יישום תחנות מזג אוויר משולבות בתחנות כוח פוטו-וולטאיות: מהפכה שיטתית מאיסוף נתונים לקבלת החלטות חכמה

מבוא: "המוח המטאורולוגי החכם" של תחנות כוח פוטו-וולטאיות

עם הפיתוח בקנה מידה גדול של תחנות כוח פוטו-וולטאיות, מורכבות התרחישים ועידון הפעילות, חיישנים מטאורולוגיים מבוזרים ועצמאיים מסורתיים הפכו קשים לעמוד בדרישות של תחנות כוח מודרניות לעקביות נתונים, אמינות מערכת וקבלת החלטות חכמה. תחנות מזג אוויר משולבות צצו כפי שדרש ה"טיימס". הן אינן רק אוסף פשוט של חיישנים מרובים, אלא, באמצעות תכנון משולב, פלטפורמת נתונים מאוחדת ושילוב עמוק של אלגוריתמים, הן בונות "מוח מזג אוויר חכם" לתפיסה ותגובה חכמה של תחנת הכוח כולה, והופכות לתשתית הליבה לטרנספורמציה דיגיטלית וחכמה של תחנות כוח פוטו-וולטאיות.

א. מושג ליבה: מנתונים בדידים לבינה מתכנסת
פריצת הדרך המרכזית של תחנת מזג האוויר המשולבת טמונה בהשגת שדרוג בלולאה סגורה של "תפיסה - שידור - קבלת החלטות":
שילוב פיזי: חיישנים מרכזיים כגון קרינת שמש כוללת, קרינה ישירה, קרינה מפוזרת, טמפרטורת לוח אחורי של רכיבים, טמפרטורה ולחות סביבתית, מהירות וכיוון הרוח, לחץ אטמוספרי ומשקעים משולבים היטב במגדל חזק שעבר אופטימיזציה לאווירודינמיקה ותרמודינמיקה. זה מבטל את שגיאת הייצוג המרחבית של נתונים הנגרמת על ידי פריסה מרובת אתרים, ומבטיח שכל הפרמטרים המטאורולוגיים מקורם "מאותה נקודה ואותו רגע", ומניח את היסודות למידול מדויק.
מיזוג נתונים: אספן הנתונים המובנה בעל הביצועים הגבוהים מסנכרן, סטנדרטיזציה ומבצע בקרת איכות ראשונית על נתונים מרובי מקורות מבחינת זמן, ומעלה אותם לענן או למרכז הנתונים המקומי באמצעות פרוטוקול תקשורת מאוחד (כגון 4G/5G, סיב אופטי), ויוצר "קוביית נתונים מטאורולוגית" איכותית ובעלת זמן גבוה.
ליבה חכמה: שילוב יכולות מחשוב קצה מאפשר להפעיל אלגוריתמים בסיסיים ישירות בקצה התחנה, כגון חישוב בזמן אמת של קרינה מישורית (POA), הספק תיאורטי של מודולים פוטו-וולטאיים, זיהוי מצב מזג אוויר (שמשי/מעונן/גשום) וכו', תוך השגת טרנספורמציה מיידית מ"נתונים גולמיים" ל"מידע זמין".

II. הרכב המערכת וחדשנות טכנולוגית
1. אשכול חיישנים משולב
ערכת ניטור קרינה: היא מאמצת מדי קרינה אופטימליים ספקטרלית בפס מלא באותה רמה (כגון ISO 9060:2018 Class A) ומדי קרינה ישירים למעקב יומי כדי להבטיח נתוני קרינה מדויקים וניתנים להשוואה. דגמים מתקדמים מסוימים משולבים עם מצלמות שמיים מלאות כדי ללכוד את מסלולי התנועה בזמן אמת של עננים.
תפיסה סביבתית רב-ממדית: מד רוח קולי ודיוק גבוה ושבשבת רוח (ללא חלקים נעים ותחזוקה מועטה), חיישן טמפרטורה עמיד בפלטינה, חיישן לחות ומשקעים קיבולי, כולם חוזקו בתכנון עבור סביבות פוטו-וולטאיות (כגון שדות אלקטרומגנטיים חזקים ואבק רב).
מדידה ישירה של מצב הרכיבים: מדידה ישירה של טמפרטורת השכבה האחורית של מודולים פוטו-וולטאיים מייצגים היא הבסיס הישיר ביותר לתיקון אובדן טמפרטורה ולהערכת תנאי פיזור חום.

