كيف تستخدم مزارع الطاقة الشمسية واسعة النطاق محطات الأرصاد الجوية الكهروضوئية لتحسين الإنتاج

قد تحتوي محطة الطاقة الشمسية واسعة النطاق على آلاف، بل ملايين، من وحدات الخلايا الكهروضوئية موزعة على مساحة شاسعة. وعندما يتغير توليد الطاقة بشكل غير متوقع، يحتاج المشغلون إلى تحديد ما إذا كان السبب هو انخفاض الإشعاع الشمسي، أو ارتفاع درجة حرارة الوحدات، أو حركة السحب، أو تراكم الغبار، أو تدهور المعدات، أو مشاكل في العاكس، أو أي ظرف آخر في الموقع.

هذا هو المكان الذي... محطة أرصاد جوية تعمل بالطاقة الشمسية يصبح جزءًا مهمًا من مراقبة مزارع الطاقة الشمسية.

بدلاً من الاكتفاء بالنظر إلى إنتاج الطاقة الكهربائية فقط، يمكن للمشغلين مقارنة بيانات الإنتاج بالظروف البيئية الفعلية في المحطة. يوفر الإشعاع الشمسي، ودرجة حرارة الوحدات، ودرجة الحرارة المحيطة، والرياح، وهطول الأمطار، وغيرها من المعايير المناخية، السياق البيئي اللازم لفهم أسباب تغير إنتاج الطاقة الكهروضوئية.

بالنسبة للمشاريع واسعة النطاق، يمكن أن تدعم هذه البيانات ما يلي:

• تقييم أداء الخلايا الكهروضوئية
• تحسين إنتاج الطاقة الشمسية
• تحليل نسبة الأداء
• تشخيص التوليد غير الطبيعي
• الصيانة الوقائية
• تحسين استراتيجية التنظيف
• تكامل نظام SCADA
• تحليل إنتاج الطاقة على المدى الطويل

بمعنى آخر، لا تقتصر وظيفة محطة الأرصاد الجوية الكهروضوئية على تسجيل الأحوال الجوية فحسب، بل تساعد أيضاً في تحويل القياسات البيئية إلى معلومات تشغيلية لمحطة الطاقة الشمسية.

لماذا تحتاج مزارع الطاقة الشمسية واسعة النطاق إلى بيانات الطقس في الموقع؟

تُعد التنبؤات الجوية الإقليمية مفيدة للتخطيط العام، لكنها ليست مصممة لشرح أداء تشغيل مجموعة محددة من الخلايا الكهروضوئية.

قد تختلف الظروف داخل مزرعة الطاقة الشمسية الكبيرة عن تلك التي تقيسها أقرب محطة أرصاد جوية عامة.

قد يؤثر الغطاء السحابي على جزء من الموقع قبل جزء آخر. وقد تختلف ظروف الرياح عبر الأراضي المفتوحة. ويمكن أن تتغير درجات حرارة الوحدات بشكل كبير تبعًا للإشعاع الشمسي والرياح وهيكل التركيب والظروف الحرارية المحلية.

لهذا السبب، يحتاج مشغلو أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية على نطاق المرافق عادةً إلى إجراء قياسات بالقرب من المصفوفات الفعلية.

تم تكوينه بشكل صحيح محطة أرصاد جوية تابعة لمحطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية يوفر مرجعًا للإجابة على سؤال تشغيلي أساسي:

هل تنتج محطة الطاقة الشمسية كمية الكهرباء التي يُتوقع إنتاجها بشكل معقول في ظل الظروف البيئية الحالية؟

على سبيل المثال، تخيل أن إنتاج المصنع انخفض بمقدار 15%.

في غياب البيانات البيئية، لا يعلم فريق العمليات إلا أن الإنتاج قد انخفض.

بفضل بيانات الإشعاع الشمسي ودرجة الحرارة، يصبح تفسير الوضع أسهل.

إذا انخفض الإشعاع الشمسي أيضاً بسبب الغطاء السحابي، فمن المتوقع حدوث انخفاض في الطاقة.

إذا ظل الإشعاع الشمسي مرتفعًا بينما انخفض توليد الطاقة بشكل كبير، فسيكون لدى المشغل سبب أقوى للتحقق من أداء المعدات، أو التلوث، أو التظليل، أو توافر العاكس، أو الخسائر الأخرى.

تُعد هذه العلاقة بين المدخلات البيئية والمخرجات الكهربائية أحد الأسباب الرئيسية لأهمية مراقبة الطقس في الموقع لمحطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية واسعة النطاق.

