能发电装置的电能输出端通过双向电表连接至电网。

优选的，在上述供电系统中，所述基站的用电单元通过所述双向电表与所述电网连接。

优选的，在上述供电系统中，进一步包括柴油发电装置，所述柴油发电装置的电能输出端与所述基站的用电单元连接。

由此可见，本发明公开的手机信号发射塔基站供电系统，垂直风力发电机产生的电能可以直接为基站供电，并且垂直风力发电机的电能还用于生产氢气，当垂直风力发电机风力不足或者无法正常工作时，由氢燃料电池为基站供电，实现了对基站的不间断供电，而且利用风能发电降低了供电成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的一种手机信号发射塔基站供电系统的结构示意图；

图2为本发明公开的另一种手机信号发射塔基站供电系统的结构示意图；

图3为本发明公开的另一种手机信号发射塔基站供电系统的结构示意图；

图4为本发明公开的氢气发生器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

风能发电或者太阳能发电不会对环境造成污染，也不会消耗石油和煤炭资源，是公认的清洁型发电方式。但风能发电和太阳能发电都有一定的局限性，易受到环境因素的影响，例如：在无风或者微风的情况下，风力发电的电量就无法保证，在夜晚或者天气恶劣的情况下，太阳能发电将会受限。因此，要利用风能发电或太阳能发电方式实现长时间不间断供电，就要在风力发电或太阳能发电的发电量较大时，对电能进行存储。

氢能源可以长时间存储、可以管道和交通工具长距离输送，可以直接用于发电，更可以提供给汽车、火车、飞机或者轮船等交通运输工具使用，氢气能源可以直接提供给燃料电池用于发电，其反应产物是电和水，对环境没有污染，用氢代替目前所有的燃料是唯一既没有温室效应，也没有污染物威胁的方法。

本发明的目的在于提供一种手机信号发射塔基站供电系统，采用清洁能源为基站供电，减少不可再生能源的消耗，降低为基站供电产生的费用。

参见图1，图1为本发明公开的一种手机信号发射塔基站供电系统的结构示意图。

该供电系统包括垂直风力发电机1、氢气发生器2、氢气存储器3和氢燃料电池4。

其中，垂直风力发电机1设置于所述手机信号发射塔的顶端。垂直风力发电机1采用空气洞力学原理，针对垂直轴旋转的风洞模拟，叶片选用了飞机机翼形形状，在微风（风速为2米/秒）情况下就可以启动，并且任何方向的风都能够带动叶片旋转，发电效率与水平风力发电机相比可以提高20%。在本发明公开的供电系统中选用垂直风力发电机1并将其设置于手机信号发射塔的顶端，目的是最大限度的提高风能利用范围，以此提高发电量。

垂直风力发电机1的电能输出端依次通过逆变器5、整流器6和稳流器7与氢气发生器2连接，同时，垂直风力发电机1的电能输出端还通过逆变器5、整流器6和稳流器7与基站的用电单元8连接。垂直风力发电机1产生的电能在经过简单的整流和稳流后，不仅可以直接为基站的用电单元8供电，多余的电能还可以传输至氢气发生器2，电解氢气发生器2中的水或者燃料液体，产生氢气和氧气。

氢气发生器2的氢气输出端与氢气存储器3连接，氢燃料电池4的电能输出端与基站的用电单元8连接。氢气发生器2利用垂直风力发电机1产生的电能制造氢气，并将制造的氢气传输至氢气存储器3进行存储。当手机信号发射塔处于无风状态时，垂直风力发电机1无法正常工作，此时氢燃料电池4可以从氢气存储器3中获取氢气，并利用氢气发电，为基站的用电单元8供电，保证基站的正常运行。

本发明公开的上述手机信号发射塔基站供电系统，垂直风力发电机产生的电能可以直接为基站供电，并且垂直风力发电机的电能还用于生产氢气，当垂直风力发电机处于无风环境或者无法正常工作时，由氢燃料电池为基站供电，实现了对基站的不间断供电，而且利用风能发电降低了供电成本。

参见图2，图2为本发明公开的另一种手机信号发射塔基站供电系统的结构示意图。

该供电系统包括垂直风力发电机1、氢气发生器2、氢气存储器3、氢燃料电池4和太阳能发电装置9。

其中，垂直风力发电机1、氢气发生器2、氢气存储器3和氢燃料电池4的功能以及连接关系与图1所示供电系统一致，在此不再赘述。太阳能发电装置9设置于垂直风力发电机1的塔架上，其电能输出端与稳流器7连接。太阳能发电装置9产生的电能经过稳流之后，同时传输至氢气发生器2和基站的用电单元8。

本发明公开的上述供电系统，可以同时利用风能和太阳能发电，有效提高了系统的发电量。

实施中，太阳能发电装置可以由多个太阳能电池组构成，多个太阳能电池组分层设置在垂直风力发电机的塔架上，每个太阳能电池组由多个太阳能光伏发电板组成，多个太阳能光伏发电板分别朝向不同的方向设置，可以最大限度的利用光线。

