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，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(shè)備和機房內(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、保養(yǎng)費用。因此，天然氣發(fā)電機在通信基站的應(yīng)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(shè)備進行三相供電。整個系統(tǒng)通過進風(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)樘烊粴猓昧顺墒旆€(wěn)定的內(nèi)燃機技術(shù)。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(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(shè)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(dāng)溫度超過安全設(shè)定值時，直接停止機組運行、實行閉鎖，并切斷燃氣管路。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(fēng)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(fēng)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(shù)為天然氣發(fā)電機的推廣創(chuàng)造了基本的條件，目前關(guān)于燃氣鋼瓶使用應(yīng)符合國家安全標(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(shè)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(luò)。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(yīng)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(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(jié)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(yīng)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。