Saules enerģija telekomunikāciju torņiem: praktisks projektēšanas un investīciju ceļvedis

Saules enerģija telekomunikāciju torņiem var samazināt ģeneratora darbības laiku un uzlabot enerģētisko neatkarību, taču paneļi vien neveido uzticamu telekomunikāciju energosistēmu. Projektam ir jāatbilst objekta izmērītajai slodzei, sliktākās sezonas saules resursiem, autonomijas mērķim, līdzstrāvas sprieguma logam, akumulatora ierobežojumiem un atjaunošanas prasībām. Daudzās vietās labākā atbilde ir pārvaldīta hibrīdsistēma, nevis vieta bez ģeneratora.

Pirmajā objekta pārskatā es nodalu to, ko var aprēķināt, no tā, kas vēl ir jāizmēra. Dienas enerģiju un provizorisko fotoelektrisko paneļu jaudu var pārbaudīt jau laikus. Akumulatora strāvai, termiskajai uzvedībai, zemas saules gaismas atgūšanai un galīgajai aizsardzības konstrukcijai joprojām ir nepieciešami objekta dati un produktu līknes. Šī atšķirība neļauj agrīnai aplēsei nemanāmi pārvērsties par pirkuma specifikāciju.

Kāpēc telekomunikāciju saules enerģija atšķiras no parastās komerciālās saules enerģijas

Komerciālas ēkas jumts parasti izmanto elektrotīklu kā enerģijas buferi. Bezvadu bāzes stacijai šādas ērtības nav. Ja projektētais saules enerģijas mēnesis piegādā mazāk enerģijas nekā paredzēts, akumulatora uzlādes līmenis samazinās dienu no dienas, līdz slodze tiek atvienota vai ieslēdzas rezerves avots.

Arī telekomunikāciju slodzēm ir sava forma. Radiopunktam var būt stabila bāzes slodze, ar datplūsmu saistītas svārstības, īsi jaudas maksimumi un dzesēšanas slodze, kas seko apkārtējās vides temperatūrai. Mikroviļņu saites, šķēršļu apgaismojums, novērošana, piekļuves kontrole un skapju sildītāji pievieno mazākas slodzes, kuras ir viegli nepamanīt. Nākotnes radio papildinājumi var būt svarīgāki par dažiem konversijas efektivitātes procentpunktiem.

Tad vēl ir līdzstrāvas saskarne. Daudzas telekomunikāciju sistēmas darbojas ar nominālo -48 V līdzstrāvas kopni. Ja arhitektūra to atļauj, PV var uzlādēt akumulatoru un apkalpot līdzstrāvas slodzes, izmantojot MPPT kontrolieri un līdzstrāvas barošanas sistēmu, bez nevajadzīgas līdzstrāvas-maiņstrāvas-līdzstrāvas pārveidošanas. Maiņstrāvas slodzēm joprojām ir nepieciešams invertors, taču to nevajadzētu pievienot ieraduma dēļ.

Pirms komponentu izmēru noteikšanas izvēlieties darbības arhitektūru

Vietas klasifikācija ir pirmajā vietā. Tīkla kvalitāte, piekļuve kurināmajam, pieejamā zeme, saules resursi un enerģijas padeves pārtraukumu sekas nosaka, kura arhitektūra ir pelnījusi detalizētu modelēšanu.

Tīra saules enerģijas konfigurācija izklājlapā var izskatīties pievilcīga, jo tā patērē degvielu. Tomēr pieticīgs rezerves ģenerators var būt lētāks nekā pietiekamas fotoelektrisko elementu un akumulatora jaudas uzstādīšana, lai segtu retu vairāku dienu laikapstākļu notikumu. Turpretī pārāk liels ģenerators, kas ilgstoši darbojas ar nelielu jaudu, var izšķērdēt degvielu un ciest no novēršamām apkopes problēmām. Es neieteiktu noņemt pēdējo rezerves avotu, kamēr stundas modelis nav izturējis zemas saules enerģijas gadījumus un operators nav pieņēmis atlikušo pārtraukuma risku.

