تطبيق محطات الأرصاد الجوية المتكاملة في محطات الطاقة الكهروضوئية: ثورة منهجية من جمع البيانات إلى اتخاذ القرارات الذكية

مقدمة: "العقل الذكي للأرصاد الجوية" لمحطات الطاقة الكهروضوئية

مع التوسع الكبير في إنشاء محطات الطاقة الكهروضوئية، وتعقيد السيناريوهات، وتحسين العمليات، بات من الصعب على أجهزة الاستشعار المناخية اللامركزية المستقلة التقليدية تلبية متطلبات محطات الطاقة الحديثة من حيث اتساق البيانات، وموثوقية النظام، واتخاذ القرارات الذكية. ولذا، برزت محطات الأرصاد الجوية المتكاملة استجابةً لمتطلبات العصر. فهي ليست مجرد تجميع بسيط لأجهزة استشعار متعددة، بل تُشكل، من خلال التصميم المتكامل، ومنصة البيانات الموحدة، والتكامل العميق للخوارزميات، "عقلاً ذكياً للأرصاد الجوية" يُعنى بإدراك محطة الطاقة بأكملها واستجابتها الذكية، لتصبح بذلك البنية التحتية الأساسية للتحول الرقمي والذكي لمحطات الطاقة الكهروضوئية.

أولاً: المفهوم الأساسي: من البيانات المنفصلة إلى الذكاء المتكامل
يكمن الإنجاز الأساسي لمحطة الأرصاد الجوية المتكاملة في تحقيق ترقية ذات حلقة مغلقة لـ "الإدراك - الإرسال - اتخاذ القرار":
التكامل المادي: تم دمج أجهزة الاستشعار الرئيسية، مثل إجمالي الإشعاع الشمسي، والإشعاع المباشر، والإشعاع المتناثر، ودرجة حرارة اللوحة الخلفية للمكونات، ودرجة حرارة البيئة ورطوبتها، وسرعة الرياح واتجاهها، والضغط الجوي، والهطول، بشكل متكامل في برج متين تم تحسينه من الناحية الديناميكية الهوائية والحرارية. هذا التكامل يزيل خطأ التمثيل المكاني للبيانات الناتج عن التوزيع متعدد المواقع، مما يضمن أن جميع المعايير المناخية تنبع من "نقطة واحدة وفي نفس اللحظة"، ويرسي الأساس لنمذجة دقيقة.
دمج البيانات: يقوم جامع البيانات المدمج عالي الأداء بمزامنة وتوحيد وإجراء مراقبة الجودة الأولية على البيانات متعددة المصادر من حيث الوقت، ويرفعها إلى السحابة أو مركز البيانات المحلي من خلال بروتوكول اتصال موحد (مثل 4G/5G، الألياف الضوئية)، مما يشكل "مكعب بيانات الأرصاد الجوية" عالي الجودة وفي الوقت المناسب.
النواة الذكية: من خلال دمج قدرات الحوسبة الطرفية، يمكنها تشغيل الخوارزميات الأساسية مباشرة في نهاية المحطة، مثل الحساب في الوقت الحقيقي للإشعاع المستوي (POA)، والطاقة النظرية للوحدات الكهروضوئية، والتعرف على حالة الطقس (مشمس/غائم/ممطر)، وما إلى ذلك، مما يحقق تحويلًا فوريًا من "البيانات الخام" إلى "المعلومات المتاحة".

ثانياً: تكوين النظام والابتكار التكنولوجي
1. مجموعة مستشعرات متكاملة
مجموعة رصد الإشعاع: تعتمد هذه المجموعة على مقاييس إشعاع مُحسَّنة طيفيًا كاملة النطاق من نفس المستوى (مثل ISO 9060:2018 الفئة أ) ومقاييس إشعاع مباشرة لتتبع الإشعاع اليومي لضمان بيانات إشعاع دقيقة وقابلة للمقارنة. بعض الطرازات المتقدمة مُدمجة مع كاميرات تصوير للسماء بأكملها لالتقاط مسارات حركة السحب في الوقت الفعلي.
الإدراك البيئي متعدد الأبعاد: تم تعزيز مقياس سرعة الرياح بالموجات فوق الصوتية عالي الدقة ومؤشر اتجاه الرياح (بدون أجزاء متحركة وصيانة منخفضة)، ومستشعر درجة الحرارة المقاوم للبلاتين، ومستشعر الرطوبة والهطول السعوي، في التصميم للبيئات الكهروضوئية (مثل المجالات الكهرومغناطيسية القوية والغبار العالي).
القياس المباشر لحالة المكونات: يعد القياس المباشر لدرجة حرارة الغطاء الخلفي للوحدات الكهروضوئية التمثيلية هو الأساس الأكثر مباشرة لتصحيح فقدان درجة الحرارة وتقييم ظروف تبديد الحرارة.