参见图3，图3为本发明公开的另一种手机信号发射塔基站供电系统的结构示意图。

图3所示供电系统与图2所示供电系统的差别在于：垂直风力发电机1的电能输出端、太阳能发电装置9的电能输出端以及基站的用电单元8同时通过双向电表10连接至电网11。

图3所示供电系统在发电量较大、有剩余电能的情况下，可将剩余的电能通过双向电表10传输至电网11，其他的用电客户可以通过电网11使用供电系统产生的电能。当手机信号发射塔处于极端恶劣情况下，垂直风力发电机1、太阳能发电装置9以及氢燃料电池4都无法为基站供电时，基站的用电单元可以从电网11获取电能，将市电作为备用电源。

供电系统中的基站用电单元8从电网11获取电能的过程中，双向电表9正转，垂直风力发电机1或太阳能发电装置9供电系统向电网11供电的过程中，双向电表10倒转。

在实施中，可以进一步设置柴油发电装置（图中未示出），柴油发电装置的电能输出端与基站的用电单元7连接，作为备用电源。

参见图4，图4为本发明公开的一种氢气发生器的结构示意图。

该氢气发生器包括氢燃料罐体201、氢电极208、氧电极209、氢气收集器210和氧气收集器212。

燃料液可以是水，也可以是非纯净水、海水，也可以是加入氢化金属燃料液体，对于某些应用来说，还包含稳定剂，如氢氧化钠。

在氢燃料罐体201中的燃料液包括一个或多个具有氢的复合金属，一般化学式为MBH4。M是一个碱金属，从第一组（原集团1A）条的元素周期表中选择，例如锂，钠和钾，在某些情况下M也可以是铵或有机体；B是从组13元素周期表（前组）第IIIA部选定的元素，例如硼，铝和镓；H是氢元素。

本发明使用的是硼氢化钠（NaBH₄）。使用硼氢化钠所生产的氢气是典型的高纯度无碳杂质和高湿度的。任何化学氢化物水解所产生的化学氢将有类似的特征。硼氢化钠生产氢能时没有被检测到一氧化碳气体。这是值得注意的，因为大多数燃料电池，尤其是质子交换膜燃料电池和碱性燃料电池，需要高品质的氢气。一氧化碳将会使催化剂中毒，最终将破坏燃料电池。碳氢化合物重整产生氢气的方法，含有一氧化碳和二氧化碳，一氧化碳需要进一步处理，然后将一氧化碳删除。

其中，由于氢的生成是一个放热反应，对于高产量的氢气发生器，在其工作过程中会产生大量的热量，因此氢燃料罐体201的结构应具有良好的散热性能。优选的，氢燃料罐体201采用双层结构，其外壁203和内壁202之间设置有导热介质205，导热介质205可以采用水，外壁203和/或内壁202的外侧设置有翅片204，外壁203的底部设置有导热介质进出口207。另外，在氢燃料罐体201的底部设置风扇206，当燃料液超过预设温度时，开启风扇206进行辅助降温。

氢电极208和氧电极209可与氢燃料罐体201中的燃料液反应，产生氢气和氧气。

氢气收集器210与氢电极208连接，用于收集氢电极208处产生的氢气，氧气收集器212与氧电极209连接，用于收集氧电极209处产生的氧气，在氢气收集器210和氧气收集器212的内部设置有渗透膜（图中未示出），水、燃料液和硼酸都不能通过渗透膜，只能重新返回到氢燃料罐体201中。渗透膜主要是疏水性膜，包括硅橡胶，氟聚合物膜，或共同氢渗透的金属膜，如钯金合金制成的任何产品。本发明优选氟聚合物膜。

在实施中，可以将氢电极208和氧电极209同时与活塞轴214的一端连接，活塞轴214与升降装置216的动作部件连接，由升降装置216的动作部件带动氢电极208和氧电极209进行升降运动。当氢电极208和氧电极209向燃料液移动时，电极与燃料液的接触面积增大，产氢率随之增大。当氢电极208和氧电极209远离燃料液移动时，电极与燃料液的接触面积减小，产氢率随之减小。升降装置216可以为液压泵或马达。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种手机信号发射塔基站供电系统，其特征在于，包括垂直风力发电机、氢气发生器、氢气存储器和氢燃料电池；

所述垂直风力发电机设置于所述手机信号发射塔的顶端；

所述氢气存储器与所述氢燃料电池连接；

所述氢燃料电池的电能输出端与所述基站的用电单元连接。

2.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，进一步包括设置于所述垂直风力发电机的塔架上的太阳能发电装置，所述太阳能发电装置的电能输出端与所述稳流器连接，所述太阳能发电装置产生的电能进行稳流操作之后传输至所述氢气发生器和基站的用电单元。

3.根据权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述太阳能发电装置包括分层设置的多个太阳能电池组，所述太阳能电池组中的太阳能光伏发电板朝向不同的方向设置。

4.根据权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述垂直风力发电机和太阳能发电装置的电能输出端通过双向电表连接至电网。

5.根据权利要求4所述的供电系统，其特征在于，所述基站的用电单元通过所述双向电表与所述电网连接。

6.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，进一步包括柴油发电装置，所述柴油发电装置的电能输出端与所述基站的用电单元连接。