Studium przypadku architektury hybrydowej: Łączenie energii słonecznej i sieciowej w schronisku telekomunikacyjnym o dużej pojemności

Studium przypadku architektury hybrydowej: Łączenie energii słonecznej i sieciowej w schronie telekomunikacyjnym o dużej pojemności

Tło

W miarę jak operatorzy telekomunikacyjni wkraczają na obszary wiejskie i podmiejskie, często napotykają podwójne wyzwanie: sieć jest albo zawodna, albo całkowicie niedostępna, ale obciążenia w lokalizacji rosną z powodu sprzętu 5G i węzłów brzegowych obliczeniowych. Poleganie wyłącznie na generatorach diesla jest kosztowne i trudne logistycznie, podczas gdy czyste instalacje słoneczne często nie mają nadmiarowości wymaganej do 24/7 krytycznego czasu pracy.

Regionalny dostawca infrastruktury niedawno rozwiązał ten problem, wdrażając kompaktowy hybrydowy system zasilania zaprojektowany do bezproblemowej integracji wielu źródeł energii: 12U 16kW Hybrid Power Rectifier System.

Wyzwanie lokalizacji

Lokalizacja była odległym schronem telekomunikacyjnym mieszczącym aktywny sprzęt transmisyjny 5G i zapas baterii. Operator wymagał ciągłego zasilania -48VDC, ale lokalna sieć cierpiała z powodu częstych spadków napięcia. Ponadto schron miał ograniczoną przestrzeń w szafie i polegał na naturalnym chłodzeniu, co oznaczało, że rozwiązanie zasilania musiało być wysoce wydajne, aby zapobiec ucieczce termicznej.

Kluczowe wymagania to:

1. Elastyczna integracja źródeł: Możliwość pobierania energii zarówno z sieci, jak i z lokalnego panelu słonecznego.

2. Duża pojemność z nadmiarowością: Wystarczająca moc wyjściowa do obsługi szczytowych obciążeń z marginesami bezpieczeństwa N+1.

3. Minimalny ślad: Kompaktowe rozwiązanie w szafie 19-calowej, które pozostawiło miejsce na sprzęt transmisyjny.

4. Zdalne zarządzanie: Monitorowanie w czasie rzeczywistym przez RS485/SNMP.

Rozwiązanie: Dwurdzeniowa platforma zasilania

Operator wybrał 12U hybrydowy system prostowników, który łączy zarówno standardowe prostowanie AC, jak i moduły MPPT (Maximum Power Point Tracking) słoneczne w jednej obudowie.

1. Wielostopniowe wejście i inteligentny rozkład

System akceptuje jednofazowe wejście 220VAC (z podwójnymi wyłącznikami 125A dla bezpieczeństwa zapasowego) i posiada bardzo szeroki zakres wejściowy DC od 120VDC do 425VDC do integracji słonecznej. Pozwala to na bezpośrednie podłączenie panelu PV do lokalizacji bez zewnętrznych kontrolerów ładowania.

Całkowita pojemność systemu osiąga 34kW z nadmiarowością N+1, wykorzystując mieszankę czterech modułów prostowniczych AC o mocy 4kW (16kW) i sześciu modułów PV o mocy 3kW (18kW). W ciągu dnia moduły PV priorytetowo zasilają obciążenie i ładują baterie. Gdy energia słoneczna jest niewystarczająca, system płynnie pobiera energię z sieci.

2. Wydajność termiczna w zamkniętym środowisku

Ponieważ schron polega na naturalnym chłodzeniu, generowanie ciepła było głównym problemem. Zarówno moduły prostownicze, jak i PV działają z wydajnością >96%. Przy pełnej mocy wyjściowej są oceniane do pracy w temperaturach otoczenia do 50°C. Ta wysoka wydajność oznacza mniejsze straty ciepła rozpraszane do schronu, zmniejszając obciążenie termiczne baterii i sprzętu transmisyjnego.

3. Kompleksowa ochrona

Biorąc pod uwagę narażenie lokalizacji na wyładowania atmosferyczne i przepięcia sieciowe, system został wyposażony w urządzenia ochrony przeciwprzepięciowej (SPD) 20/40kA po stronie AC i DC. Dystrybucja DC zawierała wiele wyłączników BLVD (Battery Low Voltage Disconnect), pozwalających na odłączenie obciążeń niekrytycznych, jeśli napięcie baterii spadło zbyt nisko, zachowując zasilanie dla niezbędnego sprzętu 5G.

4. Zdalne monitorowanie

Zintegrowany kontroler MC2900 zapewnił operatorowi ciągłą widoczność. Korzystając z portów komunikacyjnych RS485 i SNMP, centrum operacyjne sieci (NOC) mogło monitorować stan wejścia słonecznego i modułów prostowniczych w czasie rzeczywistym, otrzymując natychmiastowe alarmy z bezpotencjałowych styków, jeśli jakikolwiek moduł lub wyłącznik zadziałał.

Wynik

Dzięki wdrożeniu 12U hybrydowego systemu, operator osiągnął znaczną redukcję zależności od sieci i zużycia generatorów diesla. Kompaktowy rozmiar 12U pozwolił lokalizacji na utrzymanie istniejącego układu szafy transmisyjnej bez potrzeby większego schronu.

Ponadto możliwość zdalnego monitorowania systemu przez SNMP wyeliminowała potrzebę częstych inspekcji fizycznych, podczas gdy nadmiarowość N+1 zapewniła, że awaria pojedynczego modułu nie spowoduje przerwy w działaniu lokalizacji. Połączenie wysokowydajnej konwersji i szerokiej tolerancji wejściowej okazało się praktycznym, skalowalnym modelem dla przyszłych wdrożeń telekomunikacyjnych poza siecią.