Какво оборудване е необходимо за изграждане на фотоволтаичен комуникационен обект? Ръководство за изграждане на фотоволтаични комуникационни обекти

Фотоволтаичният комуникационен обект е иновативна форма на инфраструктура, която съчетава технология за производство на фотоволтаична енергия с изграждането на комуникационни базови станции. Той осигурява стабилно и надеждно захранване за комуникационно оборудване в райони с лошо покритие на мрежата, като отдалечени региони, планински райони и острови. Тази статия ще предостави подробен преглед на основното и спомагателното оборудване, необходимо за изграждане на фотоволтаични комуникационни обекти, както и ключови съображения за конфигурация, предлагайки практически насоки за професионалисти в индустрията.

I. Основно оборудване за производство на електроенергия

1. Фотоволтаични модули (слънчеви панели)

Фотоволтаичните модули са „сърцето“ на цялата система, отговорни за преобразуването на слънчевата енергия в постоянен ток (DC). Комуникационните обекти обикновено използват монокристални или поликристални силициеви слънчеви панели, с мощност, варираща обикновено от 200 W до 400 W. Броят и капацитетът на фотоволтаичните модули трябва да бъдат подходящо конфигурирани въз основа на консумацията на енергия на комуникационното оборудване и местните условия на слънчева светлина. Препоръчително е да се избират маркови продукти с висока ефективност на преобразуване и силна устойчивост на атмосферни влияния, както и да се запази марж на капацитет от 15%–20%.

2. Фотоволтаични инвертори

Инверторите преобразуват постоянния ток, генериран от фотоволтаичните модули, в променлив ток за използване от комуникационно оборудване. За комуникационни обекти се препоръчват инвертори с чиста синусоидална вълна, тъй като те произвеждат чиста изходна форма на вълната, която защитава чувствителното комуникационно оборудване. Що се отнася до избора на мощност, номиналната мощност на инвертора трябва да бъде 1.5 до 2 пъти по-голяма от общата консумация на енергия на комуникационното оборудване, за да се осигури стабилна работа дори по време на пикови натоварвания.

3. Банка за батерии

Батерийната банка служи като „резервоар на енергия“ за фотоволтаични комуникационни обекти, захранвайки комуникационното оборудване през нощта или при облачно или дъждовно време. Трите често срещани вида са оловно-киселинни батерии, гел батерии и литиево-йонни батерии. Оловно-киселинните батерии са по-евтини, но имат по-кратък живот; гел батериите изискват малко поддръжка и са подходящи за безпилотни обекти; въпреки че литиево-йонните батерии са по-скъпи, те предлагат дълъг цикъл на работа и висока енергийна плътност, което ги прави предпочитан избор за луксозни обекти. Капацитетът на батерията трябва да се изчисли въз основа на местния максимален брой последователни дъждовни дни и средната дневна консумация на енергия на комуникационното оборудване.

II. Оборудване за разпределение и управление на енергията

1. Фотоволтаичен контролер

Фотоволтаичният контролер служи като „мозък“ на фотоволтаичната система за генериране на енергия. Той управлява процеса на зареждане от фотоволтаичните модули към батериите, предотвратява презареждане и презареждане и удължава живота на батериите. За комуникационни обекти се препоръчва да се избере MPPT (Maximum Power Point Tracking) контролер, който може да подобри ефективността на генериране на енергия с 15%–30% в сравнение с PWM контролерите. Номиналният ток на контролера трябва да е по-голям от 1.25 пъти тока на късо съединение на фотоволтаичните модули.

2. Шкаф за разпределение на захранването

Разпределителният шкаф се използва за централизирано управление и разпределение на електрическа енергия и включва защитни компоненти като прекъсвачи, предпазители и предпазители от пренапрежение. Разпределителният шкаф в комуникационен обект трябва да има множество защитни функции, включително мълниезащита, защита от претоварване и защита от късо съединение, за да се гарантира безопасността на захранването. Шкафът трябва да има степен на защита IP65, за да издържи на тежки външни условия.

3. Система за мониторинг

Системата за дистанционно наблюдение служи като „очи“ на обекта за фотоволтаична комуникация, способна да наблюдава в реално време ключови параметри, като например генериране на енергия от фотоволтаичните модули, ниво на зареждане на батерията, състояние на инвертора и околна температура. Данните се предават до центъра за наблюдение чрез 4G/5G мрежи или сателитни комуникации, което позволява работа без наблюдение и предупреждения за повреди. Системата за наблюдение трябва да включва функции като съхранение на исторически данни, алармени известия и дистанционно управление.

