W procesie przekształcania się fotowoltaiki w główne źródło energii, jej nieodłączna niestabilność i zmienność stają się największym wyzwaniem dla absorpcji energii w sieci i przychodów elektrowni. Kluczowym czynnikiem tego wyzwania są właśnie stale zmieniające się chmury na niebie. Tradycyjne prognozy pogody i mierniki całkowitego promieniowania mają trudności z uchwyceniem generacji, rozpraszania i ruchu chmur w skali minutowej. Z tego powodu firma HONDE wprowadziła na rynek wysoce precyzyjny system monitorowania chmur „Cloud Catcher”, zaprojektowany specjalnie dla elektrowni fotowoltaicznych. System ten, dekodując stan chmur na niebie w czasie rzeczywistym i ilościowo, staje się „punktem danych” zwiększającym dokładność prognozowania mocy elektrowni, optymalizującym harmonogramy eksploatacji i konserwacji oraz maksymalizującym przychody z wytwarzania energii.
I. Wartości podstawowe: od „pasywnego znoszenia wahań” do „aktywnego przewidywania zmian”
Chmury są głównym czynnikiem powodującym gwałtowne wahania mocy wyjściowej elektrowni fotowoltaicznych (powszechnie znanym jako „efekt cienia chmur”). Głównym zadaniem systemu monitorowania objętości chmur HONDE jest zapewnienie elektrowniom kluczowych, ultrakrótkoterminowych (na najbliższe 5-30 minut) możliwości prognozowania, których wartość obejmuje trzy wymiary: wytwarzanie energii, sieci energetyczne i rynek.
1. Dla samej elektrowni: dokładne przewidywanie nagłych skoków i spadków napięcia, zapewnienie krytycznego czasu na przygotowanie do ładowania i rozładowywania wewnętrznego systemu magazynowania energii oraz uruchamiania i zatrzymywania urządzeń, co pozwala ograniczyć zużycie urządzeń i straty energii.
2. W zakresie dyspozycji sieci energetycznej: dostarczanie precyzyjnych danych prognozowania wytwarzania energii w bardzo krótkim okresie, aby pomóc sieci energetycznej w równoważeniu mocy w czasie rzeczywistym, złagodzić presję regulacji częstotliwości spowodowaną wahaniami fotowoltaicznymi oraz zwiększyć zdolność sieci energetycznej do obsługi i zapewnienia bezpieczeństwa energii odnawialnej.
3. W przypadku rynku energii elektrycznej: Uczestnictwo w rynku spot lub rynku usług pomocniczych oznacza dokładniejsze prognozy, co oznacza mniej kar za błędy prognozowania i lepsze strategie notowań, co bezpośrednio przekłada się na wyższe zyski z handlu.
II. Zasada techniczna: „Wszechwidzące oko” nieba
Monitor pokrycia nieba HONDE to nie tylko urządzenie meteorologiczne, ale również system obrazowania nieba bazujący na zaawansowanych technologiach optycznych i analizy obrazu.
Skanowanie panoramiczne z podwójnym widokiem: System zazwyczaj składa się z kamery całego nieba i śledzącego słońce obiektywu typu rybie oko. Kamera całego nieba stale rejestruje obrazy chmur całego nieba pod kątem 180°, podczas gdy śledzący słońce precyzyjnie skupia się na obszarze wokół słońca, monitorując cienkie lub pofragmentowane chmury, które mogą stanowić przeszkodę.
Inteligentny algorytm rozpoznawania obrazu: Wyposażony w algorytm sztucznej inteligencji opracowany niezależnie przez HONDE, przeprowadza analizę przechwyconych obrazów nieba w czasie rzeczywistym.
Kwantyfikacja chmur: dokładne obliczenie całkowitej objętości chmur i grubości warstwy chmur (grubości optycznej).
Wektoryzacja ruchu chmur: Oblicz prędkość, kierunek i trajektorię ruchu warstwy chmur za pomocą ciągłej analizy obrazu.
