في ظل سعي توليد الطاقة الكهروضوئية نحو أن تصبح مصدراً رئيسياً للطاقة، باتت عدم انتظامها وتقلبها المتأصلان يشكلان التحدي الأكبر أمام استيعاب الشبكة الكهربائية وعائدات محطات الطاقة. ويكمن جوهر هذا التحدي في تغيرات السحب المستمرة في السماء. إذ يصعب على التنبؤات الجوية التقليدية وأجهزة قياس الإشعاع الكلي رصد تكوّن السحب وتبددها وحركتها بدقة متناهية. ولذلك، أطلقت شركة هوندي نظام "صائد السحب" عالي الدقة لمراقبة السحب، والمصمم خصيصاً لمحطات الطاقة الكهروضوئية. يعمل هذا النظام، من خلال تحليل حالة السحب في السماء آنياً وبشكل كمي، على أن يصبح مركزاً مرجعياً لتعزيز دقة التنبؤ بطاقة محطات الطاقة، وتحسين جدولة التشغيل والصيانة، وتعظيم عائدات توليد الطاقة.
أولاً: القيم الأساسية: من "تحمل التقلبات بسلبية" إلى "التنبؤ بالتغييرات بنشاط"
تُعدّ الغيوم العامل الرئيسي المُسبّب للتقلبات الحادة في قدرة إنتاج محطات الطاقة الكهروضوئية (المعروفة باسم "تأثير ظل الغيوم"). وتتمثل المهمة الأساسية لنظام مراقبة حجم الغيوم من HONDE في تزويد محطات الطاقة بقدرات تنبؤية بالغة الأهمية على المدى القصير جدًا (من 5 إلى 30 دقيقة القادمة)، والتي تمتد قيمتها لتشمل ثلاثة أبعاد: توليد الطاقة، وشبكات الطاقة، والسوق.
1. بالنسبة لمحطة الطاقة نفسها: التنبؤ بدقة بالارتفاعات أو الانخفاضات المفاجئة في الطاقة، مما يوفر وقت تحضير حاسم لشحن وتفريغ نظام تخزين الطاقة الداخلي وبدء وإيقاف المعدات، مما يقلل من تآكل المعدات وفقدان الطاقة.
2. بالنسبة لتوزيع الطاقة في الشبكة الكهربائية: توفير بيانات تنبؤ عالية الدقة وقصيرة المدى للغاية لتوليد الطاقة لمساعدة شبكة الطاقة على موازنة الطاقة في الوقت الفعلي، وتخفيف ضغط تنظيم التردد الناتج عن تقلبات الطاقة الكهروضوئية، وتعزيز قدرة شبكة الطاقة على استيعاب وضمان سلامة الطاقة المتجددة.
3. بالنسبة لسوق الكهرباء: عند المشاركة في السوق الفورية أو سوق الخدمات المساعدة، فإن التنبؤات الأكثر دقة تعني عقوبات أقل على تحيز التنبؤ واستراتيجيات تسعير أفضل، وهو ما يترجم مباشرة إلى عوائد تداول أعلى.
ثانيًا: المبدأ التقني: "العين التي ترى كل شيء" في السماء
إن جهاز مراقبة غطاء السحب HONDE ليس مجرد جهاز للأرصاد الجوية، بل هو نظام تصوير للسماء يعتمد على تقنيات بصرية وتحليل الصور المتقدمة.
المسح البانورامي ثنائي الرؤية: يتألف النظام عادةً من جهاز تصوير يغطي السماء بأكملها وجهاز تتبع شمسي بعدسة عين السمكة. يلتقط جهاز التصوير صورًا مستمرة للسحب في جميع أنحاء السماء بزاوية 180 درجة، بينما يركز جهاز التتبع الشمسي بدقة على المنطقة المحيطة بالشمس لرصد السحب الرقيقة أو المتفرقة التي قد تعيق الرؤية.
خوارزمية التعرف الذكي على الصور: مزودة بخوارزمية الذكاء الاصطناعي التي طورتها شركة HONDE بشكل مستقل، تقوم بإجراء تحليل في الوقت الحقيقي لصور السماء الملتقطة.
تحديد كمية السحب: حساب حجم السحب الكلي وسمك طبقة السحب (السمك البصري) بدقة.
تحويل حركة السحب إلى متجه: من خلال تحليل الصور المستمر، يتم حساب سرعة الحركة واتجاهها ومسار طبقة السحب.
