Введение: «Умный метеорологический мозг» фотоэлектрических электростанций
В связи с масштабным развитием фотоэлектрических электростанций, сложностью сценариев и совершенствованием операций, традиционные децентрализованные независимые метеорологические датчики перестали соответствовать требованиям современных электростанций в отношении согласованности данных, надежности системы и интеллектуального принятия решений. В ответ на потребности времени появились интегрированные метеорологические станции. Они представляют собой не простое объединение множества датчиков, а, благодаря интегрированной конструкции, единой платформе данных и глубокой интеграции алгоритмов, создают «умный метеорологический мозг» для восприятия и интеллектуального реагирования всей электростанции, становясь основной инфраструктурой для цифровой и интеллектуальной трансформации фотоэлектрических электростанций.
I. Основная концепция: от дискретных данных к конвергентному интеллекту.
Ключевое преимущество интегрированной метеостанции заключается в достижении замкнутого цикла модернизации системы «восприятие – передача – принятие решений»:
Физическая интеграция: Ключевые датчики, такие как суммарное солнечное излучение, прямое излучение, рассеянное излучение, температура подложки компонентов, температура и влажность окружающей среды, скорость и направление ветра, атмосферное давление и осадки, интегрированы в прочную башню, оптимизированную с точки зрения аэродинамики и термодинамики. Это исключает ошибку пространственной репрезентативности данных, вызванную многоточечной компоновкой, гарантируя, что все метеорологические параметры получены из «одной и той же точки и в один и тот же момент времени», что закладывает основу для точного моделирования.
Объединение данных: Встроенный высокопроизводительный сборщик данных синхронизирует, стандартизирует и проводит предварительный контроль качества данных из различных источников по времени, а затем загружает их в облако или локальный центр обработки данных через единый протокол связи (например, 4G/5G, оптоволокно), формируя высококачественный и своевременный «метеорологический куб данных».
Интеллектуальное ядро: благодаря интеграции возможностей периферийных вычислений, оно может напрямую запускать базовые алгоритмы на стороне станции, такие как расчет в реальном времени планарной освещенности (POA), теоретической мощности фотоэлектрических модулей, распознавание погодных условий (солнечно/облачно/дождливо) и т. д., обеспечивая мгновенное преобразование «сырых данных» в «доступную информацию».
II. Системная композиция и технологические инновации
1. Интегрированный кластер датчиков
Комплект для радиационного мониторинга: в нем используются спектрально оптимизированные измерители радиации одного уровня (например, ISO 9060:2018 Класс A) и измерители прямой радиации с отслеживанием в течение суток, что обеспечивает точность и сопоставимость данных об облучении. Некоторые усовершенствованные модели интегрированы с камерами для съемки всего неба, что позволяет фиксировать траектории движения облаков в реальном времени.
Многомерное восприятие окружающей среды: высокоточный ультразвуковой анемометр и флюгер (без движущихся частей и с низкими требованиями к техническому обслуживанию), платиновый резистивный датчик температуры, емкостной датчик влажности и осадков — все эти элементы были усовершенствованы в конструкции для условий, характерных для фотоэлектрических систем (например, сильных электромагнитных полей и высокой запыленности).
Прямое измерение состояния компонентов: Непосредственное измерение температуры задней панели типичных фотоэлектрических модулей является наиболее прямым способом корректировки потерь температуры и оценки условий теплоотвода.
2. Блок интеллектуального сбора данных и граничных вычислений.
Она включает в себя многоканальный синхронный сбор данных, локальное хранилище большой емкости и функции возобновления работы после сбоя.
Она оснащена специализированной алгоритмической моделью для фотоэлектрической промышленности, которая может в режиме реального времени рассчитывать теоретическое значение коэффициента мощности и производительности (PR) электростанции, а также генерировать предварительный прогноз мощности и сигнал тревоги при возникновении неисправностей.
3. Надежная система электроснабжения и гарантированной связи.
Для обеспечения круглосуточной бесперебойной работы используется автономное решение электроснабжения на основе системы «фотоэлектрические панели + накопители энергии».
Поддержка резервирования двухканальной связи для обеспечения стабильной передачи данных в плохую погоду.
III. Основные сценарии применения и создание ценности
Поток данных интегрированной метеостанции глубоко вплетен во все операционные звенья фотоэлектрической электростанции, создавая многомерную ценность:
Высокоточное прогнозирование и оптимизация транзакций в сфере генерации электроэнергии.
Поддержка прогнозирования в различных временных масштабах: Предоставляемые высококачественные и согласованные данные являются важнейшим исходным материалом для локальной коррекции моделей численного прогнозирования погоды (ЧПП) и моделей прогнозирования на основе машинного обучения. Это может значительно повысить точность краткосрочного (от почасового до прогноза на сутки вперед) и сверхкраткосрочного (0-4 часа) прогнозирования мощности, снизить штрафы за ошибки прогнозирования при оценке энергосистемы и обеспечить ключевую основу для принятия решений в спотовой торговле на рынке электроэнергии.
