محطات الطاقة الكهروضوئية البيانات الرئيسية في الحفاظ على

دليل شامل لأنظمة المستشعرات في مراقبة محطة الطاقة الشمسية: من الإشعاع إلى الرؤى

أصبحت الطاقة الشمسية واحدة من أسرع مصادر الطاقة المتجددة نمواً في جميع أنحاء العالم. مع توسيع مصانع الطاقة الشمسية على نطاق المنفعة ، تصبح الحاجة إلى المراقبة الدقيقة والوقت الحيوي أمرًا بالغ الأهمية. يعمل نظام مراقبة المصنع الشمسي أكثر بكثير من مجرد تتبع ناتج الطاقة - إنه يضمن الكفاءة ، ويتوقع احتياجات الصيانة ، والاستثمارات التي تحميها.

في قلب أنظمة المراقبة هذه أجهزة استشعار . من قياس أشعة الشمس باستخدام pyranometer إلى اكتشاف تراكم الغبار مع جهاز مراقبة تلوث ، توفر المستشعرات البيانات التي يحتاجها المشغلون إلى تحسين الأداء. وفقًا لـ IEC 61724-1 ، تحدد أنظمة المستشعرات فئة المراقبة الرسمية لمصنع الكهروضوئية ، مما يجعلها ضرورية لكل من التقارير التشغيلية والمالية.

2. لماذا تحتاج النباتات الشمسية إلى أجهزة استشعار؟

تتعرض المزرعة الشمسية باستمرار لتغيير الظروف البيئية. بدون أنظمة المستشعرات ، فإن المشغلين هم في الأساس 'Flying Blind. ' توفر المستشعرات:

• قياس الأداء : من خلال مقارنة بيانات مستشعر الإشعاع الشمسي مع الإخراج الفعلي ، يمكن للمشغلين حساب نسبة الأداء (PR) للمصنع.

• اكتشاف الأعطال : يمكن اكتشاف انخفاض في الجهد أو درجة حرارة اللوحة غير المتوقعة أو التظليل المفاجئ بسرعة.

• الصيانة التنبؤية : إن معرفة متى يقلل الغبار أو الحرارة من الكفاءة يساعد على جدولة التدخلات قبل حدوث فقدان الإيرادات.

• الشفافية المالية : يعتمد المستثمرون وأصحاب المصلحة على أنظمة المراقبة الكهروضوئية الدقيقة للتحقق من صحة الإنتاج المتوقع مقابل الإنتاج الفعلي.

3. الأنواع الرئيسية من أجهزة الاستشعار في مراقبة النباتات الشمسية

3.1 أجهزة استشعار الإشعاع

البيانات الأكثر أهمية للنبات الشمسي هي أشعة الشمس نفسها. تستخدم تقنيتان رئيسيتان:

• pyranometer : جهاز حراري أو بصري يقيس الإشعاع الشمسي العالمي . مطلوب مكون من pyranometer الحرارية عالية الدقة في أنظمة المراقبة من الفئة A بموجب معايير IEC.

• الخلية المرجعية : القائم على السيليكون مستشعر الإشعاع الشمسي مبني من نفس المادة مثل وحدات الكهروضوئية ، ويوفر استجابة سريعة ولكن دقة طيفية أضيق.

غالبًا ما يتم تركيب كلاهما في مستوى الصفيف (POA) لمحاكاة الظروف الفعلية للألواح الشمسية.

3.2 أجهزة استشعار درجة الحرارة

تنخفض كفاءة اللوحة الشمسية مع ارتفاع درجة الحرارة. على سبيل المثال ، تفقد وحدة PV النموذجية ~ 0.4–0.5 ٪ كفاءة لكل درجة مئوية فوق درجة حرارة التصنيف.

• يتم إرفاق أجهزة استشعار درجة حرارة الوحدة النمطية (على سبيل المثال ، PT100 أو PT1000) إلى الجزء الخلفي من الألواح لقياس تراكم الحرارة.