تصنيف السحب وتحديدها: ميّز بين أنواع السحب المختلفة مثل السحب الركامية، والسحب الركامية الطبقية، والسحب الرقيقة. تختلف هذه السحب في نفاذية الضوء وأنماط حركتها، كما تختلف تأثيراتها على توليد الطاقة.
ثالثًا: استراتيجيات التطبيق في سيناريو محطات الطاقة الكهروضوئية بأكمله
المدخلات الأساسية للتنبؤ بالطاقة على المدى القصير للغاية
التطبيق: يدمج النظام بيانات الغطاء السحابي في الوقت الفعلي وسرعة السحاب واتجاه السحاب مع التنبؤات الجوية العددية والإحداثيات الجغرافية لمحطات الطاقة ونماذج تخطيط المكونات.
الناتج: قم بالتمرير لإنشاء مخطط تسلسل "ظل السحابة" الذي قد تواجهه محطة الطاقة في غضون 5 إلى 30 دقيقة القادمة، مع التنبؤ بدقة بموعد قيام كل سحابة بحجب أي جزء من المصفوفة ومقدار الطاقة التي ستنخفض.
الفائدة: تقليل متوسط الجذر التربيعي للخطأ في التنبؤات قصيرة المدى للغاية بنسبة 30٪ إلى 50٪، مما يوفر وقتًا ثمينًا لاتخاذ القرارات بشأن إرسال شبكة الطاقة.
2. تحسين عمليات التشغيل والصيانة وإدارة الأصول لمحطات الطاقة واسعة النطاق
توجيهات التفتيش الذكية: عند اكتشاف أن مساحة كبيرة من السحب الكثيفة ستغطي منطقة معينة من محطة الطاقة لفترة طويلة، يمكن إرسال طائرات بدون طيار تلقائيًا أو يمكن ترتيب ذهاب الأفراد إلى تلك المنطقة لإجراء عمليات التفتيش أو التنظيف، مما يحقق الاستفادة الكاملة من فترة انخفاض توليد الطاقة ويحسن كفاءة التشغيل والصيانة.
مساعدة في تشخيص الأداء: خلال ساعات النهار الصافية، يجب أن تكون محطة توليد الطاقة في حالة الإنتاج القصوى النظرية. إذا لم يتطابق الإنتاج الفعلي في هذا الوقت مع القيمة النظرية، يمكن التخلص بسرعة من تأثيرات الطقس، وتحديد أعطال المعدات، وتحسين كفاءة التشخيص.
3. دعم التشغيل المنسق لسيناريوهات متعددة لـ "الخلايا الكهروضوئية +"
التكامل بين الطاقة الكهروضوئية وتخزين الطاقة: في مشاريع "الطاقة الكهروضوئية + تخزين الطاقة"، يعمل النظام بمثابة "عين" للتحكم الذكي في نظام تخزين الطاقة. فعند توقع انخفاضات في الطاقة مسبقًا، يمكن توجيه نظام تخزين الطاقة لتفريغ الشحنة مسبقًا "لتعويض النقص". وفي حال توقع زيادة مفاجئة في الطاقة، يمكن توجيه نظام تخزين الطاقة للاستعداد للشحن لمنع انقطاع التيار الكهربائي وضمان استقرار إجمالي الطاقة المنتجة من محطة توليد الطاقة.
التكامل بين مصادر الطاقة المتعددة: في القاعدة المتكاملة للرياح والطاقة الشمسية والطاقة الكهرومائية والتخزين، يعد التنبؤ الدقيق بمخرجات الطاقة الكهروضوئية مدخلاً ذا قيمة عالية لخوارزمية الإرسال المنسقة والمحسّنة للتكامل بين مصادر الطاقة المتعددة.
رابعاً: المزايا التقنية لنظام هوندي
دقة مكانية وزمانية عالية: يمكن أن يصل معدل أخذ العينات إلى عدة مرات في الدقيقة، ويمكن للدقة المكانية تحديد المناطق الصغيرة من السحب المجزأة، مما يضمن القدرة على التقاط ظروف السحب المتغيرة بسرعة.
قدرة عالية على التكيف مع البيئة: تم تجهيز المعدات بوظائف إزالة الصقيع والتكثيف والغبار تلقائيًا، مع مستوى حماية IP65 أو أعلى، مما يجعلها مناسبة لمختلف بيئات محطات الطاقة القاسية مثل الهضاب والصحاري والمناطق الساحلية.
