電子發燒友網報道(文/黃山明)盡管當前我國在通信網絡的覆蓋已經走到了全球前列,但由于幅員遼闊,總有大片區域仍未得到網絡的覆蓋。尤其是陽光充足或者氣流強勁的戈壁、沙灘等適合光伏、風電的區域。
由于需要遠程控制以及接收重要數據,如果通過架設光纖網絡,那么將耗資巨大,且后期維護較為困難。因此如今通過衛星通信的方式,來實現對偏遠地區儲能遠程控制偏遠地區儲能遠程控制已經成為了一種趨勢。
衛星控制儲能設備
在過去,如何進行儲能的大規模遠程控制一直是個難題,基本上過去都是通過鋪設光纖網絡來實現。但這種方式在選址上有所局限,如果距離太遠,鋪設成本過高。
不過隨著國內衛星星鏈計劃的發展,通過衛星通信來進行信息傳輸與控制成為可能。例如國內的G60星鏈計劃以及中國星網公司的“GW星座”計劃,以及鴻擎科技打造的“Honghu-3星座計劃”,都將發射超過萬顆衛星上空。有望在2027年初步具備服務能力。
因此可以在儲能系統中部署傳感器,如電壓、電流、溫度傳感器等,實時采集儲能設備的運行數據。這些數據通過衛星網絡通信鏈路傳輸到監控中心。操作人員可以遠程監控儲能系統的狀態,及時發現異常情況,并進行遠程控制和管理。
同時還可以在儲能設備中內置邊緣計算芯片,該芯片可以對采集到的電壓、電流、溫度等參數進行本地的AI壓縮,例如小波變換,能夠將數據量降低80%以上,以適配衛星通信的帶寬限制。
加入邊緣計算芯片后,還可以預設一些策略,例如充放電的閾值、離網切換的邏輯等,在通信中斷時自主控制儲能系統,避免依賴云端。通信恢復后,再自動同步離線期間的控制日志與數據至云端,確保數據完整性。
在通信協議上,可以采用自定義二進制協議,例如通過CBOR來替代傳統的Modbus,單條短報文可傳輸50+個參數,支持心跳包機制保障鏈路存活。同時將分為緊急告警、關鍵參數、常規數據,優先傳輸高優先級信息。
通過衛星通信,不僅能夠實現遠程監控以及遠程的智能調度,還能夠實現應急通信,比如當公共網絡中斷是,可以通過儲能系統中衛星通信的短報文作為保底通信手段,在地震、臺風等災區,通過衛星通信快速恢復儲能電站監控,保障應急供電。
實際應用場景中,例如青海海西州一些光伏電站中,沒有4G/5G網絡覆蓋,而儲能一體柜集成北斗終端,每日通過短報文上報SOC、充放電量等數據,監控中心遠程調整充放電策略,提升棄光消納率15%。
此外,在中緬油氣管道沿線的儲能系統,需要跨境監控。通過基于北斗國際短報文服務,實現跨國數據傳輸,支持多語言指令交互,保障能源走廊穩定運行。
儲能衛星通信的方案與挑戰
或許有人會質疑,目前衛星通信仍處于發展初期,成本會較為昂貴。的確,當前衛星SoC芯片及配套天線、模組的硬件成本目前仍高于傳統蜂窩通信設備,比如移遠通信的衛星模組需要進行定制化設計,成本不低。并且衛星通信需向運營商購買數據傳輸服務,按流量或訂閱模式計費,初期可能高于地面網絡。
另外從設備成本來看,儲能設備中集成北斗、星鏈等衛星通信終端,以華大北斗HD8040為例,當前模塊成本約800-2000元,當然以后如果規模化有望降至500元以內。
這還沒有加上邊緣計算費用以及衛星通信自費等,預計初期部署成本在包含模塊、網關的情況下約為2萬-5萬元,長期的維護成本在每年越1000-3000元/臺。
不過單顆低軌衛星可覆蓋數百萬平方公里,偏遠地區無需建設基站,節省基礎設施投資,而地面網絡的覆蓋成本約為衛星方案的10倍以上。
并且傳統方案依賴人工巡檢或臨時搭建通信基站,人力成本高且響應延遲大,比如一些偏遠電站每月巡檢的費用超萬元。而衛星可以減少90%以上人工巡檢頻率,通過遠程故障診斷和維護降低綜合成本。
隨著衛星星座(如星鏈、中國低軌星座)的密集部署和芯片量產,衛星通信模組價格有望下降30%-50%。比如紫光展銳的V8821芯片已通過集成化設計降低單位成本,而電科芯片的高低軌一體化衛星寬帶通信芯片也在近期完成流片,未來隨著更多相關的衛星通信芯片的推出,其成本也將不斷下降。
未來低軌衛星規模化后,通信資費可能下降50%以上,延遲降至50ms內,而邊緣計算芯片集成衛星基帶功能,比如聯發科MT6895S,單芯片成本有望降至800元以內。此外,中國“東數西算”工程對偏遠地區儲能項目給予補貼,覆蓋衛星通信設備成本的30%-50%。
隨著技術進步與規模化應用,衛星通信在儲能領域的成本將逐步下降,預計到2030年,衛星模塊成本可降至300元以下,通信資費降低70%,成為偏遠地區儲能監控的主流方案之一。
實際應用中,以青海海西光伏電站為例,初期采用衛星方案投資增加15%,但避免了光纖鋪設成本(預估節省80萬元),通過遠程優化調度提升棄光消納率15%,2年內收回成本。
四川雅安地震中,衛星通信保障儲能車調度,相比臨時架設基站節省70%成本(約200萬元),且響應速度提升3倍。
據北方天空研究所預測,中國衛星物聯網市場未來十年年復合增長率超10%,儲能監控作為核心細分領域,有望占據20%以上份額,帶動萬億級產業鏈。到2030年,全球偏遠地區儲能監控的衛星通信需求預計達50億美元,主要增長來自亞太與非洲市場。
小結
通過衛星通信技術實現儲能系統無網絡覆蓋區域的監控與調度,初期成本較高但長期具備經濟性,尤其在偏遠地區規模化應用中優勢顯著。隨著衛星星座建設加速、芯片成本下降及政策支持,該技術將廣泛應用于工商業儲能、離網微電網等場景,市場前景廣闊。
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