Klasyfikacja i identyfikacja chmur: Rozróżnij różne rodzaje chmur, takie jak chmury kłębiaste, stratocumulus i pierzaste. Ich przepuszczalność światła i wzorce ruchu różnią się, a ich wpływ na wytwarzanie energii również jest różny.
III. Strategie zastosowania w całym scenariuszu elektrowni fotowoltaicznych
Podstawowe dane wejściowe do ultrakrótkoterminowego przewidywania mocy
Zastosowanie: System integruje dane dotyczące zachmurzenia, prędkości przemieszczania się chmur i kierunku ich ruchu w czasie rzeczywistym z numerycznymi prognozami pogody, współrzędnymi geograficznymi elektrowni i modelami rozmieszczenia komponentów.
Wyjście: Przewiń, aby wygenerować diagram sekwencji „cienia chmur”, który może pojawić się w elektrowni w ciągu najbliższych 5–30 minut. Diagram ten dokładnie przewidzi, kiedy dana chmura zablokuje którą część układu i o ile zmniejszy się moc.
Korzyść: Zmniejszenie średniego błędu kwadratowego prognoz ultrakrótkoterminowych o 30–50%, co zapewnia cenny czas na podejmowanie decyzji w zakresie dyspozycji sieci energetycznej.
2. Optymalizacja eksploatacji i konserwacji oraz zarządzania majątkiem elektrowni wielkoskalowych
Inteligentne kierowanie inspekcją: Gdy zostanie wykryte, że duża warstwa gęstych chmur pokryje określony obszar elektrowni na dłuższy czas, można automatycznie wysłać drony lub zorganizować personel, który uda się w ten obszar w celu przeprowadzenia inspekcji lub czyszczenia, co pozwoli na pełne wykorzystanie okresu poza szczytem wytwarzania energii i zwiększenie efektywności eksploatacji i konserwacji.
Pomoc w diagnostyce wydajności: W godzinach bezchmurnych i bezchmurnych elektrownia powinna osiągać teoretycznie maksymalną moc. Jeśli rzeczywista moc w tym czasie nie odpowiada wartości teoretycznej, można szybko wyeliminować zakłócenia pogodowe, zidentyfikować usterki urządzeń i poprawić skuteczność diagnostyki.
3. Wspieranie skoordynowanej pracy wielu scenariuszy „fotowoltaika +”
Synergia fotowoltaiki i magazynowania energii: W projektach „fotowoltaika + magazynowanie energii” system pełni rolę „oczu” inteligentnego sterowania systemem magazynowania energii. W przypadku przewidywanych spadków mocy, system magazynowania energii może otrzymać polecenie rozładowania z wyprzedzeniem, aby „wypełnić lukę”. W przypadku przewidywanego nagłego wzrostu mocy, system magazynowania energii może otrzymać polecenie przygotowania się do ładowania, aby zapobiec utracie energii i wyrównać całkowitą moc wyjściową elektrowni.
Komplementarność wielu źródeł energii: W zintegrowanej bazie energii wiatrowej, słonecznej, wodnej i magazynowania dokładne prognozowanie wydajności fotowoltaicznej jest cennym źródłem danych wejściowych dla skoordynowanego i zoptymalizowanego algorytmu dyspozytorskiego komplementarności wielu źródeł energii.
IV. Zalety techniczne systemu HONDE
Wysoka rozdzielczość czasoprzestrzenna: częstotliwość pobierania próbek może sięgać kilku razy na minutę, a rozdzielczość przestrzenna pozwala na identyfikację małych obszarów pofragmentowanych chmur, co umożliwia uchwycenie szybko zmieniających się warunków chmur.
Duża odporność na warunki środowiskowe: Urządzenie jest wyposażone w funkcje automatycznego rozmrażania, dekondensacji i usuwania kurzu. Stopień ochrony wynosi IP65 lub wyższy, co sprawia, że nadaje się do stosowania w trudnych warunkach panujących w elektrowniach, takich jak płaskowyże, pustynie i obszary przybrzeżne.
