光电互补混合供电系统是一种创新的能源供应解决方案，旨在通过整合太阳能和市电资源，实现更加稳定、高效和环保的电力供应。该系统尤其适用于偏远地区或无人值守的光缆中继站，这些地方通常依赖纯太阳能供电系统，但由于太阳能电池的老化和蓄电池性能的衰退，难以满足持续的电力需求。
### 设计前提与背景
新疆长途传输据维护无人值守光缆中继站大多建于上世纪90年代初，由于位置偏远，缺乏稳定的市电供应，长期以来，这些站点依靠纯太阳能供电系统运行。然而，随着时间推移，太阳能电池板的光电转换效率降低，加上蓄电池性能下降，导致供电质量不稳定。为了确保供电安全，维护人员不得不频繁前往站点进行蓄电池充电，消耗了大量人力和物力。
近年来，随着中国电力基础设施的不断扩展，部分基站获得了接入市电的机会。但市电的不稳定性，如电压波动、频繁停电等问题，限制了其作为单一电源的有效性。同时，完全依赖市电也会造成现有太阳能系统的资源浪费，违背了节能减排的原则。因此，整合市电和太阳能供电系统，形成光电互补混合供电系统成为必要。
### 设计原则与目标
光电互补混合供电系统的设计遵循以下原则：
1. **提高安全性与可靠性**：确保电源系统能够稳定供电，减少因电力故障导致的服务中断。
2. **系统独立与协作**：保留原有电源系统的独立性，同时促进不同电源之间的协同工作。
3. **简化系统结构**：设计简洁可靠的操作流程，便于日常维护。
4. **降低成本**：优化运营维护成本，避免资源浪费。
### 设计方案与工作原理
光电互补混合供电系统的核心在于将太阳能供电系统和市电供电系统的输出并联，与蓄电池组和负载连接在同一直流汇接排上。工作原理基于系统间的电压差异决定供电优先级。当太阳能供电系统的输出电压高于市电供电系统时，太阳能系统为主导供电源；反之，市电供电系统则承担主要供电任务。两个系统间通过防反冲二极管和防反灌电路等保护措施，防止环流损害设备。
### 运行方式
系统提供了四种不同的运行模式：
1. **太阳能-市电-蓄电池组工作方式**：在日照充足的条件下，太阳能系统优先供电并为蓄电池充电；当日照不足且市电可用时，切换至市电供电；若两者均不可用，则由蓄电池组供电。
2. **太阳能-蓄电池组-市电工作方式**：在日照充足时，太阳能系统供电；日照不足时，蓄电池组供电；当蓄电池电压降至预设值且市电可用时，转为市电供电。
3. **市电-太阳能-蓄电池组工作方式**：在市电可用时，市电系统供电；市电中断后，若日照充足，太阳能系统接管供电；否则，蓄电池组供电。
4. **市电-蓄电池组-太阳能工作方式**：市电优先供电，市电中断且太阳能不足时，蓄电池组供电。
### 结论
光电互补混合供电系统是应对偏远地区电力供应挑战的有效策略。它不仅提高了供电的稳定性和可靠性，还实现了资源的优化配置，体现了绿色、环保的能源利用理念。通过合理设计和运行，该系统能够在保障服务质量的同时，显著降低运营成本，对于推动可持续能源应用具有重要意义。
