Фотоэлектрлік байланыс орнын құру үшін қандай жабдық қажет? Фотоэлектрлік байланыс орындарын құру бойынша нұсқаулық

Фотоэлектрлік байланыс орны - фотоэлектрлік энергия өндіру технологиясын байланыс базалық станцияларын салумен біріктіретін инфрақұрылымның инновациялық түрі. Ол шалғай аймақтар, таулы аудандар және аралдар сияқты электр желісі нашар қамтылған аудандардағы байланыс жабдықтарын тұрақты және сенімді электрмен жабдықтауды қамтамасыз етеді. Бұл мақалада фотоэлектрлік байланыс орындарын салу үшін қажетті негізгі және қосалқы жабдықтарға егжей-тегжейлі шолу, сондай-ақ негізгі конфигурация мәселелері қарастырылады, сала мамандарына практикалық нұсқаулықтар ұсынылады.

I. Негізгі электр қуатын өндіру жабдықтары

1. Фотоэлектрлік модульдер (күн батареялары)

Фотоэлектрлік модульдер - күн энергиясын тұрақты токқа (ТТ) түрлендіруге жауапты бүкіл жүйенің «жүрегі». Байланыс орындары әдетте монокристалды немесе поликристалды кремнийлі күн батареяларын пайдаланады, олардың қуаты әдетте 200 Вт-тан 400 Вт-қа дейін болады. Фотоэлектрлік модульдердің саны мен қуаты байланыс жабдығының қуат тұтынуына және жергілікті күн сәулесінің жағдайларына байланысты тиісті түрде конфигурациялануы керек. Жоғары түрлендіру тиімділігі мен ауа райына төзімділігі жоғары брендтік өнімдерді таңдап, 15%-20% сыйымдылық маржасын сақтау ұсынылады.

2. Фотоэлектрлік инверторлар

Инверторлар фотоэлектрлік модульдер шығаратын тұрақты ток қуатын байланыс жабдықтары пайдалану үшін айнымалы ток қуатына түрлендіреді. Байланыс орындары үшін таза синусоидалық инверторлар ұсынылады, себебі олар сезімтал байланыс жабдықтарын қорғайтын таза шығыс толқын пішінін шығарады. Қуатты таңдауға келетін болсақ, шың жүктемелер кезінде де тұрақты жұмыс істеуді қамтамасыз ету үшін инвертордың номиналды қуаты байланыс жабдықтарының жалпы қуат тұтынуынан 1.5-2 есе көп болуы керек.

3. Батарея банкі

Батарея банкі фотоэлектрлік байланыс орындары үшін «энергия резервуары» қызметін атқарады, түнде немесе бұлтты немесе жаңбырлы ауа райында байланыс жабдықтарын қуатпен қамтамасыз етеді. Үш кең таралған түрі - қорғасын-қышқылды батареялар, гельді батареялар және литий-ионды батареялар. Қорғасын-қышқылды батареялардың құны төмен, бірақ қызмет ету мерзімі қысқа; гельді батареялар аз күтімді қажет етеді және адам басқармайтын орындарға жарамды; литий-ионды батареялар қымбатырақ болғанымен, олар ұзақ циклді қызмет ету мерзімін және жоғары энергия тығыздығын ұсынады, бұл оларды жоғары деңгейлі орындар үшін таңдаулы таңдау етеді. Батарея сыйымдылығы жергілікті ең көп жаңбырлы күндердің қатарынан санына және байланыс жабдықтарының орташа тәуліктік қуат тұтынуына негізделіп есептелуі керек.

II. Қуатты тарату және басқару жабдықтары

1. Фотоэлектрлік контроллер

Фотоэлектрлік контроллер фотоэлектрлік қуат өндіру жүйесінің «миы» қызметін атқарады. Ол фотоэлектрлік модульдерден батареяларға дейін зарядтау процесін басқарады, шамадан тыс зарядтауға және шамадан тыс разрядтауға жол бермейді және батареяның қызмет ету мерзімін ұзартады. Байланыс орындары үшін PWM контроллерлерімен салыстырғанда қуат өндіру тиімділігін 15%–30%-ға арттыра алатын MPPT (Maximum Power Point Tracking) контроллерін таңдау ұсынылады. Контроллердің номиналды тогы фотоэлектрлік модульдердің қысқа тұйықталу тогынан 1.25 еседен артық болуы керек.