2. وحدة ذكية لاكتساب البيانات والحوسبة الطرفية
يتميز بوظائف التجميع المتزامن متعدد القنوات، والتخزين المحلي ذي السعة الكبيرة، واستئناف العمل من نقطة التوقف.
وهو مزود بنموذج خوارزمية مخصص لصناعة الخلايا الكهروضوئية، والذي يمكنه حساب القيمة المرجعية النظرية للطاقة ونسبة الأداء (PR) لمحطة الطاقة في الوقت الحقيقي، وتوليد تنبؤات أولية للطاقة وإنذارات غير طبيعية.

3. نظام موثوق لإمداد الطاقة والاتصالات
تم اعتماد حل إمداد الطاقة خارج الشبكة "الخلايا الكهروضوئية + تخزين الطاقة" لضمان التشغيل المتواصل على مدار 24 ساعة.
يدعم الاتصال المزدوج الاحتياطي لضمان نقل البيانات بشكل مستقر في الأحوال الجوية السيئة.

ثالثًا: سيناريوهات التطبيق الأساسية وخلق القيمة
يتم دمج تدفق البيانات لمحطة الأرصاد الجوية المتكاملة بشكل عميق في كل رابط تشغيلي لمحطة الطاقة الكهروضوئية، مما يخلق قيمة متعددة الأبعاد:
التنبؤ عالي الدقة وتحسين معاملات قدرة توليد الطاقة
دعم التنبؤ متعدد النطاقات الزمنية: تُعدّ البيانات عالية الجودة والمتسقة المُقدّمة مدخلاً أساسياً لتصحيح تحديد المواقع في نماذج التنبؤ العددي بالطقس ونماذج التنبؤ بالتعلم الآلي. فهي تُحسّن بشكل ملحوظ دقة التنبؤات قصيرة المدى (من الساعة إلى اليوم التالي) وفائقة القصر (من 0 إلى 4 ساعات) للطاقة، وتُقلّل الغرامات المفروضة على تقييم الشبكة نتيجةً لانحرافات التنبؤ، وتُوفّر أساساً هاماً لاتخاذ القرارات في التداول الفوري في سوق الكهرباء.
قيمة الحالة: بعد نشر محطة أرصاد جوية متكاملة في محطة طاقة جبلية كبيرة في مقاطعة شانشي، ارتفعت دقة التنبؤات اليومية إلى أكثر من 93٪، وانخفضت تكلفة التقييم السنوية بأكثر من مليون يوان.

2. فحص شامل لأداء محطات الطاقة وتشغيلها وصيانتها بدقة
قياس الأداء المحسن (تحليل PR): استنادًا إلى بيانات الإشعاع المقاسة لـ POA ودرجة حرارة اللوحة الخلفية، يمكن إجراء حسابات قيمة PR اليومية والشهرية وتحليلات الاتجاه للمحطة بأكملها، وكل مصفوفة فرعية، وكل وحدة عاكس، مما يؤدي إلى تحديد خسائر الأداء بسرعة بسبب توهين المكونات، والانسداد، والأوساخ، والأعطال الكهربائية.
إرشادات ذكية للتشغيل والصيانة: من خلال دمج نماذج هطول الأمطار وسرعة الرياح وتراكم الغبار (عبر تحليل امتصاص الإشعاع)، يتم وضع خطة تنظيف اقتصادية مثلى بشكل ديناميكي. وبناءً على بيانات درجة الحرارة وسرعة الرياح، يتم تحسين تبديد الحرارة ووضع تشغيل العاكس.
الإنذار المبكر بالأعطال والتشخيص: مقارنة في الوقت الحقيقي للاختلافات بين توليد الطاقة النظري وتوليد الطاقة الفعلي، والإنذار المبكر بالشذوذ على مستوى السلسلة (مثل النقاط الساخنة، وأعطال الأسلاك).

