أفضل الممارسات لتركيب محطات الأرصاد الجوية التي تعمل بالطاقة الشمسية الكهروضوئية

إجابة سريعة

ينبغي تركيب محطة الأرصاد الجوية التي تعمل بالطاقة الشمسية الكهروضوئية في موقع يمثل بدقة بيئة تشغيل مصفوفة الخلايا الكهروضوئية.

أهم متطلبات التركيب هي:

قم بمحاذاة مستشعر الإشعاع الموجود في مستوى المصفوفة بنفس الميل والسمت الخاصين بوحدات الخلايا الكهروضوئية.
حافظ على أجهزة استشعار الإشعاع الشمسي خالية من التظليل والانعكاسات وتجمعات الغبار والعوائق القريبة.
قم بتثبيت مستشعرات درجة حرارة الوحدة بإحكام على السطح الخلفي لوحدات الخلايا الكهروضوئية النموذجية.
قم بتركيب أجهزة استشعار الرياح والأمطار في أماكن لا تؤدي فيها هياكل التركيب والأشياء القريبة إلى تشويه القياسات.
قم بحماية مسجل البيانات ومصدر الطاقة ومعدات الاتصال والمحطات الطرفية داخل خزانة خارجية مناسبة.
تحقق من قراءات المستشعرات والطوابع الزمنية والاتصالات ووحدات البيانات قبل تشغيل المحطة.

حتى المستشعر عالي الدقة يمكن أن ينتج بيانات غير موثوقة عند تركيبه في الموقع الخطأ أو بزاوية خاطئة.

لماذا يؤثر تركيب محطات الأرصاد الجوية الكهروضوئية على جودة البيانات؟

لا تقتصر وظيفة محطة الأرصاد الجوية الكهروضوئية على تسجيل الأحوال الجوية المحلية فحسب، بل توفر أيضاً البيانات البيئية اللازمة لشرح أداء محطة الطاقة الشمسية.

تشمل القياسات النموذجية ما يلي:

الإشعاع على مستوى المصفوفة
الإشعاع الشمسي الأفقي العالمي
درجة حرارة وحدة الخلايا الكهروضوئية
درجة الحرارة والرطوبة المحيطة
سرعة الرياح واتجاهها
هطول الأمطار
الضغط الجوي
الإشعاع الشمسي من الجهة الخلفية لمشاريع الخلايا الكهروضوئية ثنائية الوجه
ظروف التلوث

يمكن استخدام هذه القياسات للأغراض التالية:

حسابات نسبة الأداء
تحليل إنتاج الطاقة
تحديد الأعطال
تحسين جدول التنظيف
تحليل الفقد الحراري
التحقق من الضمان
تخطيط التشغيل والصيانة

تعتمد جودة مؤشرات أداء الخلايا الكهروضوئية المحسوبة بشكل مباشر على دقة واكتمال واتساق وموثوقية البيانات المدخلة. قد يؤدي وضع مستشعر الإشعاع الشمسي في مكان غير مناسب أو مسبار درجة حرارة الوحدة بشكل غير محكم إلى نتائج أداء مضللة، حتى وإن كان المستشعر نفسه يعمل بشكل صحيح.

على سبيل المثال، قد يقيس مستشعر الإشعاع الشمسي، الذي يبعد بضع درجات فقط عن سطح الألواح الكهروضوئية، كمية مختلفة من الإشعاع الشمسي عن الكمية الفعلية التي تتلقاها الألواح. وبالمثل، قد يتأثر مستشعر درجة الحرارة، الذي لا يلامس سطح الألواح بشكل كامل، بدرجة حرارة الهواء المحيط أكثر من تأثره بدرجة حرارة الألواح نفسها.

لذلك ينبغي التعامل مع عملية التركيب كجزء من نظام القياس - وليس مجرد مهمة ميكانيكية يتم إنجازها بعد وصول المعدات.

بالنسبة للمشاريع التي تتطلب بيانات متكاملة عن الإشعاع الشمسي ودرجة الحرارة والرياح وهطول الأمطار وجمع البيانات والاتصالات عن بُعد، استكشف محطة الأرصاد الجوية لمحطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية.

1. اختر موقع تركيب مناسب

تتمثل الخطوة الأولى في تركيب محطة الأرصاد الجوية الشمسية في اختيار موقع يمثل الظروف الفعلية التي تتعرض لها مجموعة الخلايا الكهروضوئية.

الموقع المناسب ليس بالضرورة موقعاً نموذجياً.

لا ينبغي وضع المحطة لمجرد قربها من غرفة تحكم أو طريق وصول أو محطة عاكس أو عمود تثبيت متاح. فقد تتأثر هذه المواقع بالظل أو الحرارة المنعكسة أو الغبار أو حركة المركبات أو المباني أو تدفق الهواء غير المعتاد.

ينبغي أن يكون الموقع المناسب:

تلقي التعرض لأشعة الشمس بشكل مشابه لمصفوفة الخلايا الكهروضوئية التي تتم مراقبتها.
تخلص من التظليل الروتيني طوال اليوم والسنة.
تجنب الظلال الناتجة عن صفوف الوحدات، والأعمدة، والأسوار، والمباني، والأشجار، والهوائيات، ومعدات الاتصالات.
يجب أن يكون متاحاً للفحص والتنظيف والمعايرة.
كن محميًا من حركة مرور مواقع البناء والصدمات العرضية.
توفير مسار آمن للكابلات وتأريضها.
تمثل نفس التضاريس والارتفاع والتعرض للغبار والمناخ المحلي مثل الجزء الخاضع للمراقبة من المصنع.

بالنسبة لمحطة طاقة شمسية كبيرة الحجم، قد لا تكفي محطة أرصاد جوية واحدة. إذ قد تتعرض أجزاء مختلفة من الموقع لظروف متباينة من حيث الغطاء السحابي، وتأثيرات التضاريس، وسرعة الرياح، ومستويات التلوث، ومواقع أجهزة التتبع. لذا، ينبغي تحديد عدد نقاط الرصد وتوزيعها بناءً على حجم المحطة، والتضاريس، واتجاه المصفوفة، وتصميم أجهزة التتبع، والمناخ المحلي. للاطلاع على منهجية أوسع لتخطيط الموقع، انظر كيفية تصميم نقاط رصد الأحوال الجوية لمشاريع إنترنت الأشياء.