Sāciet ar izmērīto slodzi un projektēšanas perioda laika apstākļiem

Vismaz apkopojiet objekta koordinātas, stundas vai 15 minūšu slodzi, maksimālo pieprasījumu, līdzstrāvas un maiņstrāvas saskarnes, pārtraukumu vēsturi, ģeneratora ierakstus, skapja temperatūru, pieejamo fotoelektrisko zonu un plānoto tīkla paplašināšanu. Īpaši atklājoši ir trīs ieraksti: slodzes izsekošana, ģeneratora darbības stundas un piegādātās degvielas vēsture. Ja tie sniedz atšķirīgus stāstus, uztveriet enerģijas bāzes datus kā provizoriskus un noskaidrojiet iemeslu, pirms iekārtu izmēru noteikšanas.

Ja intervālu dati nav pieejami, izveidojiet grafiku pa apakšsistēmām, nevis reiziniet katru nominālvērtību ar 24 stundām. Atzīmējiet katru novērtējumu kā izmērītu, aprēķinātu vai pieņemtu. Šī nelielā disciplīna ievērojami atvieglo nākamo pārskatīšanu.

Dienas enerģijas patēriņš tiek izmantots, lai novērtētu PV un akumulatora ietilpību. Maksimālā jauda tiek pārbaudīta atsevišķi, jo tā nosaka kontroliera, taisngrieža, invertora, kabeļa, kopnes un aizsardzības vērtējumus. Abi ir svarīgi: objekts ar zemu dienas vidējo vērtību joprojām var radīt augstu īslaicīgu strāvu.

PV skrīninga aprēķins

E_source ir enerģija, kas jāpiegādā izvēlētajā sistēmas robežā. PSH_design ir maksimālā saules stundu vērtība attiecīgajam mēnesim ar zemu saules intensitātes līmeni, nevis vienkārši gada vidējais rādītājs. K_PV ņem vērā PV puses zudumus, piemēram, temperatūru, netīrumus, neatbilstību, elektroinstalāciju, MPPT veiktspēju un ēnojumu.

Saglabājiet zudumu robežas redzamas. Taisngrieža un sadales zudumi pieder lejupējā jaudas ceļā; moduļa temperatūra un netīrumi pieder PV pusei. Ja abi ir paslēpti vienā neskaidrā "drošības faktorā", tie var tikt ieskaitīti divreiz vai vispār palaisti garām.

Akumulatora pārbaudes aprēķins

E_autonomy ir nepieciešamā slodzes enerģija, kamēr atlasītie avoti nav pieejami. DoD ir atļautais izlādes dziļums, η_path ir akumulatora efektivitāte līdz slodzei, F_EOL ir saglabātā kapacitāte, kas nepieciešama kalpošanas laika beigās, un F_temp apzīmē izmantojamo jaudu projektētajā temperatūrā. Nepielietojiet koeficientu atkārtoti, ja tas jau ir iekļauts produkta deklarētajā izmantojamajā enerģijā.

Apstrādāts skrīninga piemērs

Apsveriet hipotētisku attālu objektu ar vidējo jaudu 1.5 kW. Tā piegādātā slodze ir 36 kWh dienā. Pieņemsim, ka lejupējās enerģijas efektivitāte ir 88% un plānošanas pielaide ir 10%; avota puses enerģijas mērķis tad ir aptuveni 45 kWh dienā. Ar 4.0 projektētajām maksimālās saules stundas un PV jaudas samazināšanas koeficientu 0.78 sākotnējā masīva jauda ir aptuveni 14.4 kWp.

Tagad pieņemsim, ka akumulatoram jāiztur 1.5 kW slodze 12 stundas. Tas ir piegādāti 18 kWh. Pie 80% pieļaujamā izlādes dziļuma, 94% ceļa efektivitātes un 80% kalpošanas laika beigu saglabāšanas sākotnējā prasība uz datu plāksnītes ir aptuveni 29.9 kWh pirms moduļa noapaļošanas un temperatūras korekcijas. 24 stundu autonomijas prasība šo skaitli aptuveni dubultotu.

