Λύση επικάλυψης ηλιακής ενέργειας σταθμού βάσης

Οι λύσεις ηλιακής επικάλυψης σταθμών βάσης συνδυάζουν την καθαρή, ανανεώσιμη φύση της ηλιακής ενέργειας με τις υψηλές απαιτήσεις ισχύος των σταθμών βάσης επικοινωνιών, προσφέροντας σημαντικά πλεονεκτήματα και ευρείες προοπτικές εφαρμογής.

Βασικά χαρακτηριστικά:

• Καμία διακοπή στην υπάρχουσα παροχή ρεύματος
• Ενσωμάτωση φωτοβολταϊκών μονάδων παραγωγής ενέργειας στην υπάρχουσα υποδομή παροχής ενέργειας μέσω ζεύξης DC
• Προτεραιότητα στη χρήση ηλιακής ενέργειας για την τροφοδοσία του φορτίου

I. Στοιχεία Συστήματος

Το σύστημα ηλιακής επικάλυψης σταθμού βάσης αποτελείται κυρίως από μια φωτοβολταϊκή συστοιχία (ηλιακούς συλλέκτες), έναν ηλιακό ελεγκτή (όπως έναν ελεγκτή MPPT), μια τράπεζα μπαταριών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, βάσεις στήριξης φωτοβολταϊκών και καλώδια διανομής ισχύος. Μαζί, αυτά τα στοιχεία σχηματίζουν ένα εξαιρετικά αποδοτικό, έξυπνο και αξιόπιστο σύστημα πράσινης ενέργειας κλειστού βρόχου. Η αρχιτεκτονική του συστήματος έχει σχεδιαστεί για να εξισορροπεί την απόδοση παραγωγής ενέργειας, την ασφάλεια λειτουργίας και την ευκολία συντήρησης, εξασφαλίζοντας σταθερή παροχή ρεύματος σε ένα ευρύ φάσμα πολύπλοκων περιβαλλόντων.

ΙΙ. Αρχή Λειτουργίας

• Συλλογή Ηλιακής Ενέργειας: Η φωτοβολταϊκή συστοιχία (ηλιακά πάνελ) παράγει συνεχές ρεύμα (DC) όταν εκτίθεται στο ηλιακό φως.
• Μετατροπή Ισχύος: Ένας ελεγκτής παρακολούθησης σημείου μέγιστης ισχύος (MPPT) μετατρέπει αποτελεσματικά την ισχύ DC που παράγεται από τη φωτοβολταϊκή συστοιχία και ρυθμίζει την τάση και το ρεύμα εξόδου ώστε να ταιριάζουν με τις απαιτήσεις ισχύος του σταθμού βάσης επικοινωνίας.
• Αποθήκευση Ενέργειας: Η μετατρεπόμενη ηλεκτρική ενέργεια παρέχεται πρώτα στον σταθμό βάσης επικοινωνιών, ενώ η περίσσεια αποθηκεύεται σε μια συστοιχία μπαταριών για χρήση σε περιόδους χωρίς ηλιακό φως ή κατά τη διάρκεια της μέγιστης ζήτησης ενέργειας.
• Έξυπνη Παρακολούθηση: Το σύστημα είναι εξοπλισμένο με δυνατότητες απομακρυσμένης παρακολούθησης, επιτρέποντας την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο της λειτουργικής κατάστασης και της ισχύος εξόδου του ηλιακού συστήματος, ώστε να διασφαλίζεται η σταθερή λειτουργία και η αποτελεσματική παροχή ρεύματος.

III. Χαρακτηριστικά Λύσης

Αυτή η λύση έχει αποδείξει τη σταθερότητα και την προσαρμοστικότητά της σε μια ποικιλία σύνθετων περιβαλλόντων. Είτε σε πυκνοκατοικημένες αστικές περιοχές, είτε σε απομακρυσμένες περιοχές χωρίς δίκτυο ηλεκτροδότησης, είτε σε πύργους επικοινωνίας με περιορισμένο χώρο, επιτρέπει την αποτελεσματική ανάπτυξη και τη σταθερή λειτουργία.