قد تتطلب المنشآت والمشاريع الأكبر حجماً ذات التكوينات المتعددة للتركيب عدة أجهزة استشعار للإشعاع أو محطات مراقبة لالتقاط الاختلافات المكانية في جميع أنحاء الموقع.

تجنب تركيب المحطة:

مباشرة بجوار خزانة معدنية عاكسة
تحت الكابلات العلوية
بالقرب من فتحات العادم أو معدات التهوية
في أدنى نقطة في منطقة معرضة للفيضانات
مباشرة بجوار طريق وصول ترابي
خلف صف من الوحدات التي توفر الظل في الصباح أو بعد الظهر
حيث تتطلب الصيانة الروتينية من الفنيين تجاوز أجهزة الاستشعار أو الكابلات

قبل تحديد الموقع النهائي، قم بإجراء تقييم بسيط للتظليل وتحقق من مسار الشمس في كل من ظروف الصيف والشتاء.

2. أفضل الممارسات لتركيب مستشعر الإشعاع الشمسي

يُعدّ الإشعاع الشمسي أحد أهمّ المدخلات في مراقبة أداء الخلايا الكهروضوئية. ويتم اختياره بشكل صحيح. مستشعر الإشعاع الشمسي لمراقبة الخلايا الكهروضوئية يساعد المشغلين على مقارنة الطاقة الشمسية المتاحة مع إنتاج المحطة الفعلي.

قد تستخدم أنظمة الخلايا الكهروضوئية عدة أنواع من قياسات الإشعاع الشمسي:

الإشعاع على مستوى المصفوفة، أو POA
الإشعاع الأفقي العالمي أو GHI
الإشعاع الخلفي للوحدات ثنائية الوجه
الإشعاع الأفقي المنتشر
الإشعاع الشمسي المباشر العادي للتطبيقات المتخصصة

إذا كنت بحاجة إلى شرح أوضح لمبادئ عمل أجهزة الاستشعار وأنواع القياس ودورها في تقييم المصانع، فاقرأ دليلنا الخاص بـ مستشعرات الإشعاع الشمسي لمراقبة أداء الخلايا الكهروضوئية بدقة.

يمثل الإشعاع الشمسي على مستوى المصفوفة إجمالي الإشعاع الشمسي الذي يتم استقباله على نفس مستوى وحدات الخلايا الكهروضوئية. وتعتمد قيمته على اتجاه المصفوفة، وميلها، وموقع الشمس، والإشعاع المنتشر، والإشعاع المنعكس، والتظليل.

قم بمحاذاة مستشعر POA مع وحدات الطاقة الشمسية الكهروضوئية

بالنسبة لمصفوفات الخلايا الكهروضوئية ذات الميل الثابت، يجب أن يحتوي مستشعر الإشعاع الضوئي POA على ما يلي:

نفس زاوية ميل وحدات الخلايا الكهروضوئية
نفس السمت الخاص بوحدات الخلايا الكهروضوئية
منظر سماء غير محجوب
التعرض لنفس بيئة التظليل والتلوث التي تتعرض لها المصفوفة الخاضعة للمراقبة

يجب تركيب المستشعر في مستوى واحد مع مصفوفة الخلايا الكهروضوئية، وليس مجرد تثبيته على سطح أفقي قريب. ويتم قياس الإشعاع الشمسي عند نقطة التلامس (POA) تحديدًا باستخدام مقياس الإشعاع الشمسي أو الخلية المرجعية الموضوعة في نفس مستوى وحدات الخلايا الكهروضوئية.

استخدم دعامة تثبيت صلبة وقابلة للتعديل، وتحقق من الزاوية باستخدام مقياس ميل رقمي معاير. لا تعتمد فقط على المحاذاة البصرية.

بالنسبة للمشاريع التي تستخدم اتجاهات وحدات مختلفة - على سبيل المثال، المصفوفات على أسطح المباني المواجهة للشرق والغرب - قم بتثبيت مستشعر POA منفصل لكل اتجاه رئيسي.

حافظ على المستشعر بعيدًا عن الظل

تحقق من وجود تظليل دائم ومؤقت من:

إطارات وحدات الخلايا الكهروضوئية
أنابيب عزم الدوران
محركات التتبع
أعمدة التثبيت
صواني الكابلات
معدات الحماية من الصواعق
الهوائيات
أجهزة الاستشعار القريبة
الغطاء النباتي
منصات وصول الفنيين

قد يبدو المستشعر غير مظلل عند الظهيرة، ولكنه يظل مظللاً في الصباح الباكر أو أواخر فترة ما بعد الظهر. كما ينبغي مراعاة التغيرات الموسمية في مسار الشمس.

تجنب الانعكاسات غير المرغوب فيها

لا تقم بتركيب المستشعر في الأماكن القريبة التي قد تضيف فيها الأسطح المعدنية أو الزجاج أو الجدران البيضاء أو الأسقف أو غيرها من الأجسام العاكسة إشعاعًا منعكسًا غير طبيعي.

الهدف هو قياس الموارد الشمسية التي تتلقاها مصفوفة الخلايا الكهروضوئية، وليس الانعكاس الموضعي الناتج عن المعدات المحيطة.

تأكد من استواء السطح بشكل صحيح لإجراء القياسات الأفقية

يجب تركيب مقياس الإشعاع الشمسي GHI أفقيًا وتسويته بعناية باستخدام ميزان التسوية المدمج أو قاعدة تسوية مناسبة. يمكن للمشاريع التي تتطلب قياسات إشعاع شمسي عالية الدقة استخدام مقياس إشعاع شمسي من الفئة أ مزود بمخرج RS485 للتكامل مع مسجلات البيانات وأنظمة SCADA ومحطات الأرصاد الجوية الكهروضوئية.

يُعدّ ضبط مستوى الجهاز بدقة أمرًا بالغ الأهمية، لأن أجهزة قياس الإشعاع الشمسي تستجيب للزاوية التي يصل بها الإشعاع إلى سطح الاستشعار. وتستخدم قواعد التثبيت المناسبة عادةً موازين فقاعية ومسامير قابلة للتعديل للحفاظ على الوضع الأفقي الصحيح.