2. יחידת רכישת נתונים חכמה ומחשוב קצה
הוא כולל איסוף סינכרוני רב-ערוצי, אחסון מקומי בעל קיבולת גדולה ופונקציות חידוש נקודות עצירה.
הוא מצויד במודל אלגוריתם ייעודי לתעשיית הפוטו-וולטאית, שיכול לחשב את ערך הייחוס התיאורטי של יחס ההספק והביצועים (PR) של תחנת הכוח בזמן אמת, וליצור חיזוי הספק ראשוני ואזעקה חריגה.

3. אספקת חשמל אמינה ומערכת ערבות תקשורת
פתרון אספקת החשמל מחוץ לרשת של "פוטו-וולטאי + אחסון אנרגיה" אומץ כדי להבטיח פעולה רצופה של 7 שעות ביממה, 24 שעות ביממה.
תמיכה בתקשורת כפולה יתירה כדי להבטיח העברת נתונים יציבה במזג אוויר גרוע.

ג. תרחישי יישום מרכזיים ויצירת ערך
זרימת הנתונים של תחנת מזג האוויר המשולבת משולבת עמוק בכל קישור תפעולי של תחנת הכוח הפוטו-וולטאית, ויוצרת ערך רב-ממדי:
חיזוי מדויק ואופטימיזציה של עסקאות של קיבולת ייצור חשמל
תמיכה בחיזוי רב-תחומי: הנתונים האיכותיים והעקביים המסופקים הם הקלט החשוב ביותר לתיקון לוקליזציה של מודלים של חיזוי מזג אוויר מספרי (NWP) ומודלים של חיזוי למידת מכונה. הם יכולים לשפר משמעותית את דיוק חיזוי החשמל לטווח קצר (משעה ועד יום קדימה) וטווחים קצרים במיוחד (0-4 שעות), להפחית את הקנסות על הערכת רשת האנרגיה הנגרמים מסטיות חיזוי, ולספק בסיס קבלת החלטות מרכזי למסחר נקודתי בשוק החשמל.
ערך המקרה: לאחר פריסת תחנת מזג אוויר משולבת בתחנת כוח הררית גדולה במחוז שאנשי, דיוק התחזית ליום מראש עלה ליותר מ-93%, ועלות ההערכה השנתית פחתה ביותר ממיליון יואן.

2. בדיקת ביצועים מעמיקה ותפעול ותחזוקה מדויקים של תחנות כוח
ניתוח ביצועים משופר (PR): בהתבסס על נתוני קרינת ה-POA הנמדדים וטמפרטורת הלוח האחורי, ניתן לבצע חישובי ערך PR יומיים וחודשיים וניתוחי מגמות עבור התחנה כולה, כל תת-מערך וכל יחידת ממיר, תוך זיהוי מהיר של הפסדי ביצועים הנגרמים כתוצאה מהנחתה של רכיבים, חסימה, לכלוך ותקלות חשמליות.
הנחיות תפעול ותחזוקה חכמות: על ידי שילוב מודלים של גשם, מהירות רוח והצטברות אבק (באמצעות ניתוח ניכוי קרינה), מנוסחת באופן דינמי תוכנית הניקוי הכלכלית האופטימלית. בהתבסס על נתוני טמפרטורה ומהירות רוח, מתבצע אופטימיזציה של פיזור החום ומצב הפעולה של הממיר.
התרעה מוקדמת ואבחון תקלות: השוואה בזמן אמת של ההבדלים בין ייצור חשמל תיאורטי לייצור חשמל בפועל, והתרעה מוקדמת על אנומליות ברמת המחרוזת (כגון נקודות חמות, תקלות חיווט).

3. אבטחת נכסים וניהול סיכונים
הגנה חכמה מפני מזג אוויר קיצוני: ניטור בזמן אמת של רוחות חזקות (הפעלת מצב נגד רוח של הגשש), גשם כבד (הפעלת מערכת הניקוז), שלג כבד (התרעה מפני עומסי רכיבים), סופות רעמים (הכנות מראש להגנה מפני ברקים) וכו', תוך השגת שינוי מ"תגובה פסיבית" ל"הגנה אקטיבית".
הערכת ביטוח ונכסים: לספק רישומים מטאורולוגיים וסביבתיים מוסמכים, רציפים ובלתי ניתנים לשינוי, המציעים ראיות נתונים אמינות לעסקאות בנכסי תחנות כוח, תביעות ביטוח והערכת נזקים מאסון.

