กรณีศึกษา: สถาปัตยกรรมแบบไฮบริด เชื่อมต่อพลังงานแสงอาทิตย์และกริดในศูนย์โทรคมนาคมความจุสูง

กรณีศึกษาโครงสร้างไฮบริด: การเชื่อมต่อพลังงานแสงอาทิตย์และกริดในศูนย์โทรคมนาคมที่มีความจุสูง

ภูมิหลัง

ขณะที่ผู้ให้บริการโทรคมนาคมขยายเครือข่ายไปยังพื้นที่ชนบทและชานเมือง พวกเขามักเผชิญกับความท้าทายสองประการ: กริดไม่เสถียรหรือไม่สามารถใช้งานได้เลย แต่ภาระการใช้พลังงานของไซต์งานกำลังเพิ่มขึ้นเนื่องจากอุปกรณ์ 5G และโหนดประมวลผลแบบ Edge การพึ่งพาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลเพียงอย่างเดียวมีค่าใช้จ่ายสูงและมีความยุ่งยากในการจัดการ ในขณะที่ระบบพลังงานแสงอาทิตย์ล้วนขาดความซ้ำซ้อนที่จำเป็นสำหรับการทำงานต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมงทุกวัน

ผู้ให้บริการโครงสร้างพื้นฐานระดับภูมิภาคแห่งหนึ่งเพิ่งแก้ไขปัญหานี้โดยการติดตั้งระบบพลังงานไฮบริดขนาดกะทัดรัดที่ออกแบบมาเพื่อรวมแหล่งพลังงานหลายแหล่งเข้าด้วยกันอย่างราบรื่น: ระบบ Rectifier พลังงานไฮบริดขนาด 12U 16kW

ความท้าทายของไซต์งาน

ไซต์งานเป็นศูนย์โทรคมนาคมระยะไกลที่รองรับอุปกรณ์ส่งสัญญาณ 5G และแบตเตอรี่สำรอง ผู้ให้บริการต้องการแหล่งจ่ายไฟ -48VDC อย่างต่อเนื่อง แต่กริดท้องถิ่นประสบปัญหาไฟตกบ่อย นอกจากนี้ ศูนย์ยังมีพื้นที่แร็คจำกัดและอาศัยการระบายความร้อนตามธรรมชาติ ซึ่งหมายความว่าโซลูชันพลังงานต้องมีประสิทธิภาพสูงเพื่อป้องกันความร้อนที่สูงเกินไป

ข้อกำหนดหลักคือ:

1. การรวมแหล่งพลังงานที่ยืดหยุ่น: ความสามารถในการดึงพลังงานจากทั้งกริดและแผงโซลาร์เซลล์ในพื้นที่

2. ความจุสูงพร้อมความซ้ำซ้อน: เพียงพอต่อการรองรับภาระสูงสุดด้วยค่าเผื่อความปลอดภัย N+1

3. พื้นที่ใช้งานน้อยที่สุด: โซลูชันแร็คขนาด 19 นิ้วที่กะทัดรัดซึ่งเหลือพื้นที่สำหรับอุปกรณ์ส่งสัญญาณ

4. การจัดการระยะไกล: การตรวจสอบแบบเรียลไทม์ผ่าน RS485/SNMP

โซลูชัน: แพลตฟอร์มพลังงานแหล่งคู่

ผู้ให้บริการเลือกใช้ระบบ Rectifier ไฮบริดขนาด 12U ที่รวมโมดูล Rectifier AC มาตรฐานและโมดูล MPPT (Maximum Power Point Tracking) ของโซลาร์เซลล์ไว้ในแชสซีเดียว

1. การป้อนข้อมูลหลายแหล่งและการกระจายอัจฉริยะ

ระบบรับอินพุต AC เฟสเดียว 220VAC (พร้อมเบรกเกอร์คู่ 125A เพื่อความปลอดภัยสำรอง) และมีช่วงอินพุต DC ที่กว้างมากตั้งแต่ 120VDC ถึง 425VDC สำหรับการรวมโซลาร์เซลล์ สิ่งนี้ช่วยให้ไซต์งานสามารถเชื่อมต่อแผง PV ได้โดยตรงโดยไม่ต้องใช้ตัวควบคุมการชาร์จภายนอก