بعد إحكام ربط مسامير التثبيت، تحقق من مستوى السطح مرة أخرى. قد يؤدي إحكام ربط أحد جانبي الدعامة إلى تغيير الزاوية النهائية.

قم بتثبيت أجهزة الاستشعار على أجهزة التتبع بشكل صحيح

بالنسبة لأنظمة التتبع أحادية المحور، يجب أن يتبع مستشعر POA نفس حركة صف التتبع الذي تتم مراقبته.

قم بتثبيته على جزء ثابت هيكليًا من جهاز التتبع بحيث:

يظل مستوى المستشعر موازياً لمستوى الوحدة.
لا يلتوي الدعامة أثناء الحركة.
لا يقوم المستشعر بتظليل وحدات الخلايا الكهروضوئية.
تتيح الكابلات نطاق التتبع الكامل دون تمدد أو تآكل.
لا يحجب هيكل جهاز التتبع مجال رؤية المستشعر.

بالنسبة للنباتات الكبيرة المزودة بأجهزة تتبع، ضع في اعتبارك كيف يمكن أن يؤثر عدم تطابق أجهزة التتبع، والتراجع، واختلاف التضاريس، والاختلافات بين الصفوف على التمثيل.

خطة للتنظيف والتفتيش

يمكن أن يؤدي الغبار، وفضلات الطيور، والصقيع، والثلج، وبقع الماء، وتلوث الحشرات إلى تقليل قراءات الإشعاع.

يجب أن يكون الوصول إلى المستشعر سهلاً دون الحاجة إلى تسلق الفنيين للوحدات أو فصل الكابلات. ضع جدولاً زمنياً للفحص والتنظيف يتناسب مع المناخ المحلي.

استخدم فقط مواد التنظيف المعتمدة من الشركة المصنعة. قد تتسبب الأدوات الكاشطة أو المواد الكيميائية القوية في تلف قبة المستشعر أو الموزع.

للحصول على مراقبة دقيقة لمستوى المصفوفة، انظر إلى [مستشعر الإشعاع الشمسي] مصمم لتحليل أداء الخلايا الكهروضوئية ورصد البيئة.

3. كيفية تركيب حساسات درجة حرارة وحدات الخلايا الكهروضوئية

تؤثر درجة حرارة وحدة الخلايا الكهروضوئية بشكل مباشر على الأداء الكهربائي. مستشعر درجة حرارة وحدة الطاقة الشمسية يتم عادةً تثبيته على السطح الخلفي لوحدة نموذجية لقياس درجة حرارة التشغيل الحقيقية.

إن الغرض من مستشعر درجة حرارة الوحدة هو قياس درجة حرارة التشغيل لوحدة كهروضوئية نموذجية - وليس درجة حرارة الهواء المحيط.

اختر وحدة نموذجية تمثيلية

اختر وحدة تعكس ظروف التشغيل العادية داخل المصفوفة الخاضعة للمراقبة.

تجنب الوحدات النمطية التي هي:

عند حافة صف مكشوفة بشكل غير عادي
مظلل بشكل دائم
مباشرة فوق ميزة السقف الساخن
بالقرب من محول التيار أو فتحة التهوية
تالف أو متسخ بشدة
يقع في منطقة ذات تدفق هواء غير طبيعي
يسهل الوصول إليها ولكنها لا تمثل المصفوفة

بالنسبة للمنشآت الكبيرة، استخدم مستشعرات درجة حرارة متعددة الوحدات عبر كتل أو اتجاهات أو مناطق تتبع تمثيلية.

قم بتثبيت المستشعر على السطح الخلفي

يجب تركيب المستشعر على الغطاء الخلفي أو السطح الخلفي لوحدة الخلايا الكهروضوئية وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة للمستشعر.

تشمل أفضل الممارسات العامة ما يلي:

نظف وجفف منطقة التركيب.
ضع المستشعر بعيدًا عن إطار الوحدة وصندوق التوصيل.
تأكد من التلامس الحراري الكامل بين المستشعر وسطح الوحدة.
قم بتثبيته باستخدام مادة لاصقة موصلة للحرارة مناسبة، أو شريط لاصق، أو وسادة تثبيت.
احمِ كابل المستشعر من الحركة والإجهاد الميكانيكي.
تجنب إحداث فجوات هوائية بين عنصر الاستشعار والوحدة.

يمكن للمستشعر غير المحكم قياس مزيج من درجة حرارة الوحدة ودرجة حرارة الهواء المحيط، مما ينتج عنه قراءات غير مستقرة أو منخفضة باستمرار.

اختر موضعًا مناسبًا على الوحدة

يتمثل أحد الأساليب الشائعة في وضع المستشعر بالقرب من المنطقة المركزية للسطح الخلفي، بعيدًا عن صندوق التوصيل والإطار والحواف.

ومع ذلك، ينبغي أن يتبع الموقع النهائي تصميم الوحدة، ونوع المستشعر، ومواصفات المشروع، ومعيار المراقبة المعمول به.

لا تقم بتثبيت المستشعر مباشرة فوق:

صناديق التوصيل
مناطق الصمام الثنائي الالتفافي
أعضاء الإطار
أجزاء الغلاف الخلفي التالفة
موصلات الكابلات
بقايا لاصقة من أجهزة الاستشعار السابقة

توفير تخفيف الإجهاد

يمكن أن تؤدي حركة الوحدة، واهتزاز الرياح، والتمدد الحراري، ودوران جهاز التتبع، وأعمال الصيانة إلى شد الكابل.

ثبّت الكابل بالقرب من المستشعر لمنع فصل عنصر الاستشعار عن الوحدة. استخدم روابط كابلات أو مشابك أو أنابيب مقاومة للأشعة فوق البنفسجية مناسبة لتركيبات الطاقة الشمسية الخارجية.

لا تشد الكابلات بإحكام. اترك مساحة كافية للحركة الحرارية وتشغيل جهاز التتبع.

تحقق من القراءة بعد التثبيت

قارن قراءة درجة حرارة الوحدة مع:

مستشعرات درجة حرارة الوحدة القريبة
درجة الحرارة المحيطة
ظروف الإشعاع
السلوك المتوقع لدرجة الحرارة خلال النهار

في يوم مشمس، ترتفع درجة حرارة الوحدة عادةً فوق درجة حرارة الجو المحيط. قد يكون المستشعر الذي يبقى قريبًا من درجة حرارة الجو المحيط تحت أشعة الشمس القوية ذا اتصال حراري ضعيف أو قد لا يكون مثبتًا على السطح المقصود.