• Υψηλή Απόδοση και Εξοικονόμηση Ενέργειας: Υιοθετώντας μια λειτουργία άμεσης τροφοδοσίας DC, η λύση αποφεύγει τις απώλειες μετατροπής AC-DC έως και 15% που συναντώνται στα παραδοσιακά συστήματα AC. Η συνολική απόδοση σύνδεσης είναι ≥95%, με μέγιστη μετρούμενη απόδοση έως και 98.3%. Μια τυπική τοποθεσία μπορεί να εξοικονομήσει περίπου 2,920 kWh ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως, με τα κέρδη παραγωγής ενέργειας να αυξάνονται κατά 10%–30% σε σύγκριση με τις λύσεις AC.
• Μείωση Κόστους: Το ετήσιο κόστος ηλεκτρικής ενέργειας ανά τοποθεσία μπορεί να μειωθεί έως και 12,000 γιουάν, με περίοδο αποπληρωμής περίπου 5.5 ετών. Η περίοδος αυτή μειώνεται περαιτέρω όταν συνδυάζεται με τοπικές επιδοτήσεις. Δεν απαιτούνται άδειες σύνδεσης στο δίκτυο και η διαδικασία ανάπτυξης απλοποιείται, μειώνοντας σημαντικά το κόστος των κανονιστικών συναλλαγών.
• Υψηλή αξιοπιστία: Υπό συνθήκες ημέρας, το σύστημα μπορεί να διατηρήσει την παροχή ρεύματος κατά τη διάρκεια διακοπών δικτύου. Όταν συνδυάζεται με αποθήκευση ενέργειας, μπορεί να διατηρήσει τη λειτουργία του για πάνω από 3.5 ημέρες σε συννεφιασμένο ή βροχερό καιρό. Οι δοκιμές πεδίου δείχνουν μείωση άνω του 80% στις ανάγκες έκτακτης ανάγκης για παραγωγή ενέργειας, μειώνοντας σημαντικά τον κίνδυνο διακοπών λειτουργίας του σταθμού και διασφαλίζοντας τη συνεχή λειτουργία του δικτύου.
• Εξαιρετικά περιβαλλοντικά οφέλη: Ένας μόνο σταθμός εξοπλισμένος με 18 φωτοβολταϊκές μονάδες εκτιμάται ότι παράγει 7,671 kWh ετησίως, που ισοδυναμεί με μείωση 4.374 τόνων εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα ένα έργο σε ολόκληρη την επαρχία στο Λιαονίνγκ, οι ετήσιες εκπομπές άνθρακα μπορούν να μειωθούν κατά 267,000 τόνους, συμβάλλοντας σημαντικά στο περιβάλλον.
• Εύκολη εγκατάσταση και ισχυρή προσαρμοστικότητα: Η διαδικασία αναβάθμισης μπορεί να ολοκληρωθεί χωρίς διακοπές ρεύματος και είναι συμβατή με υπάρχοντα συστήματα ισχύος από διάφορους κατασκευαστές και μοντέλα. Κατάλληλο για διάφορα σενάρια εγκατάστασης, όπως στέγες, προσόψεις πύργων και ράφια εδάφους, προσφέροντας υψηλή ευελιξία ανάπτυξης.
• Ισχυρή Ευθυγράμμιση Πολιτικής: Το μοντέλο «αυτοπαραγωγής για αυτοκατανάλωση» δεν υπόκειται σε περιορισμούς έγκρισης σύνδεσης στο δίκτυο. Πληροί την απαίτηση-στόχο του Υπουργείου Βιομηχανίας και Τεχνολογίας Πληροφοριών για κάλυψη άνω του 30% από φωτοβολταϊκά για νέους σταθμούς βάσης, ευθυγραμμίζεται με την εθνική πολιτική κατεύθυνση για την ανάπτυξη της κατανεμημένης ενέργειας και διευκολύνει την ταχεία, μεγάλης κλίμακας ανάπτυξη.

