В процессе превращения фотоэлектрической энергетики в основной источник энергии, ее присущая ей прерывистость и нестабильность становятся главной проблемой для энергоснабжения и доходов электростанций. Ключевым фактором этой проблемы является постоянно меняющаяся облачность. Традиционные метеорологические прогнозы и измерители суммарного излучения с трудом позволяют отслеживать образование, рассеивание и движение облаков на уровне минут. По этой причине компания HONDE разработала высокоточную систему мониторинга облачности «Cloud Catcher», специально предназначенную для фотоэлектрических электростанций. Эта система, расшифровывая облачность в реальном времени и количественно, становится «информационным центром» для повышения точности прогнозирования выработки электроэнергии на электростанциях, оптимизации графиков эксплуатации и технического обслуживания, а также максимизации доходов от производства электроэнергии.
I. Основные ценности: от «пассивного принятия колебаний» к «активному прогнозированию изменений»
Облака являются основным фактором, вызывающим резкие колебания выходной мощности фотоэлектрических электростанций (широко известный как «эффект облачной тени»). Основная задача системы мониторинга объема облаков HONDE — предоставить электростанциям важнейшие возможности сверхкраткосрочного (на следующие 5-30 минут) прогнозирования, ценность которых охватывает три аспекта: выработку электроэнергии, электросети и рынок.
1. Для самой электростанции: Точное прогнозирование внезапных скачков или падений напряжения, обеспечивающее критически важное время для подготовки к зарядке и разрядке внутренней системы хранения энергии, а также для запуска и остановки оборудования, что снижает износ оборудования и потери при выработке электроэнергии.
2. Для диспетчеризации энергосистемы: Предоставление высокоточных данных прогнозирования выработки электроэнергии на сверхкраткосрочный период, чтобы помочь энергосистеме балансировать мощность в режиме реального времени, снизить нагрузку на регулирование частоты, вызванную колебаниями фотоэлектрической энергии, и повысить способность энергосистемы принимать и обеспечивать безопасность возобновляемых источников энергии.
3. Для рынка электроэнергии: При участии в спотовом рынке или рынке вспомогательных услуг более точные прогнозы означают меньшие штрафы за искажение прогнозов и более эффективные стратегии котировок, что напрямую приводит к более высокой доходности сделок.
II. Технический принцип: «Всевидящее око» неба
Система мониторинга облачности HONDE — это не просто метеорологическое устройство, а система визуализации неба, основанная на передовых оптических технологиях и технологиях анализа изображений.
Двухканальное панорамное сканирование: система обычно состоит из полнокадрового сканера и солнечного трекера с широкоугольным объективом. Сканер непрерывно снимает изображения облаков всего неба под углом 180°, в то время как солнечный трекер точно фокусируется на области вокруг солнца для мониторинга тонких или фрагментированных облаков, которые могут создавать препятствия.
Интеллектуальный алгоритм распознавания изображений: оснащенный разработанным компанией HONDE алгоритмом искусственного интеллекта, он проводит анализ полученных изображений неба в режиме реального времени.
Количественная оценка облачности: точный расчет общего объема облаков и толщины облачного слоя (оптической толщины).
Векторизация движения облаков: на основе непрерывного анализа изображений рассчитываются скорость, направление и траектория движения облачного слоя.
Классификация и идентификация облаков: Различайте различные типы облаков, такие как кучевые, слоисто-кучевые и перистые облака. Их светопропускание и характер движения различаются, а также их влияние на выработку электроэнергии также различно.
III. Стратегии применения в контексте всей системы фотоэлектрических электростанций
Основной входной параметр для сверхкраткосрочного прогнозирования энергопотребления.
Применение: Система объединяет данные о облачном покрове, скорости и направлении облаков в реальном времени с численными прогнозами погоды, географическими координатами электростанций и моделями компоновки компонентов.
Результат: Прокрутите вниз, чтобы сгенерировать диаграмму последовательности «теней от облаков», которые могут наблюдаться на электростанции в течение следующих 5-30 минут, точно предсказывая, когда каждое облако заблокирует какую часть массива и насколько снизится мощность.
Преимущество: Снижение среднеквадратичной ошибки сверхкраткосрочных прогнозов на 30–50%, что обеспечивает ценное время для принятия решений по диспетчеризации энергосистемы.
2. Оптимизация эксплуатации, технического обслуживания и управления активами крупных электростанций.
Интеллектуальное наведение при инспекции: при обнаружении того, что определенная область электростанции будет длительное время покрыта плотной облачностью, дроны могут быть автоматически направлены на место или организован выезд персонала для проведения инспекции или очистки, что позволит максимально эффективно использовать периоды низкой нагрузки на электростанцию и повысить эффективность эксплуатации и технического обслуживания.
Помощь в диагностике производительности: В ясные и безоблачные часы электростанция должна находиться в состоянии теоретической максимальной выходной мощности. Если фактическая выходная мощность в это время не соответствует теоретическому значению, можно быстро исключить влияние погодных условий, выявить неисправности оборудования и повысить эффективность диагностики.