تعرّف على المزيد حول المراقبة المستمرة لسطح الوحدة باستخدام مستشعر درجة حرارة وحدة الطاقة الشمسية.

4. وضع مستشعر الرياح

يمكن أن تدعم بيانات سرعة الرياح واتجاهها ما يلي:

تحليل درجة حرارة وحدة الخلايا الكهروضوئية
تقييم الأحمال الهيكلية
التحكم في جهاز التتبع
أجهزة إنذار الطقس القاسي
نماذج التبريد وفقدان الحرارة
تحليل حالة الموقع

تُعد أجهزة استشعار الرياح حساسة بشكل خاص للعوائق القريبة.

أبقِ المستشعر بعيدًا عن الاضطرابات الجوية

يمكن للمباني وصفوف الوحدات والخزائن والأسوار والأشجار والأعمدة أن تخلق تدفق هواء مضطرب وقراءات مشوهة.

قم بتركيب مستشعر الرياح:

فوق أو بعيدًا عن العوائق القريبة
على صاري رأسي صلب
حيث يكون تدفق الهواء غير معاق قدر الإمكان
بعيدًا عن مخارج الحرارة
خارج نطاق الاضطراب الناتج عن الهياكل الكبيرة

يعتمد الارتفاع الأمثل للتركيب على هدف القياس ومواصفات المشروع. قد يختلف تركيب جهاز استشعار يُستخدم لتحليل المناخ المحلي للنبات عن تركيب جهاز آخر مُصمم لتمثيل ارتفاع قياسات الأرصاد الجوية المعيارية.

يُعدّ الاتساق أمراً بالغ الأهمية. سجّل ارتفاع التركيب النهائي والظروف المحيطة به في وثائق التشغيل.

قم بتوجيه مستشعر اتجاه الرياح بشكل صحيح

استخدم بوصلة مصححة للانحراف المغناطيسي المحلي، أو إحداثيات موقع تم التحقق منها، أو طريقة مسح معتمدة أخرى لتحديد الشمال الحقيقي.

لا تفترض أن سكة التثبيت أو حافة المبنى أو صف الألواح الكهروضوئية محاذية تمامًا للشمال.

بعد التوجيه:

تأكد من أن مؤشر اتجاه الرياح يتحرك بحرية.
تأكد من أن مرجع الشمال مُهيأ بشكل صحيح في مسجل البيانات.
تأكد من أن مسار الكابل لا يقيد الدوران.
قارن القراءة باتجاه الرياح المرصود أثناء التشغيل.

5. وضع مقياس المطر

قد تساعد بيانات هطول الأمطار المشغلين على فهم ما يلي:

تنظيف الوحدات الطبيعية
تغيرات التربة
أحداث العواصف
ظروف تصريف الموقع
مدخل الصيانة
العلاقة بين هطول الأمطار واستعادة الطاقة

يجب أن يكون مقياس المطر مستوياً وثابتاً وخالياً من الرذاذ أو العوائق.

توصيات التركيب

قم بتثبيت المقياس على دعامة ثابتة وخالية من الاهتزازات.
تأكد من أن فتحة المجمع أفقية.
أبقِها بعيدة عن الأسطح وحواف الوحدات والأشجار والأعمدة والهياكل العالية.
تجنب الأماكن التي يمكن أن يتناثر فيها الماء داخل المجمع.
منع مسارات الكابلات من التداخل مع آلية الإمالة.
استخدم مبيدات الحشرات إذا أوصى بذلك المصنّع.
تأكد من خلو القمع ومسار التصريف من أي عوائق.

يمكن لمقياس المطر ذي الدلو القلاب غير المستوي أن يقلل أو يزيد بشكل منهجي من كمية الأمطار.

بعد التركيب، قم بإجراء اختبار مضبوط باستخدام كمية معلومة من الماء وفقًا لإجراءات الشركة المصنعة. تأكد من تسجيل كل طرف بشكل صحيح بواسطة مسجل البيانات.

6. تركيب مستشعر درجة الحرارة والرطوبة المحيطة

يجب أن تقيس أجهزة استشعار درجة الحرارة والرطوبة المحيطة الهواء المحيط بدلاً من التسخين الشمسي المباشر.

قم بتركيب هذه المستشعرات داخل درع واقٍ من الإشعاع مناسب.

يجب أن يكون الدرع:

احمِ المستشعر من الإشعاع الشمسي المباشر والمنعكس
يُنصح بتوفير تهوية طبيعية أو قسرية كافية.
قلل من التعرض للمطر
يجب تركيبها بعيدًا عن الخزائن الساخنة والألواح الخلفية للوحدات.
ضع في مكان يسمح بتدفق الهواء بحرية

لا تقم بتركيب مستشعر حرارة غير محمي مباشرة على عمود معدني. فقد يسخن العمود تحت أشعة الشمس، مما يؤدي إلى قراءة خاطئة لدرجة حرارة عالية.

تجنب التركيب مباشرة في الأعلى:

مواد تسقيف داكنة اللون
أسطح خرسانية
عادم العاكس
مناطق المحولات
خزائن معدنية عاكسة

قم بتوثيق ارتفاع التركيب حتى يمكن تركيب أجهزة الاستشعار البديلة في المستقبل بشكل متسق.

7. تركيب محطة أرصاد جوية تعمل بالطاقة الشمسية ثنائية الوجه

تتطلب مشاريع الخلايا الكهروضوئية ثنائية الوجه اهتمامًا إضافيًا لأن الطاقة يتم توليدها من الإشعاع الأمامي والخلفي على حد سواء.

يعتمد الإشعاع من الجهة الخلفية على:

بياض الأرض
تباعد الصفوف
ارتفاع الوحدة
موقع جهاز التتبع
ظروف السطح
التظليل الناتج عن العناصر الهيكلية
هندسة التضاريس
غطاء من الثلج أو النباتات

قد لا يمثل مستشعر واحد في الجانب الخلفي بشكل كافٍ مصفوفة ثنائية الوجه كبيرة أو غير منتظمة.