2. Қуат тарату шкафы

Қуат тарату шкафы электр қуатын орталықтандырылған басқару және тарату үшін қолданылады және автоматты ажыратқыштар, сақтандырғыштар және кернеуден қорғайтын құрылғылар сияқты қорғаныс компоненттерін қамтиды. Байланыс орнындағы қуат тарату шкафы қуат көзінің қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін найзағайдан қорғау, шамадан тыс жүктемеден қорғау және қысқа тұйықталудан қорғау сияқты бірнеше қорғаныс функцияларын қамтуы керек. Шкафтың қатал сыртқы ортаға төтеп беру үшін IP65 қорғаныс рейтингі болуы керек.

3. Бақылау жүйесі

Қашықтан бақылау жүйесі фотоэлектрлік байланыс орнының «көздері» ретінде қызмет етеді, фотоэлектрлік модульдің қуат өндіруі, батарея зарядының деңгейі, инвертор күйі және қоршаған орта температурасы сияқты негізгі параметрлерді нақты уақыт режимінде бақылауға қабілетті. Деректер бақылау орталығына 4G/5G желілері немесе спутниктік байланыс арқылы беріледі, бұл қараусыз жұмыс істеуге және ақаулар туралы ескертулерге мүмкіндік береді. Бақылау жүйесі тарихи деректерді сақтау, дабыл туралы хабарландырулар және қашықтан басқару сияқты функцияларды қамтуы керек.

III. Құрылым және орнату жабдықтары

1. Фотоэлектрлік монтаждау жүйелері

Фотоэлектрлік модульдерді бекіту және қолдау үшін фотоэлектрлік бекіту жүйелері қолданылады; тиісті түрі орнату орнының топографиялық жағдайларына негізделіп таңдалуы керек. Жерге орнатылатын қондырғылар үшін бетон іргетастарды немесе бұрандалы қадаларды пайдалануға болады; шатырға орнатылатын қондырғылар жүк көтергіштігін және гидрооқшаулауды ескеруді талап етеді; көлбеу қондырғылар реттелетін бұрышты бекіту жүйелерін қажет етеді. Бекіту материалдары коррозияға тамаша төзімділікті қамтамасыз ететін ыстықтай батырылған мырышталған болат немесе алюминий қорытпасы болуы керек.

2. Шкафтар мен сөрелер

Байланыс жабдықтары жоғары қорғаныс рейтингісі бар шкафтарға орнатылуы керек. Шкафтар әдетте IP55 немесе IP65 қорғаныс рейтингісіне ие, бұл шаң өткізбейтін, су өткізбейтін және коррозияға төзімді мүмкіндіктерді қамтамасыз етеді. Шкафтардың ішкі бөлігі жылуды тарату үшін жеткілікті кеңістікті ұтымды орналастыруды қажет етеді және жабдықтың тиісті температурада жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін температураны бақылау жүйесімен (желдеткіштер немесе кондиционер) жабдықталуы керек.

3. Кабельдер мен қосқыштар

Фотоэлектрлік жүйелер ультракүлгін сәулелерге, жоғары температураға және төмен температураға төзімді мамандандырылған фотоэлектрлік кабельдерді пайдалануды талап етеді. Байланыс жабдықтарына арналған қуат беру кабельдері электромагниттік кедергілерді азайту үшін қорғалуы керек. Барлық қосқыштар су өткізбейтін және шаң өткізбейтін болуы керек; MC4 қосқыштары сияқты өнеркәсіптік сапалы өнімдер ұсынылады.

IV. Қауіпсіздік және көмекші жабдықтар

1. Найзағайдан қорғау жүйесі

Фотоэлектрлік байланыс орындары әдетте ашық жерлерде орналасқандықтан, найзағайдан қорғау өте маңызды. Найзағай қармақтары мен кернеудің асқын кернеуінен қорғау құрылғылары (SPD) орнатылуы керек және тиісті жерге қосу жүйесі орнатылуы керек. Найзағай кезінде токтың қауіпсіз таралуын қамтамасыз ету үшін жерге қосу кедергісі 10 Ω-дан аз болуы керек.

