راه حل پوشش خورشیدی ایستگاه پایه

راهکارهای پوشش خورشیدی ایستگاه‌های پایه، طبیعت پاک و تجدیدپذیر انرژی خورشیدی را با نیازهای بالای ایستگاه‌های پایه ارتباطی ترکیب می‌کنند و مزایای قابل توجه و چشم‌اندازهای کاربردی گسترده‌ای را ارائه می‌دهند.

ویژگی های اصلی:

• بدون وقفه در منبع تغذیه فعلی
• ادغام واحدهای تولید برق فتوولتائیک در زیرساخت‌های تامین برق موجود از طریق کوپلینگ DC
• اولویت استفاده از انرژی خورشیدی برای تامین برق مورد نیاز

اجزای سیستم

سیستم پوشش خورشیدی ایستگاه پایه در درجه اول از یک آرایه فتوولتائیک (پنل‌های خورشیدی)، یک کنترل‌کننده خورشیدی (مانند کنترل‌کننده MPPT)، یک بانک باتری انرژی تجدیدپذیر، براکت‌های نصب فتوولتائیک و کابل‌های توزیع برق تشکیل شده است. این اجزا در کنار هم، یک سیستم انرژی سبز حلقه بسته بسیار کارآمد، هوشمند و قابل اعتماد را تشکیل می‌دهند. معماری سیستم به گونه‌ای طراحی شده است که بین راندمان تولید برق، ایمنی عملیاتی و سهولت نگهداری تعادل برقرار کند و منبع تغذیه پایدار را در طیف وسیعی از محیط‌های پیچیده تضمین کند.

دوم. اصل عملیاتی

• جمع‌آوری انرژی خورشیدی: آرایه فتوولتائیک (پنل‌های خورشیدی) هنگامی که در معرض نور خورشید قرار می‌گیرند، جریان مستقیم (DC) تولید می‌کنند.
• تبدیل توان: یک کنترل‌کننده ردیابی نقطه توان حداکثر (MPPT) به طور مؤثر توان DC تولید شده توسط آرایه فتوولتائیک را تبدیل کرده و ولتاژ و جریان خروجی را برای مطابقت با نیازهای توان ایستگاه پایه ارتباطی تنظیم می‌کند.
• ذخیره انرژی: انرژی الکتریکی تبدیل‌شده ابتدا به ایستگاه پایه ارتباطی تأمین می‌شود، در حالی که انرژی اضافی در یک بانک باتری ذخیره می‌شود تا در دوره‌های بدون نور خورشید یا در زمان اوج مصرف برق مورد استفاده قرار گیرد.
• نظارت هوشمند: این سیستم مجهز به قابلیت‌های نظارت از راه دور است که امکان نظارت بر وضعیت عملیاتی سیستم انرژی خورشیدی و خروجی برق را در زمان واقعی فراهم می‌کند تا از عملکرد پایدار و تأمین برق کارآمد اطمینان حاصل شود.

III. ویژگی‌های راهکار

این راهکار، پایداری و سازگاری خود را در محیط‌های پیچیده‌ی متنوع اثبات کرده است. چه در مناطق شهری پرجمعیت، چه در مناطق دورافتاده بدون شبکه‌ی برق، و چه روی دکل‌های ارتباطی با فضای محدود، امکان استقرار کارآمد و عملکرد پایدار را فراهم می‌کند.

