مقدمه: وقتی نور خورشید به یک «متغیر» تبدیل میشود
هسته اصلی تولید برق فتوولتائیک، تبدیل انرژی تابشی خورشید به انرژی الکتریکی است و توان خروجی آن به طور مستقیم و در لحظه تحت تأثیر پارامترهای هواشناسی متعددی مانند تابش خورشید، دمای محیط، سرعت و جهت باد، رطوبت جو و بارندگی قرار دارد. این پارامترها دیگر صرفاً ارقامی در گزارشهای هواشناسی نیستند، بلکه «متغیرهای تولید» کلیدی هستند که مستقیماً بر راندمان تولید برق نیروگاهها، ایمنی تجهیزات و بازده سرمایهگذاری تأثیر میگذارند. بنابراین، ایستگاه هواشناسی خودکار (AWS) از یک ابزار تحقیقاتی علمی به یک «عصب حسی» ضروری و «سنگ بنای تصمیمگیری» برای نیروگاههای فتوولتائیک مدرن تبدیل شده است.
I. همبستگی چند بعدی بین پارامترهای پایش هسته و راندمان نیروگاه
ایستگاه هواشناسی خودکار اختصاصی برای نیروگاههای فتوولتائیک، یک سیستم نظارتی بسیار سفارشی ایجاد کرده است و هر قطعه از دادهها عمیقاً به عملکرد نیروگاه وابسته است:
پایش تابش خورشیدی ("اندازهگیری منبع" برای تولید برق)
تابش کل (GHI): این پارامتر مستقیماً انرژی کلی دریافتی توسط ماژولهای فتوولتائیک را تعیین میکند و مهمترین ورودی برای پیشبینی تولید برق است.
تابش مستقیم (DNI) و تابش پراکنده (DHI): برای آرایههای فتوولتائیک که از براکتهای ردیابی یا ماژولهای دوطرفه خاص استفاده میکنند، این دادهها برای بهینهسازی استراتژیهای ردیابی و ارزیابی دقیق افزایش تولید توان از پشت بسیار مهم هستند.
ارزش کاربردی: دادههای معیار غیرقابل جایگزینی را برای سنجش عملکرد تولید برق (محاسبه مقدار PR)، پیشبینی کوتاهمدت تولید برق و تشخیص بهرهوری انرژی نیروگاه فراهم میکند.
۲. دمای محیط و دمای صفحه پشتی قطعه ("ضریب دمایی" راندمان)
دمای محیط: این دما بر ریزاقلیم و نیازهای خنککننده نیروگاه تأثیر میگذارد.
دمای صفحه پشتی ماژول: توان خروجی ماژولهای فتوولتائیک با افزایش دما کاهش مییابد (معمولاً -0.3% تا -0.5%/℃). نظارت بلادرنگ بر دمای صفحه پشتی میتواند به طور دقیق توان خروجی مورد انتظار را اصلاح کرده و اتلاف گرمای غیرطبیعی اجزا یا خطرات احتمالی نقاط داغ را شناسایی کند.
۳. سرعت و جهت باد ("شمشیر دو لبه" ایمنی و سرمایش
ایمنی سازه: بادهای شدید لحظهای (مانند بادهایی که بیش از ۲۵ متر بر ثانیه هستند) آزمون نهایی برای طراحی بار مکانیکی سازهها و ماژولهای نگهدارنده فتوولتائیک محسوب میشوند. هشدارهای سرعت باد در زمان واقعی میتوانند سیستم امنیتی را فعال کنند و در صورت لزوم، حالت محافظت در برابر باد ردیاب تک محوره را فعال کنند (مانند "موقعیت طوفان").
خنکسازی طبیعی: سرعت باد مناسب به کاهش دمای عملیاتی اجزا کمک میکند و به طور غیرمستقیم راندمان تولید برق را افزایش میدهد. از این دادهها برای تجزیه و تحلیل اثر خنکسازی هوا و بهینهسازی چیدمان و فاصلهگذاری آرایهها استفاده میشود.
۴. رطوبت نسبی و بارندگی («سیگنالهای هشدار» برای بهرهبرداری و نگهداری و خطاها)
رطوبت بالا: ممکن است باعث ایجاد اثرات PID (تضعیف ناشی از پتانسیل) شود، خوردگی تجهیزات را تسریع کند و بر عملکرد عایق تأثیر بگذارد.