اعتبارات المستشعرات الخلفية

قم بتركيب المستشعر خلف لوحة الوحدة وفقًا لتصميم المراقبة.
تجنب الظل الناتج عن أنابيب عزم الدوران، والسكك الحديدية، وصناديق التوصيل، والكابلات.
حافظ على المسافة المحددة من الوحدة.
استخدم مواقع قياس متعددة عندما يختلف الإشعاع الخلفي بشكل كبير.
سجل هندسة المستشعر بدقة لتفسير البيانات في المستقبل.
ينبغي النظر في مراقبة البياض بشكل منفصل عند الحاجة.

يُعدّ رصد الإشعاع ثنائي الوجه أكثر حساسيةً للهندسة المحلية من رصد نقطة الوصول الضوئية الأمامية التقليدية. لذا، ينبغي على مطوري المشاريع تحديد مواقع أجهزة الاستشعار قبل بدء الإنشاء بدلاً من الارتجال فيها أثناء التشغيل.

تُضيف مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية العائمة تحديات إضافية مثل الرطوبة والتآكل وتغير مستوى المياه ومحدودية الوصول وحركة المنصة. وقد تتطلب هذه المشاريع فريق عمل متخصص. حل محطة مراقبة الطاقة الشمسية العائمة.

8. تركيب مسجل البيانات والخزانة الخارجية

يُعد مسجل البيانات النقطة المركزية التي يتم فيها جمع إشارات المستشعر ومعالجتها وتخزينها ونقلها.

يجب أن يحمي التثبيت الموثوق به كلاً من جودة البيانات وتوافر المعدات.

اختر خزانة مناسبة

ينبغي على الحكومة توفير الحماية المناسبة للظروف المحلية، بما في ذلك:

المطر وتسرب المياه
تراب
الرطوبة والتكثيف
التدفئة الشمسية
البيئات المسببة للتآكل
الحشرات
الوصول غير المصرح به
شد الكابل
ارتفاعات مفاجئة في التيار الكهربائي

قم بتركيب الخزانة فوق مستويات الفيضان أو المياه الراكدة المتوقعة.

في المناخات الحارة، تجنب وضعها في مكان تتعرض فيه لأشعة الشمس المباشرة غير الضرورية بعد الظهر. استخدم واقيًا من الشمس، أو نظام تهوية، أو عازلًا حراريًا، أو نظام تكييف عند الحاجة.

أسلاك منفصلة للإشارة والطاقة

قم بتوجيه إشارات المستشعرات منخفضة المستوى بشكل منفصل عن:

كابلات الطاقة الكهربائية
كابلات العاكس
كابلات المحرك
كابلات الطاقة الخاصة بجهاز التتبع
كابلات التيار المستمر عالية التيار
أجهزة إرسال الراديو

وهذا يقلل من خطر التداخل الكهربائي.

استخدم كابلًا محميًا عند الحاجة، واتبع تعليمات التأريض الخاصة بالشركة المصنعة. قد يؤدي التأريض غير الصحيح في نقاط متعددة إلى حدوث حلقات أرضية.

قم بتسمية كل كابل

يجب وضع علامة على كل كابل من كلا الطرفين تتضمن ما يلي:

اسم المستشعر
رقم القناة
معرف المحطة
وجهة الكابل

تقلل الملصقات الواضحة من وقت التشغيل وتجعل استكشاف الأخطاء وإصلاحها في المستقبل أسهل بكثير.

كما يجب الاحتفاظ بمخطط الأسلاك داخل الخزانة أو في وثائق المشروع الرقمية.

توفير الحماية من الصواعق والارتفاع المفاجئ في التيار الكهربائي

تُعد محطات الطاقة الشمسية مواقع مكشوفة حيث يمكن أن تجمع الكابلات الطويلة طاقة الاندفاع.

ينبغي أن تتضمن خطة التركيب ما يلي:

حماية خط الإشارة من زيادة التيار
حماية من ارتفاع التيار الكهربائي عبر خطوط الطاقة
تأريض الصاري
تأريض الخزانة
حماية الكابلات
تنسيق الحماية من الصواعق
حماية منفذ الاتصالات

ينبغي أن تتبع إجراءات التأريض والحماية من زيادة التيار الكهربائي قوانين الكهرباء المحلية ومتطلبات المشروع وتوصيات الشركة المصنعة للمعدات.

تأكد من مصدر الطاقة

قبل توصيل أجهزة الاستشعار، تحقق مما يلي:

جهد الدخل
قطبية الطاقة
متطلبات التيار القصوى
تحديد حجم الطاقة الشمسية والبطاريات، عند الاقتضاء
وقت تشغيل النسخ الاحتياطي
إعدادات وحدة التحكم في الشحن
تصنيفات الصمامات
حماية من انخفاض الجهد

قد تعمل محطة الأرصاد الجوية بشكل طبيعي خلال ظروف التشغيل المشمسة ولكنها تتعطل في الليل أو خلال الطقس الغائم لفترات طويلة إذا كانت بطاريتها ونظام الطاقة الشمسية الخاص بها غير كافيين.

عندما يتطلب المشروع محطة متكاملة بدلاً من أجهزة استشعار مجمعة بشكل فردي، فإن محطة أرصاد جوية تعمل بالطاقة الشمسية الكهروضوئية مع مراقبة الإشعاع الشمسي يجمع بين المعايير الرئيسية المتعلقة بالأرصاد الجوية والوحدة النمطية في نظام مراقبة واحد.

9. تكوين الاتصالات والبيانات

قد تتواصل محطات الأرصاد الجوية الكهروضوئية عبر:

مودبوس RS485
إيثرنت
4G LTE
لوراوان
واي فاي
شبكات الألياف الضوئية
MQTT
منصات السحابة الخاصة
أنظمة سكادا

للاطلاع على معلومات حول تخطيط البيانات، واختيار البروتوكول، وربط المنصات، وبنية النظام، راجع دليلنا الخاص بـ دمج محطات الأرصاد الجوية الكهروضوئية مع أنظمة التحكم الإشرافي وجمع البيانات (SCADA) ومنصات الحوسبة السحابية.

لا يكتمل التثبيت المادي إلا عندما تصل البيانات بشكل صحيح إلى المنصة المقصودة.