• أجهزة استشعار درجة الحرارة المحيطة درجة حرارة الهواء المحيطة ، وعادة ما تكون موجودة في الدروع الإشعاعية. تقيس

توفر هذه المستشعرات معًا بيانات مهمة لحساب نسبة الأداء المصححة بدرجة الحرارة.

3.3 أجهزة استشعار الطقس

تؤثر الظروف البيئية خارج ضوء الشمس ودرجة الحرارة أيضًا على أداء النبات:

• مستشعرات سرعة الرياح وأجهزة استشعار الاتجاه : حماية النباتات من المخاطر الهيكلية وتقييم آثار التبريد.

• مستشعرات الرطوبة : اكتشف مستويات الرطوبة التي قد تسهم في تدهور الوحدة النمطية.

• مقاييس المطر : تتبع هطول الأمطار ، والذي يمكن أن ينظف بشكل طبيعي الألواح أو يشير إلى مخاطر الفيضانات المحتملة.

• مستشعرات الضغط البارومتري : مفيدة لنمذجة الأرصاد الجوية المتقدمة.

عادةً ما يتم تجميع هذه المستشعرات في محطة طقس نبات شمسي ، وغالبًا ما يتم تثبيتها بالقرب من مركز موقع PV.

3.4 مستشعرات التلوث والغبار

يمكن أن تقلل فضلات الغبار والأوساخ والطيور بنسبة 5-20 ٪ في بعض المناطق. غالبًا ما يؤدي الاعتماد على التفتيش البصري وحده إلى التنظيفات غير الضرورية أو المتأخرة.

يقيس جهاز مراقبة التلوث الفرق في الإخراج بين لوحة مرجعية نظيفة ولوحة اختبار مكشوفة ، أو يستخدم مستشعر الغبار البصري لقياس التراكم. تتيح هذه البيانات للمشغلين تحسين جداول التنظيف ، وموازنة تكاليف المياه والعمالة مقابل فقدان الطاقة.

3.5 أجهزة الاستشعار الكهربائية

بينما تقيس أجهزة الاستشعار البيئية العوامل الخارجية ، فإن المستشعرات الكهربائية تقيس ما يحدث داخل النظام:

• أجهزة الاستشعار الحالية وأجهزة استشعار الجهد في سلسلة أو مستوى العاكس تكتشف عدم تطابق أو فشل المعدات.

• هذه تتغذى على نظام مراقبة الكهروضوئية ، مما يساعد على اكتشاف وقت تعطل العاكس ، وخسائر تحويل DC/AC ، وأخطاء الأسلاك المحتملة.

3.6 أجهزة الاستشعار المساعدة

للنباتات المتخصصة ، توفر أجهزة الاستشعار المساعدة رؤى أعمق:

• مستشعرات البيض : قياس الانعكاس الأرضي ، حاسم لنباتات الكهروضوئية ثنائية الجهد.

• مستشعرات الأشعة فوق البنفسجية : مراقبة تدهور الوحدة الطويلة الأجل.

• أجهزة استشعار الميل والتوجيه : تأكد من محاذاة أجهزة التتبع الشمسية بشكل صحيح.

هذه المستشعرات ليست إلزامية دائمًا ولكنها يمكن أن تفتح تحسينات إضافية في الأداء.

4. أنظمة الحصول على البيانات والاتصالات

جميع المستشعرات مفيدة فقط مثل النظام الذي يجمع وينقل بياناتها.

• سجلات تسجيلات البيانات تسجل مدخلات من كل مستشعر وتغذيةها إلى منصة مراقبة مركزية.

• تتيح بروتوكولات الاتصالات مثل RS-485 Modbus أو Lora أو Zigbee أو Wi-Fi التكامل المرن.

• تصور أنظمة SCADA وتحليلها وتشغيل تنبيهات لمشغلي المصانع.

تتزايد الموثوقية والتكرار والأمن السيبراني بشكل متزايد مع نمو المصانع الشمسية في الحجم.