IV. Σενάρια Εφαρμογής

Το σύστημα ηλιακής επικάλυψης σταθμού βάσης είναι κατάλληλο για διάφορα σενάρια σταθμών βάσης επικοινωνίας, συμπεριλαμβανομένων μακροσταθμών βάσης, μικροσταθμών βάσης και σταθμών βάσης 4G/5G. Αυτό το σύστημα επιδεικνύει τα μοναδικά του πλεονεκτήματα, ιδιαίτερα σε απομακρυσμένες περιοχές όπου το εθνικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας δεν είναι διαθέσιμο ή η παροχή ρεύματος είναι ασταθής. Μέσω ενός έξυπνου μοντέλου κατανάλωσης ενέργειας «αυτοπαραγωγής και αυτοκατανάλωσης με τοπική κατανάλωση», αυτή η λύση μειώνει αποτελεσματικά την εξάρτηση από το δίκτυο και παρέχει σταθερή και αξιόπιστη υποστήριξη ισχύος για τους σταθμούς βάσης επικοινωνίας.

V. Ταξινόμηση Συγκεκριμένων Λύσεων

1. Ταξινόμηση ανά Σενάριο Εγκατάστασης και Χρήση Χώρου

Λύση στοίβαξης σε στέγη

• Εφαρμόσιμα σενάρια: Σταθμοί βάσης μακροεντολών και κόμβοι συνάθροισης που βρίσκονται στις στέγες αυτόνομων αιθουσών εξοπλισμού ή πάνω σε rack διακομιστών.
• Χαρακτηριστικά: Χρησιμοποιεί τον κενό χώρο στην υπάρχουσα στέγη του χώρου εξοπλισμού για την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών μονάδων. Αυτή είναι η πιο παραδοσιακή μορφή στοίβαξης, με σχετικά απλή κατασκευή. Ωστόσο, η χωρητικότητα εγκατάστασης περιορίζεται από την επιφάνεια της στέγης και την ικανότητα φόρτισης.

Λύση στοίβαξης πύργου/ιστού

• Εφαρμοστέα σενάρια: Πυκνοκατοικημένες αστικές περιοχές, περιοχές με περιορισμούς γης και χώροι εξωτερικών ντουλαπιών χωρίς ανεξάρτητους χώρους εξοπλισμού.
• Χαρακτηριστικά: Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία εγκαθίστανται κάθετα ή υπό γωνία στο σώμα πύργων επικοινωνίας, στύλων στήριξης ή αισθητικών καλυμμάτων (δηλαδή, «μινιμαλιστική στοίβαξη πύργων»).
• Πλεονεκτήματα: Δεν καταλαμβάνει επιπλέον χώρο στο έδαφος ή στην οροφή, αντιμετωπίζοντας το πρόβλημα της «έλλειψης διαθέσιμης γης» στις αστικές περιοχές. Η κάθετη εγκατάσταση προσφέρει καλή αντοχή στον αέρα και είναι λιγότερο επιρρεπής στη συσσώρευση σκόνης.

Λύση Στοίβαξης Προσόψεων/Τοίχων

• Εφαρμόσιμα σενάρια: Κάθετες επιφάνειες όπως εξωτερικοί τοίχοι του χώρου εξοπλισμού, περιμετρικοί τοίχοι του χώρου και ηχοπετάσματα.
• Χαρακτηριστικά: Χρησιμοποιεί κάθετες επιφάνειες κτιρίου που περιβάλλουν το οικόπεδο για την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών πάνελ ως συμπληρωματική πηγή ενέργειας.

2. Ταξινόμηση με μέθοδο ηλεκτρικής ζεύξης

Σύζευξη DC / Άμεση στοίβαξη DC

• Αρχή: Το συνεχές ρεύμα (DC) που παράγεται από το φωτοβολταϊκό σύστημα μετατρέπεται απευθείας στο τυπικό -48V DC που απαιτείται από τον εξοπλισμό επικοινωνίας μέσω ενός ελεγκτή στοίβαξης DC (μετατροπέας DC/DC) και τροφοδοτείται στον ζυγό DC του χώρου.
• Χαρακτηριστικά:
• Υψηλότερη απόδοση: Εξαλείφει τις απώλειες ενέργειας από τη δευτερογενή διαδικασία μετατροπής «DC-AC-DC».
• Εύκολη εφαρμογή: Δεν χρειάζεται να τροποποιήσετε την υπάρχουσα αρχιτεκτονική του τροφοδοτικού AC. Συνδέεται απευθείας παράλληλα με το σύστημα τροφοδοσίας μεταγωγής, προσφέροντας δυνατότητα "plug-and-play".
• Επιλογή Mainstream: Αυτή τη στιγμή η πιο κοινή προσέγγιση στις αναβαθμίσεις εξοικονόμησης ενέργειας για σταθμούς βάσης επικοινωνιών.