بارش: دادههای بارندگی میتوانند برای همبستگی و تجزیه و تحلیل اثر پاکسازی طبیعی اجزا (افزایش موقت در تولید برق) و هدایت برنامهریزی بهترین چرخه پاکسازی استفاده شوند. هشدارهای باران شدید مستقیماً با واکنش سیستمهای کنترل سیل و زهکشی مرتبط هستند.
۵. فشار اتمسفر و سایر پارامترها («عوامل کمکی» اصلاحشده)
این برای تصحیح دادههای تابش با دقت بالاتر و تجزیه و تحلیل در سطح تحقیق استفاده میشود.
دوم. سناریوهای برنامههای هوشمند مبتنی بر داده
جریان دادههای ایستگاه هواشناسی خودکار، از طریق جمعآوریکننده دادهها و شبکه ارتباطی، به سیستم پایش و جمعآوری دادهها (SCADA) و سیستم پیشبینی توان نیروگاه فتوولتائیک جریان مییابد و منجر به کاربردهای هوشمند متعددی میشود:
۱. پیشبینی دقیق تولید برق و توزیع برق شبکه
پیشبینی کوتاهمدت (ساعتی/روز قبل): با ترکیب تابش لحظهای، نقشههای ابری و پیشبینیهای عددی آب و هوا (NWP)، این روش به عنوان مبنای اصلی برای بخشهای دیسپاچینگ شبکه برق عمل میکند تا نوسانات توان فتوولتائیک را متعادل کرده و پایداری شبکه برق را تضمین کند. دقت پیشبینی مستقیماً با درآمد ارزیابی نیروگاه و استراتژی معاملاتی بازار مرتبط است.
پیشبینی فوق کوتاهمدت (در سطح دقیقه): عمدتاً مبتنی بر نظارت بر تغییرات ناگهانی تابش در زمان واقعی (مانند عبور ابر) است و برای پاسخ سریع AGC (کنترل خودکار تولید) در نیروگاهها و خروجی روان برق استفاده میشود.
۲. تشخیص عمیق عملکرد نیروگاه و بهینهسازی بهرهبرداری و نگهداری
تحلیل نسبت عملکرد (PR): بر اساس دادههای اندازهگیری شده تابش و دمای اجزا، تولید توان نظری را محاسبه کرده و آن را با تولید توان واقعی مقایسه کنید. کاهش طولانی مدت در مقادیر PR ممکن است نشاندهنده پوسیدگی اجزا، لکهها، انسدادها یا خطاهای الکتریکی باشد.
استراتژی هوشمند نظافت: با تجزیه و تحلیل جامع بارندگی، تجمع گرد و غبار (که میتوان به طور غیرمستقیم از طریق تضعیف تابش استنباط کرد)، سرعت باد (گرد و غبار) و هزینههای تلفات تولید برق، یک طرح نظافت بهینه از نظر اقتصادی به صورت پویا ایجاد میشود.
هشدار سلامت تجهیزات: با مقایسه تفاوتهای تولید برق زیرآرایههای مختلف تحت شرایط آب و هوایی یکسان، میتوان به سرعت عیبهای موجود در جعبههای کمباین، اینورترها یا سطوح رشته را پیدا کرد.
۳. امنیت داراییها و مدیریت ریسک
هشدار آب و هوای نامساعد: آستانههایی را برای بادهای شدید، باران شدید، برف سنگین، دمای بسیار بالا و غیره تعیین کنید تا هشدارهای خودکار فعال شوند و پرسنل بهرهبرداری و نگهداری را راهنمایی کنید تا اقدامات حفاظتی مانند سفت کردن، تقویت، تخلیه یا تنظیم حالت بهرهبرداری را از قبل انجام دهند.
ارزیابی بیمه و دارایی: ارائه سوابق دادههای هواشناسی عینی و مداوم برای ارائه شواهد قابل اعتماد شخص ثالث برای ارزیابی خسارات ناشی از بلایای طبیعی، مطالبات بیمه و معاملات دارایی نیروگاه.