ความจุรวมของระบบสูงถึง 34kW พร้อมความซ้ำซ้อน N+1 โดยใช้การผสมผสานระหว่างโมดูล Rectifier AC ขนาด 4kW สี่ตัว (16kW) และโมดูล PV ขนาด 3kW หกตัว (18kW) ในช่วงเวลากลางวัน โมดูล PV จะให้ความสำคัญกับการจ่ายพลังงานให้กับโหลดและชาร์จแบตเตอรี่ เมื่อพลังงานแสงอาทิตย์ไม่เพียงพอ ระบบจะดึงพลังงานจากกริดอย่างราบรื่น

2. ประสิทธิภาพเชิงความร้อนในสภาพแวดล้อมที่ปิด

เนื่องจากศูนย์อาศัยการระบายความร้อนตามธรรมชาติ การสร้างความร้อนจึงเป็นข้อกังวลหลัก ทั้งโมดูล Rectifier และ PV ทำงานที่ประสิทธิภาพ >96% ที่กำลังขับเต็มที่ อัตราการทำงานอยู่ที่อุณหภูมิแวดล้อมสูงสุด 50°C ประสิทธิภาพสูงนี้หมายถึงความร้อนสูญเสียที่ปล่อยออกมาในศูนย์น้อยลง ซึ่งช่วยลดภาระความร้อนต่อแบตเตอรี่และอุปกรณ์ส่งสัญญาณ

3. การป้องกันที่ครอบคลุม

เนื่องจากไซต์งานมีความเสี่ยงต่อฟ้าผ่าและไฟกระชากจากกริด ระบบจึงติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก (SPDs) ขนาด 20/40kA ทั้งด้าน AC และ DC การกระจาย DC ประกอบด้วยเบรกเกอร์ BLVD (Battery Low Voltage Disconnect) หลายตัว ทำให้สามารถตัดการเชื่อมต่อโหลดที่ไม่สำคัญได้หากแรงดันแบตเตอรี่ลดลงต่ำเกินไป เพื่อรักษาพลังงานสำหรับอุปกรณ์ 5G ที่จำเป็น

4. การตรวจสอบระยะไกล

ตัวควบคุม MC2900 ที่รวมมาช่วยให้ผู้ให้บริการสามารถมองเห็นสถานะได้อย่างต่อเนื่อง โดยใช้พอร์ตสื่อสาร RS485 และ SNMP ศูนย์ปฏิบัติการเครือข่าย (NOC) สามารถตรวจสอบสถานะแบบเรียลไทม์ของทั้งอินพุตโซลาร์เซลล์และโมดูล Rectifier พร้อมรับการแจ้งเตือนแบบแห้งทันทีหากโมดูลหรือเบรกเกอร์ใดทำงานผิดปกติ

ผลลัพธ์

ด้วยการติดตั้งระบบไฮบริดขนาด 12U ผู้ให้บริการสามารถลดการพึ่งพากริดและการใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลได้อย่างมาก ขนาด 12U ที่กะทัดรัดช่วยให้ไซต์งานสามารถรักษาเลย์เอาต์แร็คส่งสัญญาณที่มีอยู่ได้โดยไม่ต้องใช้ศูนย์ที่ใหญ่ขึ้น

นอกจากนี้ ความสามารถในการตรวจสอบระบบจากระยะไกลผ่าน SNMP ยังช่วยลดความจำเป็นในการตรวจสอบทางกายภาพบ่อยครั้ง ในขณะที่ความซ้ำซ้อน N+1 ทำให้มั่นใจได้ว่าความล้มเหลวของโมดูลเดียวจะไม่ส่งผลให้ไซต์งานหยุดทำงาน การผสมผสานระหว่างการแปลงพลังงานประสิทธิภาพสูงและความทนทานต่ออินพุตที่กว้างพิสูจน์แล้วว่าเป็นรูปแบบที่ใช้งานได้จริงและปรับขนาดได้สำหรับการติดตั้งโทรคมนาคมนอกกริดในอนาคต