قم بضبط كل مستشعر بعناية

يفحص:

عنوان الجهاز
بروتوكول الاتصال
معدل الباود
بتات التكافؤ وبتات التوقف
تعيين السجلات
وحدات هندسية
وضع الفاصلة العشرية
فترة أخذ العينات
فترة التخزين
فترة التحميل
عتبة الإنذار
المنطقة الزمنية
مزامنة الوقت

من الأخطاء الشائعة في التكامل تلقي بيانات صحيحة تقنياً بوحدة خاطئة - على سبيل المثال، تفسير درجة الحرارة على أنها عدد صحيح خام أو إجمالي هطول الأمطار على أنه شدة هطول الأمطار.

استخدم طابعًا زمنيًا ثابتًا

ينبغي أن تستخدم جميع بيانات المحطات مرجعًا زمنيًا محددًا بوضوح.

يتأكد:

التوقيت المحلي أو التوقيت العالمي المنسق
سلوك التوقيت الصيفي
مزامنة وقت الشبكة
دقة ساعة مسجل البيانات
موقع الطابع الزمني في حزمة البيانات
التعامل مع انقطاعات الاتصالات

تعتبر الطوابع الزمنية المتسقة ضرورية عند مقارنة بيانات الطقس مع بيانات العاكس والعداد والمتتبع ونظام التحكم الإشرافي وجمع البيانات (SCADA).

الحفاظ على تخزين البيانات محليًا

حيثما أمكن، قم بضبط برنامج التسجيل لتخزين البيانات محليًا أثناء انقطاعات الاتصال.

بمجرد استعادة الاتصال، يجب أن يكون النظام قادراً على تحميل السجلات التاريخية دون إنشاء بيانات مكررة أو غير منظمة.

10. استراتيجية أخذ العينات وتسجيل البيانات الموصى بها

تلتقط عملية أخذ العينات السريعة التغيرات قصيرة المدى، بينما تحدد فترة التسجيل مدى تكرار تخزين القيم المعالجة.

يعتمد أفضل تكوين على:

زمن استجابة المستشعر
متطلبات مراقبة النباتات
طريقة حساب الأداء
سعة نظام التحكم الإشرافي وتحصيل البيانات (SCADA)
عرض نطاق الاتصال
سعة التخزين
المتطلبات التعاقدية أو التنظيمية

على سبيل المثال، قد يتم أخذ عينات من مستشعر الإشعاع الشمسي بتردد أعلى من فترة المتوسط النهائية. ويمكن لجهاز التسجيل بعد ذلك حساب المتوسط، والحد الأدنى، والحد الأقصى، والانحراف المعياري، أو القيم الإجمالية.

لا تستخدم فترة تحميل طويلة كبديل عن أخذ العينات المحلية المناسبة. فالمحطة التي تُحمّل البيانات مرة كل 15 دقيقة يمكنها مع ذلك أخذ عينات من أجهزة الاستشعار بشكل متكرر وإرسال النتائج المحسوبة.

قبل بدء التشغيل، تحقق من أن طريقة حساب المتوسط المستخدمة من قبل محطة الأرصاد الجوية متوافقة مع الطريقة المستخدمة لبيانات الطاقة والطاقة في المحطة.

11. أخطاء شائعة في تركيب محطات الأرصاد الجوية الكهروضوئية

يمكن إرجاع العديد من مشاكل جودة البيانات إلى عدد قليل من أخطاء التثبيت.

الخطأ الأول: تركيب مستشعر POA أفقيًا

لا يمثل مستشعر الإشعاع الأفقي الإشعاع الذي تتلقاه مصفوفة الخلايا الكهروضوئية المائلة.

نهج أفضل: قم بمحاذاة مستشعر POA بنفس زاوية الميل والسمت للوحدات. بالنسبة للتطبيقات التي يجب أن تعكس فيها استجابة المراقبة بدقة وحدات الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من السيليكون البلوري، مستشعر إشعاع السيليكون لمراقبة أداء الخلايا الكهروضوئية قد يتم النظر في ذلك أيضاً.

الخطأ الثاني: تركيب المستشعر وفقًا لإطار الدعم بدلاً من مستوى الوحدة

لا تكون هياكل التركيب دائمًا متوازية تمامًا مع الوحدات.

نهج أفضل: قم بقياس زاوية الوحدة الفعلية وقم بمحاذاة المستشعر بشكل مستقل.

الخطأ الثالث: تجاهل التظليل الموسمي

قد يكون المستشعر الذي يكون شفافاً في الصيف مظللاً في الشتاء.

نهج أفضل: راجع المسار الشمسي السنوي بالكامل قبل تحديد موضع التركيب النهائي.

الخطأ الرابع: تركيب مستشعر درجة حرارة الوحدة بالقرب من الإطار

قد تختلف الخصائص الحرارية لحواف الوحدة عن منطقة الوحدة المركزية.

نهج أفضل: اختر موضعًا تمثيليًا على السطح الخلفي بعيدًا عن الإطار وصندوق التوصيل.

الخطأ الخامس: ترك فجوة هوائية أسفل مستشعر درجة الحرارة

يؤدي ضعف الاتصال إلى استجابة بطيئة أو غير دقيقة لدرجة الحرارة.

نهج أفضل: تأكد من التلامس الكامل واستخدم مادة التثبيت المحددة.

الخطأ السادس: تركيب أجهزة استشعار الرياح بجانب صف من الخزائن أو الوحدات

تُؤثر المباني المجاورة على تدفق الهواء.

نهج أفضل: استخدم وضعية تركيب واضحة ذات اضطراب منخفض.

الخطأ السابع: عدم ضبط مستوى مقياس المطر

يمكن أن يؤدي مقياس المطر المائل إلى حدوث أخطاء قياس منهجية.

نهج أفضل: قم بتسوية المقياس أثناء التركيب وأعد فحصه بعد إحكام ربطه.

الخطأ الثامن: توصيل كابلات المستشعرات بكابلات الطاقة العالية

يمكن أن تؤثر الضوضاء الكهربائية على إشارات المستشعرات أو الاتصالات.

نهج أفضل: قم بفصل أسلاك الإشارة عن أسلاك الطاقة، والتزم بمتطلبات التأريض.

الخطأ التاسع: نسيان تخفيف الإجهاد

قد يؤدي تحريك الكابل إلى ارتخاء الأطراف أو فصل أجهزة الاستشعار السطحية.

نهج أفضل: قم بتأمين الكابلات بالقرب من كل مستشعر مع السماح بالحركة الحرارية والميكانيكية.