4. תמיכה בפעולה יעילה של מודולים דו-פאציאליים ומערכות מעקב
עבור תחנות כוח המשתמשות במודולים דו-פאציאליים, תחנת מזג האוויר המשולבת יכולה לא רק למדוד את הקרינה הקדמית, אלא שגם נתוני הקרינה המפוזרת ונתוני החזרת הקרקע שלה הם קריטיים להערכת רווח ייצור החשמל בצד האחורי.
ספק את נתוני המיקום והקרינה המדויקים ביותר של השמש עבור מערכות מעקב אופקיות בעלות ציר יחיד ואלכסוני בעלות ציר יחיד, השג אופטימיזציה דינמית של זוויות מעקב ומקסם את לכידת האנרגיה.

IV. מגמות פיתוח: ממערכות ניטור למנוע הליבה של תאומים דיגיטליים בתחנות כוח
בעתיד, תחנות מזג אוויר משולבות יתפתחו לרמה גבוהה יותר של אינטליגנציה ואינטגרציה מערכתית:
1. אינטגרציה עמוקה של בינה מלאכותית: על ידי מינוף שבבי בינה מלאכותית מובנים, מושגת חיזוי תנועת ענן המבוסס על זיהוי תמונה ולמידה עצמית ואופטימיזציה של מודלים לחיזוי קרינה והספק המבוססים על נתונים היסטוריים.
2. צמתים מרכזיים של התאום הדיגיטלי: כ"חיישן הסביבתי" המדויק ביותר בין תחנת הכוח הפיזית לתחנת הכוח הווירטואלית הדיגיטלית, נתונים בזמן אמת הם הקלט המרכזי המניע את הסימולציה, הניכוי והאופטימיזציה של מודל התאום הדיגיטלי, ומשיגים חזרה ואופטימיזציה של אסטרטגיה במרחב הווירטואלי.
3. השתתפות באינטראקציה עם הרשת: כ"מסוף חישה" של תחנת הכוח הווירטואלית המצטברת (VPP), הוא מספק חיזוי מהיר ואמין של קיבולת הרגולציה של תחנת הכוח עבור הרשת, ותומך בשירותי עזר כגון ויסות תדרים וקיצוץ שיא עבור הרשת.

מסקנה: רק באמצעות תפיסה מדויקת ניתן להתקדם עם האור
היישום של תחנות מזג אוויר משולבות מסמן כניסה של שלב חדש בתפעול תחנות כוח פוטו-וולטאיות, המאופיין ב"תפיסה מדויקת בכל התחומים, שילוב נתונים עמוק וקבלת החלטות שיתופית חכמה". הוא מפשט את המורכבות, הופך את הפרמטרים המטאורולוגיים המורכבים להוראות ברורות המניעות את הפעולה הבטוחה, היעילה והחכמה של תחנת הכוח. כיום, עם שוויון מלא של אנרגיה פוטו-וולטאית ותחרות עזה יותר ויותר, השקעה ב"מוח מטאורולוגי חכם" שכזה אינה עוד רק אפשרות טכנית להגדלת הכנסות ייצור החשמל; זוהי גם מתווה אסטרטגי להבטחת אבטחת הנכסים, שיפור התחרותיות הליבה של תחנות כוח, והתמודדות עם הפיתוח העתידי של אינטרנט האנרגיה. זה מאפשר לתחנות כוח פוטו-וולטאיות להחזיק באמת ביכולת הייצור המודרנית של "הכרת התזמון, התבוננות בפרטים ואופטימיזציה של הפעולה", ולהתקדם בהתמדה וברחבי הדרך של ניצול אנרגיית האור.

למידע נוסף על תחנות מזג אוויר,

אנא צרו קשר עם Honde Technology Co., LTD.

וואטסאפ: 86-15210548582+

Email: info@hondetech.com

אתר החברה:www.hondetechco.com