III. Конструкция и монтажно оборудване

1. Системи за монтаж на фотоволтаични панели

Системите за монтаж на фотоволтаични модули се използват за закрепване и поддържане на фотоволтаични модули; подходящият тип трябва да бъде избран въз основа на топографските условия на мястото на монтаж. За наземни инсталации могат да се използват бетонни основи или винтови пилоти; инсталациите на покриви изискват отчитане на носещата способност и хидроизолацията; инсталациите под наклон изискват системи за монтаж с регулируем ъгъл. Монтажните материали трябва да са от горещо поцинкована стомана или алуминиева сплав, които предлагат отлична устойчивост на корозия.

2. Шкафове и стелажи

Комуникационното оборудване трябва да се инсталира в шкафове с висок клас на защита. Шкафовете обикновено са със степен на защита IP55 или IP65, осигурявайки прахоустойчивост, водоустойчивост и устойчивост на корозия. Вътрешността на шкафовете изисква рационално разположение с достатъчно пространство за разсейване на топлината и трябва да бъде оборудвана със система за контрол на температурата (вентилатори или климатик), за да се гарантира, че оборудването работи при подходяща температура.

3. Кабели и конектори

Фотоволтаичните системи изискват използването на специализирани фотоволтаични кабели с UV устойчивост, устойчивост на високи температури и устойчивост на ниски температури. Захранващите кабели за комуникационно оборудване трябва да бъдат екранирани, за да се сведат до минимум електромагнитните смущения. Всички конектори трябва да са водоустойчиви и прахоустойчиви; препоръчват се продукти от индустриален клас, като например MC4 конектори.

IV. Предпазно и спомагателно оборудване

1. Система за мълниезащита

Тъй като фотоволтаичните комуникационни обекти обикновено се намират на открити пространства, мълниезащитата е особено важна. Трябва да се монтират мълниеприемници и устройства за защита от пренапрежение (SPD), както и да се изгради подходяща заземителна система. Съпротивлението на заземяването трябва да бъде по-малко от 10 Ω, за да се осигури безопасно разсейване на тока по време на удар от мълния.

2. Оборудване за пожарна безопасност

Вътрешните помещения на шкафовете трябва да бъдат оборудвани с автоматични пожарогасителни системи (като например системи с хептафлуоропропан), а на място трябва да се постави противопожарно оборудване, като например пожарогасители със сух прах. Системата за мониторинг трябва да включва функции за димна и температурна аларма.

3. Оборудване за мониторинг на околната среда

Инсталирайте оборудване за мониторинг на околната среда, като например сензори за температура и влажност, както и сензори за скорост и посока на вятъра, за да осигурите данни за околната среда за работата на системата. При екстремни метеорологични условия системата може автоматично да коригира своята работна стратегия, за да защити безопасността на оборудването.

V. Ключови моменти и препоръки за конфигурация

1. Принцип на съпоставяне на капацитета

Капацитетът на фотоволтаичните модули, капацитетът на батерията и мощността на инвертора трябва да бъдат разумно съобразени. Обикновено конфигурацията следва съотношението „мощност на фотоволтаичния модул : капацитет на батерията : мощност на инвертора = 1:1.2:1.5“, въпреки че трябва да се направят специфични корекции въз основа на местните условия на слънчева светлина и консумацията на енергия на комуникационното оборудване.

2. Дизайн с резервиране

Като се имат предвид фактори като стареене на оборудването и намаляване на ефективността, се препоръчва да се запази 20%–30% резервиране на капацитета по време на проектирането на системата. За критично оборудване, като контролери и инвертори, се препоръчва конфигурация с резервиране N+1.

3. Удобство при поддръжка

Разположението на оборудването трябва да улеснява поддръжката и ремонтите, като се запази достатъчно работно пространство. Батерийните блокове трябва да се инсталират на добре проветриви места, за да се осигури лесна подмяна. Системата за мониторинг трябва да предоставя подробна информация за състоянието на оборудването, за да се улесни диагностицирането на повреди.

4. Анализ на разходите и ползите

При избора на оборудване трябва да се вземат предвид всеобхватно фактори като първоначална инвестиция, разходи за експлоатация и поддръжка, както и експлоатационен живот. Въпреки че висококачественото оборудване е свързано с по-висока първоначална инвестиция, то може да намали общите разходи за притежание (TCO) в дългосрочен план.

Изграждането на фотоволтаични комуникационни площадки е систематичен инженерен проект, който изисква избор на подходящи конфигурации на оборудването въз основа на специфични сценарии на приложение. Препоръчително е да се извършат подробни проучвания на обекта и анализи на натоварването преди изпълнението на проекта, за да се разработи научно обоснован план за строителство. Освен това трябва да се създаде цялостна система за управление на експлоатацията и поддръжката, с редовни проверки и поддръжка на оборудването, за да се гарантира дългосрочната стабилна работа на комуникационните площадки. С непрекъснатото развитие на фотоволтаичните технологии и продължаващия спад на разходите, фотоволтаичните комуникационни площадки ще играят все по-важна роля в повече области, осигурявайки надеждно комуникационно покритие за отдалечени райони.