Šie skaitļi nav citāti. Tie apraksta vienu pieņēmumu kopumu, kas visi ir redzami tabulā. Galīgajam projektam ir jāsimulē akumulatora uzlādes stāvoklis pa stundām, secīgas sliktu laikapstākļu dienas, temperatūra, slodzes pieaugums un avotu pārtraukumi. Tam ir arī jānoapaļo līdz saderīgiem akumulatora moduļiem un jāpārbauda strāva pie minimālā darba sprieguma.

Atveseļošanās ir pārbaude, ko cilvēki aizmirst

Pēc elektroenerģijas padeves pārtraukuma vai zemas saules gaismas notikuma telekomunikāciju slodze turpinās, kamēr akumulators uzlādējas. Šajā piemērā 18 kWh atjaunošanai sešu stundu laikā ar 92% uzlādes ceļa efektivitāti uzlādei nepieciešami aptuveni 3.3 kW. Pievienojiet nepārtraukto 1.5 kW slodzes objektu, un pieejamajam avotam ir jānodrošina vismaz 4.8 kW pirms citiem zudumiem un rezervi.

Tāpēc akumulators var būt pietiekami liels autonomijai, bet savienots pārī ar pārāk mazu PV vai taisngrieža jaudu, lai atjaunotos pirms nākamā notikuma. Uzlādes stāvokļa simulācijai jāparāda gan zemākā rezerve, gan laiks, kas nepieciešams tās atjaunošanai.

Komponentu lēmumi, kas ietekmē lauka uzticamību

PV izvietojums un struktūra

Moduļu tieša uzstādīšana uz torņa var ietaupīt vietu uz zemes, taču torņa augstums automātiski neuzlabo saules enerģijas ražošanu. Antenas, tērauda konstrukcijas, kabeļi un tuvumā esošā veģetācija var mest sarežģītas ēnas. Papildu vēja zona, konstrukcijas slodze, sarežģīta tīrīšana un piekļuve darbam augstumā var atsvērt vietas ietaupījumu. Ja tehniķis nevar droši iztīrīt vai nomainīt moduli, tā teorētiskā ražība nav īpaši noderīga. Uz zemes uzstādītus paneļu blokus bieži vien ir vieglāk orientēt, pārbaudīt un paplašināt, ja vien kompleksam ir droša, nenoēnota zeme.

Pārbaudiet vēju, sniegu, koroziju, augsnes vai pamatu stāvokli un aukstās temperatūras ķēdes spriegumu. Veģetācijas kontrole ir jāiekļauj apkopes plānā; paneļu rindu, kas nodošanas ekspluatācijā ir tīra, var noēnot gadu vēlāk.

Akumulators un BMS

Litija dzelzs fosfāts tiek plaši izmantots telekomunikāciju datu glabāšanai tā cikla ilguma un termisko īpašību dēļ, taču ķīmiskās īpašības negarantē labu sistēmu. Pārskatiet izmantojamo enerģiju, nepārtraukto un maksimālo strāvu, zemas temperatūras uzlādes ierobežojumus, jaudas samazināšanu augstā temperatūrā, BMS aizsardzību, šūnu vai moduļu balansēšanu, sakaru rezerves risinājumu un garantijas nosacījumus.

Paralēlām baterijām jābūt ar validētu strāvas sadales stratēģiju, saderīgu programmaparatūru un atsevišķu atzaru aizsardzību. Pirms pievienošanas ir jākontrolē uzlādes stāvokļa atšķirības, lai izvairītos no ieslēgšanas vai cirkulācijas strāvas.