Otwarty interfejs danych: obsługuje standardowe protokoły komunikacyjne (takie jak Modbus TCP, IEC 61850), a dane można bezproblemowo integrować z systemem SCADA, platformą przewidywania zużycia energii oraz systemem zarządzania magazynowaniem energii w elektrowni.
Możliwości przetwarzania brzegowego: niektóre algorytmy analizy są wykonywane po stronie urządzenia, co zmniejsza zależność od mocy obliczeniowej chmury i zwiększa szybkość reakcji oraz bezpieczeństwo danych.
V. Przypadek empiryczny: ujarzmianie „cieni chmur” za pomocą danych
Elektrownia fotowoltaiczna o mocy 300 MW w Kalifornii w USA znajduje się na wybrzeżu i w obszarze o dużym zachmurzeniu. Od dawna zmaga się z problemem efektu cienia chmur, co powoduje znaczne odchylenia w prognozach mocy i częste kary za ocenę dyspozytorów sieci. Po wdrożeniu systemu monitorowania objętości chmur HONDE i zintegrowaniu go z istniejącym modelem predykcyjnym:
Dokładność 15-minutowego, ultrakrótkoterminowego prognozowania mocy elektrowni wzrosła o 40%.
Wydatki na pomocnicze usługi sieciowe z powodu odchyleń od prognoz zmniejszyły się o 60% w porównaniu z poprzednim kwartałem.
Dzięki optymalizacji strategii operacyjnej magazynowania energii na podstawie danych predykcyjnych, średnie dzienne przychody z cyklu ładowania i rozładowania magazynów energii wzrosły o około 15%.
Kierownik ds. eksploatacji elektrowni skomentował: „Wcześniej chmura była naszym „wrogiem”, zaskakując nas”. Teraz system HONDE pozwala nam „zobaczyć” trajektorię chmury, która stała się „zmienną”, na którą możemy się przygotować i z którą możemy sobie poradzić z wyprzedzeniem. To całkowicie odmieniło nasz tryb pracy”.
Wniosek
Wraz ze wzrostem penetracji energii fotowoltaicznej w globalnym systemie energetycznym, zarządzanie jej zmiennością ewoluowało z „problemu na poziomie elektrowni” do „wyzwania na poziomie systemu”. System monitorowania objętości chmur „Cloud Catcher” firmy HONDE to właśnie najnowocześniejszy sprzęt technologiczny, który pozwala sprostać temu wyzwaniu. Zapewnia on elektrowniom fotowoltaicznym cenną „prognozę”, przekształcając nieuchwytne warunki zachmurzenia na niebie w wymierne, identyfikowalne i przewidywalne wielowymiarowe strumienie danych. To nie tylko znacząco zwiększa efektywność ekonomiczną i przyjazność dla środowiska poszczególnych elektrowni, ale także zapewnia kluczowy i stabilny fundament pod budowę nowego systemu energetycznego o wysokim udziale energii odnawialnej. Od pustyni Atakama w Chile po pustynię Gobi w prowincji Qinghai w Chinach, HONDE wykorzystuje swoje możliwości precyzyjnej obserwacji nieba, aby pomóc globalnym elektrowniom fotowoltaicznym w pokonywaniu chmur, osiągając bardziej stabilną, wydajną i wartościową zieloną energię.
O firmie HONDE: Jako innowator w dziedzinie inteligentnej energii i precyzyjnego monitoringu środowiska, HONDE angażuje się w dostarczanie kompleksowych rozwiązań dla sektora energii odnawialnej, od oceny zasobów, precyzyjnej percepcji, po inteligentną eksploatację i konserwację, poprzez integrację technologii interdyscyplinarnych. Wierzymy, że głębszy wgląd i przewidywanie sił natury są kluczem do osiągnięcia przez ludzkość zrównoważonej przyszłości energetycznej.
Aby uzyskać więcej informacji na temat czujników pogodowych, skontaktuj się z firmą Honde Technology Co., LTD.
WhatsApp: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Strona internetowa firmy:www.hondetechco.com
Czas publikacji: 16 grudnia 2025 r.