3. Поддержка скоординированной работы нескольких сценариев "фотоэлектрическая система +".
Синергия фотоэлектрических систем и систем хранения энергии: в проектах «фотоэлектрические системы + системы хранения энергии» система служит «глазами» для интеллектуального управления системой хранения энергии. При прогнозируемом заранее падении мощности система хранения энергии может получить команду на предварительную разрядку для «заполнения дефицита». При прогнозируемом внезапном увеличении мощности система хранения энергии может получить команду на подготовку к зарядке, чтобы предотвратить остаточный свет и сгладить общую выходную мощность электростанции.
Взаимодополняемость различных источников энергии: в интегрированной базе ветровой, солнечной, гидроэнергетики и систем хранения энергии точное прогнозирование выработки фотоэлектрической энергии является ценным входным параметром для скоординированного и оптимизированного алгоритма диспетчеризации в рамках взаимодополняемости различных источников энергии.
IV. Технические преимущества системы HONDE
Высокое пространственно-временное разрешение: частота дискретизации может достигать нескольких раз в минуту, а пространственное разрешение позволяет идентифицировать небольшие участки фрагментированных облаков, обеспечивая возможность фиксации быстро меняющихся облачных условий.
Высокая адаптивность к окружающей среде: оборудование оснащено функциями автоматического размораживания, удаления конденсата и пылеудаления, имеет уровень защиты IP65 и выше, что делает его пригодным для использования в различных суровых условиях электростанций, таких как плато, пустыни и прибрежные районы.
Открытый интерфейс передачи данных: поддерживает стандартные протоколы связи (такие как Modbus TCP, IEC 61850), и данные могут быть беспрепятственно интегрированы в систему SCADA, платформу прогнозирования мощности и систему управления накопителями энергии электростанции.
Возможности граничных вычислений: некоторые алгоритмы анализа выполняются на стороне устройства, что снижает зависимость от вычислительных мощностей облачных сервисов и повышает скорость отклика и безопасность данных.
V. Эмпирический пример: Укрощение «теней облаков» с помощью данных
Крупная фотоэлектрическая электростанция мощностью 300 МВт в Калифорнии, США, расположена в прибрежной и облачной зоне. Долгое время она страдала от эффекта облачной тени, что приводило к значительным отклонениям в прогнозировании мощности и частым штрафам за нарушение правил диспетчеризации сети. После внедрения системы мониторинга объема облачности HONDE и ее интеграции с существующей моделью прогнозирования:
Точность 15-минутного сверхкраткосрочного прогнозирования мощности электростанции улучшена на 40%.
Расходы на вспомогательные услуги энергосистемы, связанные с отклонениями в прогнозах, снизились на 60% по сравнению с предыдущим кварталом.
Благодаря оптимизации стратегии эксплуатации систем хранения энергии на основе прогнозных данных, средняя суточная выручка от циклов зарядки и разрядки систем хранения энергии увеличилась примерно на 15%.
Руководитель эксплуатации электростанции прокомментировал: «Раньше облако было нашим «врагом», застававшим нас врасплох. Теперь система HONDE позволяет нам «видеть» траекторию движения облака, которое стало «переменной», к которой мы можем подготовиться и с которой можем справиться заранее. Это полностью изменило наш режим работы».
Заключение
По мере роста доли фотоэлектрической энергии в мировой энергосистеме управление ее нестабильностью перешло от «проблемы на уровне электростанции» к «задаче системного уровня». Система мониторинга объема облаков «Cloud Catcher» от HONDE — это именно то передовое технологическое оборудование, которое решает эту задачу. Она предоставляет фотоэлектрическим электростанциям ценную «прогнозную информацию», преобразуя трудноуловимые облачные условия в количественно измеримые, отслеживаемые и предсказуемые многомерные потоки данных. Это не только значительно повышает экономическую эффективность и удобство использования отдельных электростанций, но и обеспечивает важнейшую и стабильную основу для построения новой энергосистемы с высокой долей возобновляемой энергии. От пустыни Атакама в Чили до пустыни Гоби в провинции Цинхай, Китай, HONDE использует свои возможности точного восприятия неба, чтобы помочь глобальным фотоэлектрическим электростанциям преодолевать облака, обеспечивая более стабильную, эффективную и ценную выработку экологически чистой энергии.
О компании HONDE: Будучи новатором в области интеллектуальной энергетики и точного мониторинга окружающей среды, HONDE стремится предоставлять комплексные решения для индустрии возобновляемой энергетики, начиная от оценки ресурсов и точного восприятия и заканчивая интеллектуальной эксплуатацией и техническим обслуживанием, посредством интеграции междисциплинарных технологий. Мы считаем, что более глубокое понимание и прогнозирование природных сил являются ключом к достижению человечеством устойчивого энергетического будущего.
Для получения дополнительной информации о метеорологических датчиках, пожалуйста, свяжитесь с компанией Honde Technology Co., LTD.
WhatsApp: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Веб-сайт компании:www.hondetechco.com
Дата публикации: 16 декабря 2025 г.