Līdzstrāvas barošanas ceļš un hibrīdkontrolleris

Kontrolieris izlemj, kad PV apkalpo slodzi, uzlādē akumulatoru, iedarbina ģeneratoru vai izmanto tīklu. Tā prioritātēm jāatspoguļo apkalpošanas politika, nevis vispārējs rūpnīcas noklusējums. Kritiska rezerve var būt jāaizsargā no regulāriem degvielas taupīšanas cikliem. Tāpat ģeneratora ieslēgšanas un izslēgšanas sliekšņiem jānovērš ātra ciklēšana un jānodrošina efektīva uzlādes bloķēšana.

Apstipriniet pilnu akumulatora sprieguma diapazonu attiecībā pret nominālo -48 V telekomunikāciju slodzi, taisngrieža iestatījumiem un zemsprieguma atvienošanu. Jauktu maiņstrāvas un līdzstrāvas objektu gadījumā kartējiet katru pārveidošanas pakāpi un tās efektivitāti.

Ministru kabinets un vides aizsardzība

Āra kamerai ir nepieciešams vairāk nekā tikai IP aizsardzības līmenis. Saules starojums, kondensāts, sāls, putekļi, kukaiņi, kabeļu ievadi, drenāža un iekšējais karstums var ietekmēt ilgtermiņa uzticamību. Temperatūras sensoriem jāatspoguļo akumulatora moduļi un karstās sastāvdaļas, ne tikai gaiss pie ieplūdes atveres.

Apkure, ventilācija un dzesēšana patērē enerģiju, tāpēc iekļaujiet tās slodzes modelī. Karstās vietās skapis, kas aizsargā akumulatora darbības laiku, var arī palielināt ikdienas enerģijas pieprasījumu. Aukstās vietās pirms uzlādes atļaušanas var būt nepieciešama kontrolēta apkure.

Uzraudzība, kas noved pie rīcības

Noderīgi attālinātie dati ietver avota enerģiju, objekta slodzi, akumulatora uzlādes stāvokli, elementu vai moduļu izkliedi, temperatūru, ģeneratora iedarbināšanu, degvielas līmeni, aizsardzības notikumus un komunikācijas stāvokli. Informācijas panelis, kurā redzams 100% uzlādes stāvoklis, nepierāda, ka akumulators var nodrošināt nominālo enerģiju. Ietilpības testi, notikumu vēsture un tendenču dati ir pārliecinošāki. Pirms nodošanas iestatiet trauksmes īpašumtiesības un reakcijas laikus un pārliecinieties, vai lokālais kontrolieris saglabā drošu darbību, ja mākoņa vai atvilces savienojuma nav.

Lai iegūtu papildu projektu plānošanas materiālus, kas īpaši paredzēti telekomunikāciju objektiem, pircēji un inženieru komandas var iepazīties ar šiem materiāliem: saules telekomunikāciju energosistēmas resursi kā sekundāru atsauci, sagatavojot jautājumus viņu vietnei.

Salīdziniet kopējās dzīves cikla izmaksas, ne tikai paneļus salīdzinājumā ar dīzeļdegvielu

Saules gaismai nav degvielas rēķina, taču saules telekomunikāciju sistēmai joprojām ir kapitāla, apkalpošanas un nomaiņas izmaksas. Dīzeļdegvielas salīdzināšanai izmantojiet piegādātās degvielas cenu tornī, nevis valsts sūkņu cenu. Ceļa stāvoklis, attālums, drošība un katras piegādes apjoms var būtiski mainīt skaitli. Godīgs salīdzinājums ir diskontētās izmaksas, kas saistītas ar nepieciešamās pieejamības nodrošināšanu projekta periodā.

Izmēģiniet vismaz trīs gadījumus: pašreizējo darbības modeli, saules hibrīda dizainu un augstāka atjaunojamās enerģijas īpatsvara dizainu. Pārbaudiet degvielas cenu, akumulatora nomaiņas gadu, satiksmes pieaugumu, saules enerģijas ražu un finansēšanas pieņēmumus. Es dodu priekšroku parādīt pieņēmumus blakus rezultātam; viens atmaksāšanās skaitlis slēpj pārāk daudz.