3. أمن الأصول وإدارة المخاطر
الدفاع الذكي ضد الظروف الجوية القاسية: مراقبة في الوقت الحقيقي للرياح القوية (تشغيل وضع مقاومة الرياح في جهاز التتبع)، والأمطار الغزيرة (تفعيل نظام الصرف)، والثلوج الكثيفة (تحذير أحمال المكونات)، والعواصف الرعدية (اتخاذ الاستعدادات للحماية من الصواعق مسبقًا)، وما إلى ذلك، مما يحقق تحولًا من "الاستجابة السلبية" إلى "الدفاع النشط".
التأمين وتقييم الأصول: توفير سجلات موثوقة ومستمرة وغير قابلة للتغيير للأرصاد الجوية والبيئية، وتقديم أدلة بيانات موثوقة لمعاملات أصول محطات الطاقة، ومطالبات التأمين، وتقييم خسائر الكوارث.

4. دعم التشغيل الفعال للوحدات ثنائية الوجه وأنظمة التتبع
بالنسبة لمحطات الطاقة التي تستخدم وحدات ثنائية الوجه، لا يمكن لمحطة الأرصاد الجوية المتكاملة قياس الإشعاع الأمامي فحسب، بل إن بيانات الإشعاع المتناثر وانعكاس الأرض تعتبر بالغة الأهمية لتقييم مكاسب توليد الطاقة من الجانب الخلفي.
توفير بيانات دقيقة للغاية عن موقع الشمس والإشعاع لأنظمة التتبع أحادية المحور الأفقية وأحادية المحور المائلة، وتحقيق التحسين الديناميكي لزوايا التتبع، وزيادة التقاط الطاقة إلى أقصى حد.

رابعًا: اتجاهات التطوير: من أنظمة المراقبة إلى المحرك الأساسي للتوائم الرقمية في محطات الطاقة
في المستقبل، ستتطور محطات الأرصاد الجوية المتكاملة نحو مستوى أعلى من الذكاء وتكامل الأنظمة:
1. التكامل العميق للذكاء الاصطناعي: من خلال الاستفادة من رقائق الذكاء الاصطناعي الموجودة على متن الطائرة، يتم تحقيق التنبؤ بحركة السحب بناءً على التعرف على الصور والتعلم الذاتي وتحسين نماذج التنبؤ بالإشعاع والطاقة بناءً على البيانات التاريخية.
2. العقد الرئيسية للتوأم الرقمي: باعتبارها "المستشعر البيئي" الأكثر دقة بين محطة الطاقة المادية ومحطة الطاقة الافتراضية الرقمية، فإن البيانات في الوقت الحقيقي هي المدخلات الأساسية التي تقود عملية المحاكاة والاستنتاج والتحسين لنموذج التوأم الرقمي، مما يحقق التدريب على الاستراتيجية والتحسين في الفضاء الافتراضي.
3. المشاركة في التفاعل مع الشبكة: باعتبارها "محطة الاستشعار" لمحطة الطاقة الافتراضية المجمعة (VPP)، فإنها توفر تنبؤًا سريعًا وموثوقًا بقدرة تنظيم محطة الطاقة للشبكة، ودعم الخدمات المساعدة مثل تنظيم التردد وتقليل ذروة الطلب للشبكة.

الخلاصة: لا يمكن للمرء أن يتقدم مع النور إلا من خلال الإدراك الدقيق
يمثل تطبيق محطات الأرصاد الجوية المتكاملة نقلة نوعية في تشغيل محطات الطاقة الكهروضوئية، إذ يتميز بـ"الرصد الدقيق الشامل، والتكامل العميق للبيانات، واتخاذ القرارات التعاونية الذكية". فهو يبسط العمليات المعقدة، محولاً المعايير المناخية المتشعبة إلى تعليمات واضحة تضمن التشغيل الآمن والفعال والذكي لمحطة الطاقة. واليوم، مع التكافؤ الكامل للطاقة الكهروضوئية واشتداد المنافسة، لم يعد الاستثمار في هذا "العقل المناخي الذكي" مجرد خيار تقني لزيادة عائدات توليد الطاقة، بل أصبح استراتيجية لضمان أمن الأصول، وتعزيز القدرة التنافسية الأساسية لمحطات الطاقة، ومواكبة التطورات المستقبلية لشبكة الطاقة. فهو يمكّن محطات الطاقة الكهروضوئية من امتلاك القدرة الإنتاجية الحديثة القائمة على "معرفة التوقيت، ومراقبة التفاصيل، وتحسين التشغيل"، والمضي قدماً بثبات وثبات على طريق تسخير الطاقة الضوئية.

للحصول على مزيد من المعلومات حول محطات الأرصاد الجوية،

يرجى الاتصال بشركة Honde Technology Co., LTD.

واتساب: +86-15210548582

Email: info@hondetech.com

موقع الشركة الإلكتروني:www.hondetechco.com