Λύση στοίβαξης AC (σύζευξη AC)

• Αρχή: Η φωτοβολταϊκή ισχύς μετατρέπεται σε AC μέσω ενός μετατροπέα, τροφοδοτείται στον πίνακα διανομής AC του χώρου και στη συνέχεια μετατρέπεται σε DC μέσω μιας μονάδας ανορθωτή για την τροφοδοσία του φορτίου.
• Χαρακτηριστικά: Κατάλληλο για μεγάλες εγκαταστάσεις ή σενάρια που απαιτούν ταυτόχρονη τροφοδοσία σε φορτία AC, όπως κλιματισμό. Ωστόσο, η απόδοση είναι ελαφρώς χαμηλότερη από τη σύζευξη DC όταν τροφοδοτούνται φορτία που σχετίζονται αποκλειστικά με την επικοινωνία.

3. Ταξινόμηση ανά Λειτουργία Συστήματος και Εξελικτικούς Στόχους

Βασική λύση στοίβαξης φωτοβολταϊκών

• Στόχος: Απολύτως εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας.
• Στοιχεία: Φωτοβολταϊκές μονάδες + ελεγκτής φωτοβολταϊκής στοίβαξης.
• Λογική: Χρησιμοποιεί φωτοβολταϊκή ενέργεια όταν υπάρχει διαθέσιμο ηλιακό φως και επιστρέφει αυτόματα στην τροφοδοσία του δικτύου όταν δεν υπάρχει. Μειώνει κυρίως το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας (OPEX).

Λύση στοίβαξης φωτοβολταϊκών + αποθήκευσης

• Στόχος: Εξοικονόμηση ενέργειας + βελτιωμένη εφεδρική ισχύς.
• Στοιχεία: Φωτοβολταϊκό σύστημα + μπαταρία ιόντων λιθίου/ελεγκτής φωτοβολταϊκών συστημάτων στοίβαξης + έξυπνο σύστημα διαχείρισης ενέργειας.
• Λογική: Η φωτοβολταϊκή ενέργεια έχει προτεραιότητα για τα φορτία, με την πλεονάζουσα ηλεκτρική ενέργεια να αποθηκεύεται σε μπαταρίες λιθίου. Κατά τη διάρκεια διακοπών ρεύματος στο δίκτυο, η ισχύς παρέχεται από τις μπαταρίες. Αυτό επιτρέπει την «εξάλειψη των αιχμών και την πλήρωση της κοιλάδας» (φόρτιση κατά τις ώρες εκτός αιχμής χρησιμοποιώντας ενέργεια δικτύου χαμηλού κόστους ή φωτοβολταϊκά και εκφόρτιση κατά τις ώρες αιχμής) και παρατείνει τον χρόνο λειτουργίας της εφεδρικής λειτουργίας.

Ολοκληρωμένη Λύση Φ/Β-Αποθήκευσης-Ντίζελ/Φ/Β-Αποθήκευσης-Δικτύου (Ολοκληρωμένη Υβριδική Λύση)

• Στόχος: Μέγιστη βιωσιμότητα και υψηλή αξιοπιστία (Χρησιμοποιείται συνήθως σε περιοχές με ελλείψεις ρεύματος ή σε περιοχές 5G με υψηλή κατανάλωση ενέργειας).
• Στοιχεία: Φωτοβολταϊκά + Αποθήκευση Ενέργειας + Έξυπνο Σύστημα Κατανομής (μπορεί να περιλαμβάνει διεπαφή γεννήτριας ντίζελ).
• Λογική: Το EMS αποστέλλει έξυπνα τέσσερις πηγές ενέργειας: φωτοβολταϊκά, αποθήκευση, δίκτυο (ηλεκτρική ενέργεια από εταιρείες κοινής ωφέλειας) και ντίζελ (γεννήτρια).