Пример из практики: После развертывания интегрированной метеостанции на крупной горной электростанции в провинции Шаньси точность прогнозирования погоды на сутки вперед повысилась до более чем 93%, а ежегодные затраты на оценку сократились более чем на один миллион юаней.
2. Тщательная проверка работоспособности, а также точное управление и техническое обслуживание электростанций.
Усовершенствованная оценка производительности (анализ PR): на основе измеренных данных об облучении POA и температуре задней панели можно проводить ежедневные и ежемесячные расчеты значений PR и анализ тенденций для всей станции, каждого подмассива и каждого инверторного блока, быстро выявляя потери производительности, вызванные затуханием сигнала компонентами, засорением, загрязнением и электрическими неисправностями.
Интеллектуальное руководство по эксплуатации и техническому обслуживанию: путем интеграции моделей осадков, скорости ветра и накопления пыли (на основе анализа ослабления излучения) динамически формируется оптимальный экономичный план очистки. На основе данных о температуре и скорости ветра оптимизируется теплоотвод и режим работы инвертора.
Система раннего предупреждения и диагностики неисправностей: сравнение в реальном времени разницы между теоретической и фактической выработкой электроэнергии, а также раннее предупреждение об аномалиях на уровне энергоблоков (таких как перегрев, неисправности проводки).
3. Безопасность активов и управление рисками
Интеллектуальная защита от экстремальных погодных условий: мониторинг в реальном времени сильных ветров (активация ветроустойчивого режима трекера), проливных дождей (срабатывание дренажной системы), сильных снегопадов (нагрузка на предупреждающие компоненты), гроз (заблаговременная подготовка к молниезащите) и т. д., обеспечивающий переход от «пассивного реагирования» к «активной защите».
Оценка страховых активов и активов: Предоставление авторитетных, непрерывных и неизменяемых метеорологических и экологических данных, обеспечивающих достоверное подтверждение данных для сделок с активами электростанций, страховых случаев и оценки убытков от стихийных бедствий.
4. Обеспечение эффективной работы двусторонних модулей и систем слежения.
Для электростанций, использующих двусторонние модули, интегрированная метеостанция может измерять не только фронтальное излучение, но и данные о рассеянном излучении и отражательной способности грунта, что имеет решающее значение для оценки прироста выработки электроэнергии с тыльной стороны.
Обеспечить максимально точные данные о положении Солнца и уровне солнечной радиации для горизонтальных и наклонных одноосевых систем слежения, добиться динамической оптимизации углов слежения и максимизировать сбор энергии.
IV. Тенденции развития: от систем мониторинга до основного механизма цифровых двойников на электростанциях.
В будущем интегрированные метеостанции будут развиваться в направлении повышения уровня интеллекта и системной интеграции:
1. Глубокая интеграция ИИ: Благодаря использованию встроенных чипов ИИ достигается прогнозирование движения облаков на основе распознавания изображений, а также самообучение и оптимизация моделей прогнозирования облучения и мощности на основе исторических данных.
2. Ключевые узлы цифрового двойника: Являясь наиболее точным «датчиком окружающей среды» между физической электростанцией и цифровой виртуальной электростанцией, данные в реальном времени являются основным входным параметром, определяющим моделирование, вывод и оптимизацию модели цифрового двойника, обеспечивая отработку и оптимизацию стратегий в виртуальном пространстве.
3. Участие во взаимодействии с сетью: выступая в качестве «сенсорного терминала» агрегированной виртуальной электростанции (ВЭЭС), он обеспечивает быстрое и надежное прогнозирование регулирующей мощности электростанции для сети, поддерживая вспомогательные услуги, такие как регулирование частоты и сглаживание пиковых нагрузок в сети.
Вывод: Только благодаря точному восприятию можно двигаться вперед, следуя за светом.
Применение интегрированных метеостанций знаменует собой переход работы фотоэлектрических электростанций на новый этап, характеризующийся «всесторонним точным восприятием, глубокой интеграцией данных и интеллектуальным совместным принятием решений». Это упрощает сложное, преобразуя замысловатые метеорологические параметры в четкие инструкции, обеспечивающие безопасную, эффективную и интеллектуальную работу электростанции. Сегодня, в условиях полного паритета фотоэлектрической энергетики и все более жесткой конкуренции, инвестиции в такой «умный метеорологический мозг» — это уже не просто техническая опция для увеличения доходов от производства электроэнергии; это также стратегическое решение, обеспечивающее сохранность активов, повышающее ключевую конкурентоспособность электростанций и отвечающее будущим вызовам развития энергетического интернета. Это позволяет фотоэлектрическим электростанциям по-настоящему обладать современными производственными возможностями, основанными на «знании времени, наблюдении за деталями и оптимизации работы», и неуклонно и далеко продвигаться по пути использования солнечной энергии.
Для получения дополнительной информации о метеостанциях,
Пожалуйста, свяжитесь с компанией Honde Technology Co., LTD.
WhatsApp: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Веб-сайт компании:www.hondetechco.com
Дата публикации: 17 декабря 2025 г.