III. یکپارچهسازی سیستمها و روندهای فناوری
ایستگاههای هواشناسی فتوولتائیک مدرن به سمت یکپارچهسازی بالاتر، قابلیت اطمینان بیشتر و هوشمندی در حال توسعه هستند.
طراحی یکپارچه: حسگر تشعشع، دماسنج و رطوبتسنج، بادسنج، جمعآوریکننده دادهها و منبع تغذیه (پنل خورشیدی + باتری) در یک سیستم دکل پایدار و مقاوم در برابر خوردگی ادغام شدهاند که امکان استقرار سریع و عملیات بدون نیاز به تعمیر و نگهداری را فراهم میکند.
۲. دقت بالا و قابلیت اطمینان بالا: این حسگر به استاندارد سطح دوم یا حتی سطح اول نزدیک میشود و دارای عملکردهای خودآزمایی و خودکالیبراسیون است تا دقت و پایداری دادهها در درازمدت تضمین شود.
۳. ادغام محاسبات لبه و هوش مصنوعی: انجام پردازش اولیه دادهها و تشخیص ناهنجاری در انتهای ایستگاه برای کاهش بار انتقال دادهها. با ادغام فناوری تشخیص تصویر هوش مصنوعی و استفاده از یک تصویربردار تمام آسمان برای کمک به شناسایی انواع ابرها و حجم ابرها، دقت پیشبینیهای فوق کوتاهمدت بیشتر افزایش مییابد.
۴. دوقلوی دیجیتال و نیروگاه مجازی: دادههای ایستگاه هواشناسی، به عنوان ورودی دقیق از دنیای فیزیکی، مدل دوقلوی دیجیتال نیروگاه فتوولتائیک را برای انجام شبیهسازی تولید برق، پیشبینی خطا و بهینهسازی استراتژی بهرهبرداری و نگهداری در فضای مجازی هدایت میکند.
چهارم. موارد کاربرد و کمیسازی ارزش
یک نیروگاه فتوولتائیک ۱۰۰ مگاواتی واقع در یک منطقه کوهستانی پیچیده، پس از استقرار یک شبکه پایش هواشناسی میکرو شامل شش ایستگاه فرعی، به دستاوردهای زیر دست یافته است:
دقت پیشبینی توان کوتاهمدت تقریباً 5٪ بهبود یافته است، که به طور قابل توجهی هزینههای ارزیابی شبکه را کاهش میدهد.
از طریق نظافت هوشمند بر اساس دادههای هواشناسی، هزینه نظافت سالانه ۱۵٪ کاهش مییابد، در حالی که اتلاف انرژی ناشی از لکهها بیش از ۲٪ کاهش مییابد.
در طول هوای همرفتی شدید، حالت بادشکن دو ساعت قبل بر اساس هشدار باد شدید فعال شد که از آسیب احتمالی به تکیهگاه جلوگیری کرد. تخمین زده میشود که خسارت چندین میلیون یوان کاهش یافته است.
نتیجهگیری: از «تکیه بر طبیعت برای امرار معاش» تا «عمل مطابق با طبیعت»
استفاده از ایستگاههای هواشناسی خودکار، نشاندهندهی تغییر در عملکرد نیروگاههای فتوولتائیک از تکیه بر تجربه و مدیریت گسترده به دوران جدیدی از مدیریت علمی، دقیق و هوشمند مبتنی بر دادهها است. این امر نیروگاههای فتوولتائیک را قادر میسازد تا نه تنها نور خورشید را "ببینند" بلکه آب و هوا را "درک" کنند و در نتیجه ارزش هر پرتو نور خورشید را به حداکثر برسانند و درآمد تولید برق و امنیت داراییها را در کل چرخه عمر افزایش دهند. با تبدیل شدن انرژی فتوولتائیک به نیروی اصلی در گذار جهانی انرژی، جایگاه استراتژیک ایستگاه هواشناسی خودکار، که به عنوان "چشم هوشمند" آن عمل میکند، به طور فزایندهای برجسته خواهد شد.
برای اطلاعات بیشتر در مورد ایستگاه هواشناسی،
لطفا با شرکت فناوری هونده تماس بگیرید.
واتساپ: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
وبسایت شرکت:www.hondetechco.com
زمان ارسال: ۱۷ دسامبر ۲۰۲۵