واجهة بيانات مفتوحة: تدعم بروتوكولات الاتصال القياسية (مثل Modbus TCP و IEC 61850)، ويمكن دمج البيانات بسلاسة في نظام SCADA ومنصة التنبؤ بالطاقة ونظام إدارة تخزين الطاقة لمحطة الطاقة.
قدرات الحوسبة الطرفية: يتم إكمال بعض خوارزميات التحليل على طرف الجهاز، مما يقلل الاعتماد على قوة الحوسبة السحابية ويعزز سرعة الاستجابة وأمان البيانات.
خامساً: دراسة حالة تجريبية: ترويض "ظلال السحاب" باستخدام البيانات
تقع محطة طاقة كهروضوئية واسعة النطاق بقدرة 300 ميغاواط في كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية، في منطقة ساحلية غائمة. وقد عانت المحطة لفترة طويلة من تأثير ظل السحب، مما أدى إلى انحرافات كبيرة في توقعات الطاقة وغرامات متكررة لتقييم توزيع الطاقة على الشبكة. بعد نشر نظام مراقبة حجم السحب HONDE ودمجه مع نموذج التنبؤ الحالي:
تم تحسين دقة التنبؤ بالطاقة على المدى القصير للغاية لمدة 15 دقيقة لمحطة الطاقة بنسبة 40٪.
انخفض الإنفاق على خدمات الشبكة المساعدة بسبب انحراف التنبؤ بنسبة 60٪ على أساس ربع سنوي.
من خلال تحسين استراتيجية تشغيل تخزين الطاقة بناءً على البيانات التنبؤية، زاد متوسط الإيرادات اليومية لدورة الشحن والتفريغ لتخزين الطاقة بنسبة 15٪ تقريبًا.
علّق مدير تشغيل محطة الطاقة قائلاً: "في السابق، كانت السحابة بمثابة "عدوّ" لنا، تُفاجئنا باستمرار. أما الآن، فيُمكّننا نظام HONDE من "رؤية" مسار السحابة، التي أصبحت "متغيراً" يُمكننا الاستعداد له والتعامل معه مُسبقاً. لقد غيّر هذا الأمر أسلوب عملنا تماماً."
خاتمة
مع استمرار ارتفاع معدل انتشار الطاقة الكهروضوئية في نظام الطاقة العالمي، تطورت إدارة تقلباتها من "مشكلة على مستوى محطة الطاقة" إلى "تحدٍّ على مستوى النظام". يُعد نظام "صائد السحب" من HONDE، وهو نظام متطور لمراقبة حجم السحب، الحلّ الأمثل لمواجهة هذا التحدي. فهو يمنح محطات الطاقة الكهروضوئية "رؤية استشرافية" قيّمة من خلال تحويل ظروف السحب غير المتوقعة في السماء إلى تدفقات بيانات عالية الأبعاد قابلة للقياس والتتبع والتنبؤ. وهذا لا يُحسّن الكفاءة الاقتصادية لمحطات الطاقة فحسب، بل يُوفّر أيضًا أساسًا متينًا لبناء نظام طاقة جديد يعتمد بشكل كبير على الطاقة المتجددة. من صحراء أتاكاما في تشيلي إلى صحراء غوبي في تشينغهاي بالصين، تستفيد HONDE من قدراتها الدقيقة في رصد السماء لمساعدة محطات الطاقة الكهروضوئية العالمية على تجاوز السحب، وتحقيق إنتاج طاقة خضراء أكثر استقرارًا وكفاءة وقيمة.
نبذة عن هوندي: بصفتها شركة رائدة في مجال الطاقة الذكية والرصد البيئي الدقيق، تلتزم هوندي بتوفير حلول متكاملة لقطاع الطاقة المتجددة، تشمل تقييم الموارد، والرصد الدقيق، والتشغيل والصيانة الذكية، وذلك من خلال دمج تقنيات متعددة التخصصات. نؤمن بأن الفهم الأعمق والتنبؤ الدقيق بالقوى الطبيعية هما مفتاح تحقيق مستقبل مستدام للطاقة.
للحصول على مزيد من المعلومات حول أجهزة استشعار الطقس، يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.
واتساب: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
موقع الشركة الإلكتروني:www.hondetechco.com
تاريخ النشر: 16 ديسمبر 2025