الخطأ العاشر: تشغيل الجهاز دون التحقق من البيانات

لا ينتج جهاز الاستشعار المزود بالطاقة بالضرورة بيانات صحيحة.

نهج أفضل: التحقق من صحة القراءات والوحدات والطوابع الزمنية وحالة الاتصال والعلاقات البيئية المتوقعة.

12. قائمة التحقق من التشغيل

أكمل الفحوصات التالية قبل قبول محطة الأرصاد الجوية الكهروضوئية.

الفحوصات الميكانيكية

جميع الصواري والأقواس والخزائن مثبتة بإحكام.
زوايا المستشعرات تتطابق مع الرسومات المعتمدة.
يتطابق مستشعر POA مع ميل الوحدة واتجاهها.
تكون أجهزة قياس الإشعاع الشمسي ومقاييس المطر الأفقية مستوية.
تتمتع مستشعرات درجة حرارة الوحدة بتلامس كامل مع السطح.
تتحرك الكابلات المثبتة على جهاز التتبع بحرية.
جميع الموصلات مقاومة للعوامل الجوية.
تتمتع الكابلات بحماية مناسبة ضد الإجهاد.
لا يوجد مستشعر مظلل بواسطة هيكل التثبيت.
المحطة متاحة للصيانة.

الفحوصات الكهربائية

جهد التغذية والقطبية صحيحان.
تم الانتهاء من توصيلات التأريض.
تم تركيب جهاز الحماية من زيادة التيار الكهربائي.
تم توصيل دروع الكابلات بشكل صحيح.
كابلات الإشارة والطاقة منفصلة.
تم تصنيف الصمامات والقواطع بشكل صحيح.
جهد البطارية وحالة الشحن طبيعيان.
تم وضع ملصقات على أطراف الخزائن.

عمليات التحقق من البيانات

كل جهاز استشعار يقوم بالإبلاغ.
تستخدم القيم وحدات الهندسة الصحيحة.
تتطابق عناوين الأجهزة مع ملف التكوين.
الطوابع الزمنية صحيحة.
فترات أخذ العينات وتسجيل البيانات صحيحة.
تصل البيانات إلى السحابة أو منصة SCADA.
يعمل التخزين المحلي أثناء انقطاع الاتصال.
تم ضبط عتبات الإنذار.
يمكن استرجاع السجلات التاريخية.
قراءات المستشعر معقولة من الناحية الفيزيائية.

13. تحقق من صحة البيانات قبل مغادرة الموقع

يمكن لعملية التحقق النهائية من البيانات أن تحدد مشاكل التثبيت التي تغفلها عملية الفحص البصري.

قارن القياسات ذات الصلة

مراجعة العلاقات بين:

الإشعاع الشمسي عند نقطة الوصول والطاقة الكهروضوئية
الإشعاع الشمسي العالمي وإشعاع POA
درجة حرارة الوحدة ودرجة الحرارة المحيطة
درجة حرارة الوحدة والإشعاع
سرعة الرياح وتبريد الوحدة
تعافي التربة من آثار الأمطار والتلوث
الإشعاع الأمامي والخلفي
تم تركيب العديد من أجهزة الاستشعار في نفس الموقع

على سبيل المثال:

من المتوقع عموماً أن ترتفع درجة حرارة الوحدة مع زيادة الإشعاع الشمسي.
ينبغي أن تتبع طاقة الخلايا الكهروضوئية بشكل عام الإشعاع الشمسي أثناء التشغيل العادي.
ينبغي أن يُظهر مستشعرا الإشعاع الموضوعان في نفس الموضع أنماطًا متشابهة.
لا ينبغي أن يبقى مستشعر POA عند الصفر أثناء قيام المحطة بتوليد الطاقة بشكل طبيعي.
لا ينبغي أن تزداد كميات الأمطار في يوم جاف.

تحقق من البيانات في ظل ظروف مختلفة

اختبار واحد في منتصف النهار لا يكفي.

حيثما أمكن، راجع البيانات خلال:

شروق الشمس
منتصف النهار
غروب
حركة جهاز التتبع
التحولات السحابية
فترات الرياح العاتية
أحداث هطول الأمطار
عملية ليلية
انقطاع الاتصالات

يساعد هذا في الكشف عن التظليل، ومشاكل كابلات التتبع، وأخطاء الطوابع الزمنية، ومصادر الطاقة غير المستقرة، والانحرافات الليلية غير الطبيعية.

14. الصيانة بعد التركيب

تتطلب المراقبة الدقيقة للخلايا الكهروضوئية صيانة مستمرة.

قم بوضع خطة صيانة تشمل ما يلي:

تنظيف المستشعر
الفحص البصري
التحقق من المستوى والزاوية
فحص الكابلات والموصلات
إحكام إغلاق الخزائن
فحص التأريض
اختبار البطارية
مراجعة فجوة البيانات
مقارنة المستشعرات
معايرة
مكافحة الغطاء النباتي
نسخ احتياطي للبرامج الثابتة والإعدادات

قارن الإشعاع المقاس مع السلوك المتوقع في حالة السماء الصافية مع مرور الوقت. قد يشير الانحراف المستمر إلى انحراف المستشعر، أو التلوث، أو التظليل، أو تغييرات في المحاذاة، أو مشاكل في المعايرة. تُعد مقارنة بيانات المستشعر مع الإشعاع المُنمذج خلال فترات السماء الصافية إحدى الطرق المستخدمة لتحديد الانحراف والقياسات غير الطبيعية.

ينبغي أن يلتزم تواتر المعايرة بتوصيات الشركة المصنعة للمستشعر، وفئة مراقبة المشروع، والمتطلبات التعاقدية. تتطلب بعض ممارسات المراقبة عالية الجودة إعادة معايرة دورية لمستشعرات الإشعاع الشمسي، وتختلف الفترة الزمنية بين المعايرة والمعايرة حسب فئة المستشعر والتطبيق.

احتفظ بسجلات لكل عملية صيانة، بما في ذلك:

تاريخ
فني
معرف المستشعر
تم إنجاز العمل
معلومات المعايرة
قراءات قبل وبعد
صور
تغييرات في التكوين

تُعد هذه السجلات ذات قيمة عند دراسة التغيرات في الأداء على المدى الطويل.

