دراسة حالة الهندسة المعمارية الهجينة: الجسر بين الطاقة الشمسية والشبكة في ملجأ اتصالات عالي السعة

دراسة حالة للهندسة الهجينة: الربط بين الطاقة الشمسية وطاقة الشبكة في مأوى اتصالات عالي السعة

خلفية

مع توسع مشغلي الاتصالات في المناطق الريفية وشبه الحضرية، غالبًا ما يواجهون تحديًا مزدوجًا: إما أن الشبكة غير موثوقة أو غائبة تمامًا، ولكن أحمال الموقع تتزايد بسبب معدات الجيل الخامس وعقد الحوسبة الطرفية. الاعتماد فقط على مولدات الديزل مكلف وصعب لوجستيًا، بينما غالبًا ما تفتقر الإعدادات الشمسية البحتة إلى التكرار المطلوب لوقت تشغيل حرج على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع.

عالج مزود بنية تحتية إقليمي هذا مؤخرًا عن طريق نشر نظام طاقة هجين مدمج مصمم لدمج مصادر طاقة متعددة بسلاسة: نظام مقوم الطاقة الهجين 12U 16kW.

تحدي الموقع

كان الموقع عبارة عن مأوى اتصالات بعيد يضم معدات إرسال الجيل الخامس نشطة وبطارية احتياطية. تطلب المشغل إمداد طاقة مستمر -48VDC، لكن الشبكة المحلية عانت من انقطاعات متكررة. علاوة على ذلك، كان لدى المأوى مساحة رف محدودة واعتمد على التبريد الطبيعي، مما يعني أن حل الطاقة يجب أن يكون عالي الكفاءة لمنع الهروب الحراري.

كانت المتطلبات الرئيسية هي:

1. تكامل المصدر المرن: القدرة على سحب الطاقة من كل من الشبكة ومصفوفة شمسية في الموقع.

2. سعة عالية مع تكرار: إخراج كافٍ للتعامل مع الأحمال القصوى بهوامش أمان N+1.

3. الحد الأدنى من البصمة: حل رف مدمج مقاس 19 بوصة يترك مساحة لمعدات الإرسال.

4. قابلية الإدارة عن بعد: مراقبة في الوقت الفعلي عبر RS485/SNMP.

الحل: منصة طاقة مزدوجة المصدر

اختار المشغل نظام مقوم هجين 12U يجمع بين وحدات تقويم التيار المتردد القياسية ووحدات MPPT (تتبع نقطة الطاقة القصوى) الشمسية في هيكل واحد.

1. إدخال متعدد المصادر وتوزيع ذكي

يقبل النظام مدخل تيار متردد أحادي الطور 220 فولت (مع قواطع مزدوجة 125 أمبير لسلامة النسخ الاحتياطي) ويتميز بنطاق إدخال تيار مستمر واسع للغاية من 120 فولت تيار مستمر إلى 425 فولت تيار مستمر للتكامل الشمسي. هذا يسمح للموقع بتوصيل مصفوفة كهروضوئية مباشرة دون وحدات تحكم شحن خارجية.

تصل السعة الإجمالية للنظام إلى 34 كيلو واط مع تكرار N+1، باستخدام مزيج من أربع وحدات تقويم تيار متردد بقوة 4 كيلو واط (16 كيلو واط) وست وحدات كهروضوئية بقوة 3 كيلو واط (18 كيلو واط). خلال ساعات النهار، تعطي الوحدات الكهروضوئية الأولوية لتشغيل الحمل وشحن البطاريات. عندما تكون الطاقة الشمسية غير كافية، يسحب النظام الطاقة بسلاسة من الشبكة.

2. الكفاءة الحرارية في بيئة مغلقة

نظرًا لأن المأوى يعتمد على التبريد الطبيعي، كان توليد الحرارة مصدر قلق كبير. تعمل كل من وحدات التقويم والوحدات الكهروضوئية بكفاءة تزيد عن 96٪. عند الإخراج الكامل، تم تصنيفها للعمل في درجات حرارة محيطة تصل إلى 50 درجة مئوية. تعني هذه الكفاءة العالية تبديد حرارة نفايات أقل في المأوى، مما يقلل الحمل الحراري على البطاريات ومعدات الإرسال.

3. حماية شاملة

نظرًا لتعرض الموقع للبرق وارتفاعات الشبكة، تم تجهيز النظام بأجهزة حماية من زيادة التيار (SPDs) بقوة 20/40 كيلو أمبير على جانبي التيار المتردد والتيار المستمر. تضمن توزيع التيار المستمر قواطع متعددة لقطع الجهد المنخفض للبطارية (BLVD)، مما يسمح بإسقاط الأحمال غير الضرورية إذا انخفض جهد البطارية بشكل كبير، مما يحافظ على الطاقة لمعدات الجيل الخامس الأساسية.

4. المراقبة عن بعد

وفر وحدة التحكم المدمجة MC2900 للمشغل رؤية مستمرة. باستخدام منافذ الاتصال RS485 و SNMP، تمكن مركز عمليات الشبكة (NOC) من مراقبة الحالة في الوقت الفعلي لكل من المدخل الشمسي ووحدات التقويم، وتلقي إنذارات فورية عبر جهات الاتصال الجافة إذا تعطلت أي وحدة أو قاطع.

النتيجة

من خلال نشر النظام الهجين 12U، حقق المشغل تخفيضًا كبيرًا في الاعتماد على الشبكة واستخدام مولدات الديزل. سمحت البصمة المدمجة 12U للموقع بالحفاظ على تخطيط رف الإرسال الحالي دون الحاجة إلى مأوى أكبر.

علاوة على ذلك، فإن القدرة على مراقبة النظام عن بعد عبر SNMP ألغت الحاجة إلى عمليات فحص مادية متكررة، بينما ضمن التكرار N+1 أن فشل وحدة واحدة لن يؤدي إلى انقطاع الموقع. أثبت مزيج التحويل عالي الكفاءة وتحمل الإدخال الواسع أنه نموذج عملي وقابل للتطوير لعمليات الاتصالات المستقبلية خارج الشبكة.