5. معايير ودروس الدقة (IEC 61724-1)

يحدد المعيار IEC 61724-1 ثلاث فئات مراقبة للنباتات الكهروضوئية:

• الفئة A : أعلى دقة ، تتطلب thermopile مقاييس البيرانوم ، وأجهزة استشعار زائدة ، ومعايرة صارمة. تستخدم في المشاريع على نطاق المنفعة والمستثمر.

• الفئة ب : دقة معتدلة ، مناسبة للنباتات متوسطة الحجم.

• الفئة C : المراقبة الأساسية ، والاعتماد في كثير من الأحيان على مستشعرات الإشعاع الشمسي السيليكون فقط.

يعتمد اختيار الفئة الصحيحة على حجم المشروع والمتطلبات المالية والاحتياجات التشغيلية.

6. التحديات في أنظمة الاستشعار

على الرغم من أهميتها ، تواجه المستشعرات عدة تحديات:

• انجراف المعايرة : حتى أفضل أجهزة الاستشعار تتطلب معايرة منتظمة للحفاظ على الدقة.

• التعرض البيئي : الغبار ، الإشعاع الأشعة فوق البنفسجية ، ومستشعر تقصير الحرارة الشديد.

• تكاليف الصيانة : قم بتنظيف قباب البيرانومتر أو استبدال الوحدات المعيبة يضيف نفقات O&M.

• مشكلات التكامل : قد يستخدم البائعون المختلفون بروتوكولات اتصال مختلفة ، مما يعقد توحيد البيانات.

7. أفضل الممارسات للمراقبة الموثوقة

• استخدم على الأقل من الإشعاع مستشعرين (POA واحد ، واحد GHI) للتكرار.

• تنفيذ جداول التنظيف والمعايرة العادية.

• اختر أجهزة استشعار وعرة مقاومة للتسلية مصممة لظروف في الهواء الطلق القاسية.

• دمج جميع المستشعرات في نظام مراقبة الكهروضوئية المركزي مع SCADA.

• التحقق من صحة بيانات المستشعر بشكل دوري مقابل المعايير الخارجية (بيانات الأقمار الصناعية أو الطائرات بدون طيار).

8. الاتجاهات المستقبلية في مراقبة النباتات الشمسية

سيتم تعريف مستقبل مراقبة النباتات الشمسية بواسطة أنظمة أكثر ذكاءً وأكثر ارتباطًا:

• أجهزة الاستشعار اللاسلكية المستندة إلى إنترنت الأشياء لنشر المنخفضة التكلفة والمنطقة الواسعة.

• التحليلات التي تحركها AI للتنبؤ بالأخطاء قبل حدوثها.

• تكامل الطائرات بدون طيار وأقمار صناعية لاستكمال أجهزة الاستشعار الأرضية.

• التوائم الرقمية للمزارع الشمسية ، الجمع بين بيانات المستشعر ونماذج المحاكاة للتحسين في الوقت الفعلي.

ستؤدي هذه الاتجاهات إلى تقليل التكاليف ، وتحسن الدقة ، وتساعد مشغلي الطاقة الشمسية على زيادة الربحية.

9. الخلاصة

أنظمة الاستشعار هي العمود الفقري لرصد النباتات الشمسية الحديثة. من بسيط مقياس بيرانومتر إلى جهاز مراقبة تلوث متطور ، يضيف كل مستشعر طبقة حرجة من الرؤية.

من خلال الاستثمار في أنظمة الاستشعار الدقيقة والموثوقة والمتكاملة بشكل جيد ، يمكن للمشغلين:

• تحسين نسب الأداء ،

• تقليل وقت التوقف ،

• تحسين تكاليف O&M ، و

• تسليم عائد استثمار أعلى لأصحاب المصلحة.

مع استمرار توسيع نطاق الطاقة الشمسية على مستوى العالم ، ستكون أنظمة مراقبة الكهروضوئية التي تعمل بها أجهزة استشعار متقدمة هي المفتاح لضمان عمليات مستدامة وموثوقة ومربحة.

فكر في ترقية أنظمة المستشعر الخاصة بك كخطوة نحو العمليات الشمسية الأكثر ذكاءً. اتصل بنا لمزيد من التفاصيل.