2. Өрт қауіпсіздігі құралдары

Шкафтардың ішкі бөліктері автоматты өрт сөндіру жүйелерімен (мысалы, гептафторпропан газ жүйелерімен) жабдықталуы керек, ал құрғақ ұнтақты өрт сөндіргіштер сияқты өрт сөндіру жабдықтары жұмыс орнында орналастырылуы керек. Бақылау жүйесі түтін мен температура дабылы функцияларын біріктіруі керек.

3. Қоршаған ортаны бақылау жабдықтары

Жүйенің жұмысына қоршаған орта деректерін қолдауды қамтамасыз ету үшін температура мен ылғалдылық сенсорлары, сондай-ақ желдің жылдамдығы мен бағыты сенсорлары сияқты қоршаған ортаны бақылау жабдықтарын орнатыңыз. Қатаң ауа райы жағдайында жүйе жабдықтың қауіпсіздігін қорғау үшін жұмыс стратегиясын автоматты түрде реттей алады.

V. Конфигурацияның негізгі тармақтары мен ұсыныстары

1. Сыйымдылықты сәйкестендіру принципі

Фотоэлектрлік модульдердің сыйымдылығы, батарея сыйымдылығы және инвертор қуаты ақылға қонымды түрде сәйкес келуі керек. Жалпы алғанда, конфигурация «фотоэлектрлік модуль қуаты: батарея сыйымдылығы: инвертор қуаты = 1:1.2:1.5» қатынасына сәйкес келеді, дегенмен жергілікті күн сәулесінің жағдайларына және байланыс жабдықтарының қуат тұтынуына байланысты нақты түзетулер енгізу қажет.

2. Артықшылықтарды жобалау

Жабдықтың ескіруі және тиімділігінің төмендеуі сияқты факторларды ескере отырып, жүйені жобалау кезінде 20%-30% сыйымдылық резервін сақтау ұсынылады. Контроллерлер мен инверторлар сияқты маңызды жабдықтар үшін N+1 резервтік конфигурациясы ұсынылады.

3. Техникалық қызмет көрсету ыңғайлылығы

Жабдықтың орналасуы техникалық қызмет көрсету мен жөндеуді жеңілдетуі керек, сонымен қатар жеткілікті пайдалану кеңістігі болуы керек. Батарея банктерін оңай ауыстыру үшін жақсы желдетілетін орындарға орнату керек. Бақылау жүйесі ақаулықтарды диагностикалауды жеңілдету үшін жабдықтың күйі туралы егжей-тегжейлі ақпарат беруі керек.

4. Шығын-пайда талдауы

Жабдықты таңдаған кезде бастапқы инвестиция, пайдалану және жөндеу шығындары және қызмет көрсету мерзімі сияқты факторларды жан-жақты ескеру қажет. Жоғары сапалы жабдық бастапқы инвестицияны көп қажет етсе де, ұзақ мерзімді перспективада меншіктің жалпы құнын (TCO) төмендетуі мүмкін.

Фотоэлектрлік байланыс алаңдарын салу - бұл нақты қолдану сценарийлеріне негізделген тиісті жабдық конфигурацияларын таңдауды талап ететін жүйелі инженерлік жоба. Ғылыми негізделген құрылыс жоспарын әзірлеу үшін жобаны іске асыру алдында учаскелерді егжей-тегжейлі зерттеу және жүктеме талдауларын жүргізу ұсынылады. Сонымен қатар, байланыс алаңдарының ұзақ мерзімді тұрақты жұмысын қамтамасыз ету үшін жабдықтарды үнемі тексеру және техникалық қызмет көрсету арқылы кешенді пайдалану және техникалық қызмет көрсетуді басқару жүйесін құру қажет. Фотоэлектрлік технологияның үздіксіз дамуымен және шығындардың үнемі төмендеуімен фотоэлектрлік байланыс алаңдары шалғай аудандар үшін сенімді байланыс қамтуын қамтамасыз ете отырып, көптеген салаларда маңызды рөл атқара береді.