Darbības, drošības un kopienas apsvērumi

Attālinātā uzraudzība samazina nevajadzīgu pārvietošanos, taču tā neatbrīvo no fiziskās apkopes. Nodošanas ekspluatācijā jāpārbauda polaritāte, aizsardzība, griezes moments, trauksmes kartēšana, kontrollera stāvokļi, ģeneratora iedarbināšana, akumulatora darbības atjaunošana un faktiskā enerģijas plūsma. Pēc tam veiciet datu tendenciozitāti, nevis gaidiet zemsprieguma trauksmi. Pirmās nedēļas ir vērts rūpīgi vērot, jo tās atklāj nepareizas iestatīšanas vērtības, negaidītu ēnojumu un slodzes, kas nebija iekļautas apsekojumā.

Zādzību un neatļautu iejaukšanās novēršanai ir jāpievērš uzmanība projektēšanas procesā. Paneļi, akumulatori, degviela un varš var piesaistīt zādzības. Žogi, neatļautas iejaukšanās atklāšana, slēpti stiprinājumi, aktīvu marķēšana, kontrolēta piekļuve un saprātīga iekārtu izvietošana jāapsver kopā. Drošības pasākumiem joprojām ir jānodrošina droša apkope un izolācija ārkārtas situācijās.

Telekomunikāciju enerģijas projekts arī aizņem zemi un maina vietējos darba modeļus. Savlaicīgas sarunas ar zemes īpašniekiem un kopienām var atrisināt piekļuves, veģetācijas, atspīduma, trokšņa un drošības problēmas. Ja iespējams, apmāciet vietējos tehniķus un definējiet vietējo rezerves daļu atbalstu. Projekts, kas samazina dīzeļdegvielas piegādes, bet neatstāj nevienu uzturējamu sistēmu, ir atrisinājis tikai pusi no problēmas.

Kad saules telekomunikāciju sistēma var nebūt pareizais pirmais solis

Saules enerģija ne vienmēr ir labākais ieguldījums katrā tornī. Pārdomājiet arhitektūru, ja vietai ir spēcīga ēna visu gadu, nav drošas telpas, īss atlikušais nomas līgums, nenoteikta slodzes izaugsme vai ļoti uzticams, lēts tīkls ar nelielu enerģijas padeves pārtraukumu risku. Īpaši zemas saules enerģijas sezonas var padarīt ģeneratoru, tīkla paplašinājumu vai vēja-saules hibrīdu racionālāku nekā ļoti lielas fotoelektrisko elementu un akumulatoru rezerves.

Dažreiz pirmajam ieguldījumam jābūt efektivitātei: dzesēšanas vadības ierīču remontam, novecojušu iekārtu noņemšanai, līdzstrāvas zudumu labošanai vai slodžu konsolidācijai. Katrs nepārtraukti noņemtais 100 W ietaupa 2.4 kWh dienā un samazina gan fotoelektrisko paneļu, gan akumulatoru vajadzības.

Jautājumi, kas jāiekļauj saules telekomunikāciju piedāvājuma pieprasījumā

• Kāds izmērītais slodzes profils, maksimālā jauda un nākotnes izaugsmes gadījums tika izmantots?
• Kurš saules enerģijas datu kopums, projektēšanas mēnesis un laikapstākļu gadi atbalsta PV izmēru?
• Kādi zaudējumi un peļņas normas ir iekļautas, un kur ir to robežas?
• Cik daudz akumulatora enerģijas sasniedz slodzi kalpošanas laika sākumā un beigās?
• Kas notiek secīgās sliktas saules dienās?
• Cik ilgs laiks nepieciešams atkopšanai, kamēr strāvas padeve turpina darboties?
• Kuras slodzes paliek līdzstrāvas režīmā, un kur ir nepieciešama maiņstrāvas pārveidošana?
• Kā tiek risināta ģeneratora iedarbināšana, apturēšana, slodzes un kļūmju situācija?
• Kādi ir akumulatora temperatūras un strāvas ierobežojumi?
• Kā tiek risināti ēnojuma, vēja, korozijas, putekļu, kondensāta un zādzību jautājumi?
• Kuri trauksmes signāli ir pieejami lokāli un attālināti, un kas reaģē?
• Kādi rūpnīcas un objekta pieņemšanas testi demonstrē katru darbības režīmu?
• Kādas rezerves daļas, programmaparatūras atbalsts un lauka pakalpojumi ir pieejami?
• Kam pieder akumulatoru nomaiņa, transportēšana un nolietotu akumulatoru apsaimniekošana?