• راندمان بالا و صرفه‌جویی در انرژی: با اتخاذ حالت منبع تغذیه مستقیم DC، این راهکار از تلفات تبدیل AC-DC تا ۱۵٪ که در سیستم‌های AC سنتی یافت می‌شود، جلوگیری می‌کند. راندمان کلی لینک ۹۵٪ یا بیشتر است و حداکثر راندمان اندازه‌گیری شده تا ۹۸.۳٪ می‌باشد. یک سایت معمولی می‌تواند سالانه تقریباً ۲۹۲۰ کیلووات ساعت برق صرفه‌جویی کند و در مقایسه با راهکارهای AC، تولید برق ۱۰ تا ۳۰ درصد افزایش می‌یابد.
• کاهش هزینه: هزینه‌های سالانه برق در هر سایت می‌تواند تا ۱۲۰۰۰ یوان کاهش یابد، با دوره بازگشت سرمایه تقریباً ۵.۵ سال؛ این دوره در صورت ترکیب با یارانه‌های محلی، کوتاه‌تر نیز می‌شود. هیچ مجوز اتصال به شبکه لازم نیست و فرآیند استقرار ساده شده است که به طور قابل توجهی هزینه‌های معاملات نظارتی را کاهش می‌دهد.
• قابلیت اطمینان بالا: در شرایط نور روز، سیستم می‌تواند در طول قطعی شبکه، برق را تأمین کند؛ در صورت ترکیب با ذخیره‌سازی انرژی، می‌تواند در هوای ابری یا بارانی بیش از ۳.۵ روز به فعالیت خود ادامه دهد. آزمایش‌های میدانی نشان می‌دهد که بیش از ۸۰٪ از نیازهای تولید برق اضطراری کاهش یافته است که به طور قابل توجهی خطر قطعی برق ایستگاه‌ها را کاهش داده و عملکرد مداوم شبکه را تضمین می‌کند.
• مزایای برجسته زیست‌محیطی: تخمین زده می‌شود که یک ایستگاه مجهز به ۱۸ ماژول SPV سالانه ۷۶۷۱ کیلووات ساعت برق تولید کند که معادل کاهش ۴.۳۷۴ تن انتشار دی‌اکسید کربن است؛ به عنوان مثال، با در نظر گرفتن یک پروژه در سطح استان در لیائونینگ، می‌توان انتشار سالانه کربن را ۲۶۷۰۰۰ تن کاهش داد که سهم قابل توجهی در محیط زیست خواهد داشت.
• نصب آسان و سازگاری قوی: فرآیند مقاوم‌سازی می‌تواند بدون قطع برق انجام شود و با سیستم‌های برق موجود از تولیدکنندگان و مدل‌های مختلف سازگار است. مناسب برای سناریوهای مختلف نصب، از جمله پشت بام‌ها، نمای برج‌ها و رک‌های زمینی، که انعطاف‌پذیری بالایی در استقرار ارائه می‌دهد.
• هماهنگی قوی با سیاست‌ها: مدل «تولید خودجوش برای مصرف خودجوش» مشمول محدودیت‌های تأیید اتصال به شبکه نیست. این مدل، الزام هدف وزارت صنایع و فناوری اطلاعات مبنی بر پوشش بیش از 30 درصدی فتوولتائیک برای ایستگاه‌های پایه جدید را برآورده می‌کند، با جهت‌گیری سیاست ملی برای توسعه انرژی توزیع‌شده همسو است و استقرار سریع و در مقیاس بزرگ را تسهیل می‌کند.

چهارم. سناریوهای کاربردی

سیستم پوشش خورشیدی ایستگاه پایه برای سناریوهای مختلف ایستگاه پایه ارتباطی، از جمله ایستگاه‌های پایه ماکرو، ایستگاه‌های پایه میکرو و ایستگاه‌های پایه 4G/5G مناسب است. این سیستم مزایای منحصر به فرد خود را به ویژه در مناطق دور افتاده که شبکه برق ملی در دسترس نیست یا منبع تغذیه ناپایدار است، نشان می‌دهد. این راهکار از طریق یک مدل مصرف انرژی هوشمند "تولید و مصرف خود به خود با مصرف محلی"، به طور موثر وابستگی به شبکه را کاهش داده و پشتیبانی برق پایدار و قابل اعتمادی را برای ایستگاه‌های پایه ارتباطی فراهم می‌کند.

V. طبقه‌بندی محلول‌های خاص

۱. طبقه‌بندی بر اساس سناریوی نصب و میزان استفاده از فضا

راهکار انباشت پشت بام

• سناریوهای قابل اجرا: ایستگاه‌های پایه ماکرو و گره‌های تجمیع واقع در پشت بام اتاق‌های تجهیزات مستقل یا بالای رک‌های سرور.
• ویژگی‌ها: از فضای خالی روی سقف موجود اتاق تجهیزات برای نصب ماژول‌های PV استفاده می‌کند. این سنتی‌ترین شکل چیدمان روی هم است و ساختار نسبتاً ساده‌ای دارد؛ با این حال، ظرفیت نصب به مساحت سقف و ظرفیت تحمل بار محدود می‌شود.

راهکار نصب دکل/دکل

• سناریوهای قابل اجرا: مناطق پرجمعیت شهری، مناطق با محدودیت زمین و مکان‌های کابینت در فضای باز بدون اتاق‌های تجهیزات مستقل.
• ویژگی‌ها: ماژول‌های فتوولتائیک به صورت عمودی یا با زاویه روی بدنه دکل‌های ارتباطی، تیرهای نگهدارنده یا پوشش‌های زیبایی (یعنی «چیدمان مینیمالیستی دکل») نصب می‌شوند.
• مزایا: فضای اضافی روی زمین یا پشت بام را اشغال نمی‌کند و چالش «کمبود زمین موجود» در مناطق شهری را برطرف می‌کند؛ نصب عمودی مقاومت خوبی در برابر باد دارد و کمتر مستعد تجمع گرد و غبار است.