التعليمات

ما هي أهم قاعدة لتركيب محطة الأرصاد الجوية الكهروضوئية؟

أهم قاعدة هي تركيب كل مستشعر في المكان الذي يُحاكي فيه الظروف التي تتعرض لها مصفوفة الخلايا الكهروضوئية. بالنسبة للإشعاع الشمسي على مستوى المصفوفة، يعني هذا مطابقة ميل واتجاه وحدات الخلايا الكهروضوئية وتجنب الظل أو الانعكاسات غير الطبيعية.

أين ينبغي تركيب جهاز استشعار الإشعاع الشمسي؟

يجب تركيب مستشعر إشعاع POA في موقع غير مظلل وممثل، بنفس زاوية الميل والاتجاه لوحدات الخلايا الكهروضوئية التي تتم مراقبتها. أما مستشعر GHI، فيجب تركيبه عادةً بشكل أفقي مع الحرص على تسويته بدقة.

هل تحتاج كل محطة طاقة شمسية إلى محطة أرصاد جوية؟

تُعد محطة الأرصاد الجوية ذات قيمة خاصة عندما يحتاج مشغل المحطة إلى حساب نسبة الأداء، وتحديد الأسباب البيئية لضعف الأداء، وتقييم الخسائر الحرارية، وإدارة التنظيف، والتحقق من الضمانات، أو مقارنة الإنتاج الفعلي بالموارد الشمسية المتاحة.

يعتمد عدد ونوع المحطات على حجم المحطة، والتضاريس، واتجاه الوحدة، وتصميم جهاز التتبع، والمناخ، وأهداف المراقبة.

كم عدد أجهزة استشعار الإشعاع الشمسي اللازمة لمزرعة الطاقة الشمسية؟

لا يوجد رقم واحد مناسب لكل مشروع. قد يستخدم موقع صغير ومتجانس موقع قياس واحد ممثل، بينما قد يتطلب موقع كبير ذو تضاريس أو اتجاهات أو وحدات تتبع أو مناخات محلية مختلفة عدة أجهزة استشعار أو محطات أرصاد جوية. بالنسبة لمصفوفات الأسطح ومواقع التوليد الموزعة جغرافيًا، فإن نظامًا مضغوطًا محطة رصد الأحوال الجوية للخلايا الكهروضوئية لمحطات الطاقة الشمسية الموزعة يمكن توفير بيانات محلية لكل موقع تمثيلي.

أين ينبغي وضع مستشعر درجة حرارة وحدة الخلايا الكهروضوئية؟

يُثبّت هذا المستشعر عادةً بإحكام على السطح الخلفي لوحدة الطاقة الشمسية، بعيدًا عن الإطار وحافة الوحدة وصندوق التوصيل. يجب أن يتبع الموضع الدقيق وطريقة التثبيت تعليمات الشركة المصنعة للمستشعر ومتطلبات مراقبة المشروع.

لماذا تكون قراءة درجة حرارة الوحدة قريبة من درجة الحرارة المحيطة؟

تشمل الأسباب المحتملة ضعف الاتصال بالوحدة، أو وجود فجوة هوائية أسفل المستشعر، أو التركيب على سطح خاطئ، أو التظليل، أو كابل غير محكم، أو تكوين قناة غير صحيح، أو عطل في المستشعر.

هل ينبغي تركيب محطة أرصاد جوية بالقرب من غرفة التحكم؟

لا يُعتدّ بالقياسات التمثيلية إلا إذا كانت منطقة غرفة التحكم تُحاكي نفس الظروف البيئية لمصفوفة الخلايا الكهروضوئية. ولا ينبغي إعطاء الأولوية للراحة على حساب القياسات التمثيلية.

كم مرة يجب تنظيف أجهزة استشعار الإشعاع الشمسي؟

يعتمد معدل تنظيف أجهزة الاستشعار على عوامل محلية كالغبار، وهطول الأمطار، والثلوج، ونشاط الطيور، والزراعة، والبناء، والتلوث الصناعي. ينبغي فحص أجهزة الاستشعار بشكل دوري كافٍ لمنع التلوث من التأثير على دقة القياسات.

هل يمكن لجهاز استشعار واحد من نوع POA مراقبة المصفوفات المواجهة للشرق والغرب؟

لا يمكن لجهاز استشعار واحد أن يمثل بدقة اتجاهين مختلفين بشكل كبير للمصفوفة. لذا، يُنصح بتركيب مستشعر POA منفصل لكل مجموعة ميل أو سمت رئيسية عندما تختلف ظروف الإشعاع الخاصة بها.

ما الذي يجب اختباره أثناء التشغيل؟

اختبار قراءات المستشعرات، والوحدات الهندسية، والطوابع الزمنية، وقنوات مسجل البيانات، والاتصالات، والتخزين المحلي، والطاقة الاحتياطية، والإنذارات، وحركة الكابلات، والتأريض، والعلاقة بين بيانات الطقس وإنتاج الطاقة الكهروضوئية.

الخلاصة النهائية

تبدأ عملية مراقبة أداء أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الموثوقة بالتركيب الصحيح.

قد تقدم محطة الأرصاد الجوية المصممة جيداً بيانات رديئة حتى في الحالات التالية:

تم تركيب مستشعر الإشعاع بزاوية خاطئة.
مستشعر درجة حرارة الوحدة يعاني من ضعف التوصيل الحراري.
يتأثر مستشعر الرياح بالاضطرابات الجوية.
مقياس المطر ليس مستوياً.
يستخدم برنامج التسجيل وحدات أو طوابع زمنية غير صحيحة.
يصعب فحص وصيانة أجهزة الاستشعار.

إن أفضل تركيب ليس بالضرورة الأكثر ملاءمة. بل هو التركيب الذي ينتج بيانات تمثيلية وقابلة للتتبع والصيانة طوال فترة تشغيل محطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية.

توفر JW-IoT حلولاً قابلة للتكوين لمراقبة البيئة الكهروضوئية والتي يمكنها دمج الإشعاع الشمسي، ودرجة حرارة وحدة الخلايا الكهروضوئية، والطقس المحيط، والرياح، وهطول الأمطار، والتلوث، وتسجيل البيانات، وRS485 Modbus، و4G LTE، وLoRaWAN، وMQTT، وAPI، والاتصال بمنصة السحابة.