Kā Huijue pieeja telekomunikāciju objektu enerģijas patēriņam

Huijue izstrādā integrētus telekomunikāciju barošanas risinājumus, kas apvieno piegādi, sadali, dublēšanu, aizsardzību un uzraudzību atbilstoši objekta darbības prasībām. Atkarībā no projekta arhitektūra var ietvert fotoelektrisko ģenerēšanu, MPPT vadību, litija akumulatoru uzglabāšanu, nominālo -48 V līdzstrāvas jaudu, tīkla vai ģeneratora ieeju, vides kontroli un attālinātu enerģijas pārvaldību.

Priekšlikumam jāsākas ar pierādījumiem, nevis iepriekš noteiktu skapja izmēru. Noderīgi ievaddati ir koordinātas, slodzes profils, autonomijas mērķis, sprieguma logs, tīkla un ģeneratora vēsture, klimata ierobežojumi, pieejamā saules enerģijas platība, sakaru protokols un paredzamā paplašināšanās. Pēc tam inženieru komanda var salīdzināt arhitektūras un noteikt, kuriem pieņēmumiem nepieciešams apstiprinājums uz vietas.

Biežāk uzdotie jautājumi

Vai telekomunikāciju tornis var darboties tikai ar saules enerģiju?

Jā, ja saules resursi, neapēnotā zona, uzglabāšanas jauda un slodze ir saderīgi. Laika rindas modelim joprojām vajadzētu pārbaudīt zemas saules enerģijas sezonu un nepieciešamo atjaunošanos. Kritiskās vietās var tikt saglabāts ģenerators vai cits rezerves avots retiem gadījumiem.

Cik saules paneļu nepieciešams šūnu tornim?

Nav iespējams sniegt uzticamu atbildi tikai no torņa veida. Paneļu skaits ir atkarīgs no dienas slodzes, paneļa jaudas, aprēķinātā mēneša saules gaismas daudzuma, temperatūras, ēnojuma, sistēmas zudumiem, orientācijas un izaugsmes robežas. Sāciet ar kWh dienā, nevis ar vispārīgu noteikumu par katru paneli katram tornim.

Vai ar saules enerģiju darbināmam telekomunikāciju objektam vienmēr ir nepieciešams invertors?

Nē. Daudzas telekomunikāciju slodzes izmanto nominālo -48 V līdzstrāvu un tās var apgādāt, izmantojot piemērotu līdzstrāvas arhitektūru. Maiņstrāvas slodzēm ir nepieciešams invertors. Nevajadzīgu pārveidošanas pakāpju noņemšana var samazināt zudumus un vienkāršot barošanas ceļu.

Cik liela akumulatora autonomija ir piemērota?

Operatoram jānosaka autonomija atkarībā no pakalpojuma mērķa, laikapstākļiem, avota uzticamības un reakcijas laika. Ar elektrotīklu atbalstītai vietai var būt nepieciešamas stundas, savukārt attālai, ārpus tīkla pieslēgtai vietai var būt nepieciešams daudz ilgāks laiks. Ilgāka autonomija palielina izmaksas, ietekmi uz vidi un atjaunošanas pieprasījumu.

Vai saules paneļus var uzstādīt uz telekomunikāciju torņa?

Dažās inženiertehniskās konfigurācijās tie ir iespējami, taču ir jānovērtē konstrukcija, vēja slodze, ēnojums, kabeļu izvietojums, radiofrekvenču vide un apkopes piekļuve. Montāža uz zemes bieži vien ir vienkāršāka, ja ir pieejama droša zeme.