راهکار نصب نما/دیوارکوب

• سناریوهای قابل اجرا: سطوح عمودی مانند دیوارهای خارجی اتاق تجهیزات، دیوارهای پیرامونی سایت و موانع صوتی.
• ویژگی‌ها: از سطوح عمودی ساختمان اطراف محل برای نصب پنل‌های فتوولتائیک به عنوان منبع انرژی مکمل استفاده می‌کند.

۲. طبقه‌بندی بر اساس روش کوپلینگ الکتریکی

کوپلینگ DC / استکینگ مستقیم DC

• اصل: جریان مستقیم (DC) تولید شده توسط سیستم PV مستقیماً از طریق یک کنترلر انباشت DC (مبدل DC/DC) به جریان مستقیم استاندارد -۴۸ ولت مورد نیاز تجهیزات ارتباطی تبدیل شده و به باسبار DC سایت تغذیه می‌شود.
• امکانات:
• بالاترین راندمان: تلفات انرژی را از فرآیند تبدیل ثانویه "DC-AC-DC" حذف می‌کند.
• پیاده‌سازی آسان: نیازی به تغییر معماری منبع تغذیه AC موجود نیست؛ مستقیماً به صورت موازی با سیستم منبع تغذیه سوئیچینگ متصل می‌شود و قابلیت «plug-and-play» را ارائه می‌دهد.
• انتخاب اصلی: در حال حاضر رایج‌ترین رویکرد در مقاوم‌سازی‌های صرفه‌جویی در مصرف انرژی برای ایستگاه‌های پایه ارتباطی است.

راهکار انباشت جریان متناوب (کوپلینگ جریان متناوب)

• اصل: برق فتوولتائیک از طریق یک اینورتر به AC تبدیل می‌شود، به پنل توزیع AC محل تغذیه می‌شود و سپس از طریق یک ماژول یکسوساز به DC تبدیل می‌شود تا بار را تغذیه کند.
• ویژگی‌ها: مناسب برای سایت‌های بزرگ یا سناریوهایی که نیاز به تغذیه همزمان بارهای AC مانند تهویه مطبوع دارند؛ با این حال، راندمان آن هنگام تغذیه بارهای صرفاً ارتباطی کمی کمتر از کوپلینگ DC است.

۳. طبقه‌بندی بر اساس عملکرد سیستم و اهداف تکاملی

راهکار پایه انباشت PV

• هدف: صرفاً برای صرفه‌جویی در مصرف برق.
• اجزا: ماژول‌های فتوولتائیک + کنترلر انباشت فتوولتائیک.
• منطق: وقتی نور خورشید در دسترس است از برق فتوولتائیک استفاده می‌کند و وقتی نور خورشید در دسترس نیست، به طور خودکار به برق شبکه متصل می‌شود. در درجه اول هزینه‌های برق (OPEX) را کاهش می‌دهد.

راهکار ذخیره‌سازی PV+ برای انباشت

• هدف: صرفه‌جویی در مصرف انرژی + افزایش توان پشتیبان.
• اجزا: فتوولتائیک + باتری لیتیوم-یون/کنترلر انباشت فتوولتائیک + سیستم مدیریت انرژی هوشمند.
• منطق: برق فتوولتائیک برای بارها در اولویت قرار می‌گیرد و برق اضافی در باتری‌های لیتیومی ذخیره می‌شود؛ در هنگام قطع شبکه، برق توسط باتری‌ها تأمین می‌شود. این امر امکان «کاهش مصرف برق در ساعات اوج مصرف و پر کردن دره» (شارژ در ساعات غیر اوج مصرف با استفاده از برق شبکه یا فتوولتائیک کم‌هزینه و دشارژ در ساعات اوج مصرف) را فراهم می‌کند و زمان اجرای پشتیبان را افزایش می‌دهد.

راهکار یکپارچه ذخیره‌سازی انرژی خورشیدی-دیزل/ذخیره انرژی خورشیدی-شبکه (راهکار یکپارچه هیبریدی)

• هدف: حداکثر پایداری و قابلیت اطمینان بالا (معمولاً در مناطقی با کمبود برق یا سایت‌های 5G با مصرف انرژی بالا استفاده می‌شود).
• اجزا: فتوولتائیک + ذخیره‌سازی انرژی + سیستم توزیع هوشمند (ممکن است شامل رابط دیزل ژنراتور باشد).
• منطق: سیستم مدیریت انرژی (EMS) به طور هوشمندانه چهار منبع انرژی را توزیع می‌کند: فتوولتائیک، ذخیره‌سازی، شبکه (برق شهری) و دیزل (ژنراتور).