للاطلاع على تصميم المحطة الكامل، انظر إلى محطة الأرصاد الجوية لمحطة الطاقة الشمسية الكهروضوئية.

ما هي المعايير التي يجب أن تراقبها محطة الأرصاد الجوية الكهروضوئية؟

يعتمد التكوين الدقيق على حجم محطة الطاقة الشمسية وموقعها الجغرافي وتقنيتها وأهدافها التشغيلية. ومع ذلك، هناك عدة معايير ذات أهمية خاصة لتحليل أداء الخلايا الكهروضوئية.

1. الإشعاع الشمسي

عادةً ما يكون الإشعاع الشمسي هو أهم عامل بيئي لتقييم توليد الطاقة الكهروضوئية.

بحسب تصميم المشروع، قد تشمل القياسات ما يلي:

• الإشعاع الشمسي الأفقي العالمي (GHI)
• الإشعاع في مستوى المصفوفة (POA)
• الإشعاع الشمسي المباشر
• الإشعاع الشمسي المنتشر
• الإشعاع المنعكس

لتحليل أداء المصنع اليومي،, إشعاع POA وهو مفيد بشكل خاص لأنه يمكن محاذاة المستشعر مع مستوى الوحدة، مما يساعد المشغلين على مقارنة الطاقة الشمسية التي تصل إلى المصفوفة مع الطاقة الكهربائية المنتجة.

وبالتالي، يمكن أن تصبح أجهزة قياس الإشعاع الشمسي عالية الجودة أو أجهزة استشعار الإشعاع الشمسي المناسبة مرجعًا مهمًا لتحليل نسبة الأداء والإنتاجية.

2. درجة حرارة وحدة الخلايا الكهروضوئية

تعمل الألواح الشمسية عموماً في درجات حرارة أعلى من درجات الحرارة المحيطة عند تعرضها لأشعة الشمس القوية.

مع ارتفاع درجة حرارة الألواح الشمسية، قد يتغير الأداء الكهربائي لهذه الألواح. وهذا يعني أن فترتين متشابهتين في شدة الإشعاع الشمسي لا تُنتجان بالضرورة نفس القدرة الكهربائية إذا كانت درجات حرارة الألواح مختلفة بشكل ملحوظ.

تساعد مراقبة درجة حرارة الغطاء الخلفي للوحدة المشغلين على التمييز بين التغيرات في الأداء المرتبطة بدرجة الحرارة والأسباب الأخرى لفقدان الطاقة.

بالنسبة للمواقع الكبيرة، قد يكون من الضروري وجود أكثر من نقطة واحدة لمراقبة درجة الحرارة لتمثيل مجموعات أو اتجاهات أو مناطق تشغيل مختلفة.

3. درجة الحرارة والرطوبة المحيطة

توفر درجة الحرارة المحيطة سياقًا بيئيًا لدرجة حرارة الوحدة وظروف تشغيل المعدات.

يمكن أن تكون الرطوبة النسبية مفيدة أيضًا عند دراسة الظروف البيئية المحلية، أو خطر التكثيف، أو التعرض للتآكل، أو أنماط الطقس الموسمية.

تصبح هذه القياسات ذات قيمة خاصة عند دمجها مع الإشعاع الشمسي ودرجة حرارة الوحدة بدلاً من تحليلها بشكل مستقل.

4. سرعة الرياح واتجاهها

يمكن أن تؤثر الرياح على محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية بعدة طرق.

يساهم تدفق الهواء في تبريد الوحدة، مما يعني أن ظروف الرياح يمكن أن تؤثر على درجة حرارة التشغيل.

تُعد معلومات الرياح مفيدة أيضاً لما يلي:

• مراقبة السلامة الهيكلية وسلامة الموقع
• تتبع أحداث الطقس القاسي
• فهم انتقال الغبار
• دعم تخطيط الصيانة
• تقييم الظروف البيئية المحلية

بالنسبة لمحطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية التي تعتمد على أجهزة التتبع أو المنشآت الصحراوية المكشوفة، يمكن أن يوفر رصد الرياح أيضًا معلومات تشغيلية مهمة لأنظمة إدارة المحطات.

5. هطول الأمطار

لا يشير هطول الأمطار بشكل مباشر إلى إنتاج الطاقة الكهروضوئية، ولكنه يوفر سياقًا قيمًا للصيانة وتحليل التلوث.

على سبيل المثال، يمكن أن تساعد سجلات هطول الأمطار المشغلين في تحديد ما إذا كانت الأمطار الطبيعية قد نظفت أسطح الوحدات جزئيًا أو ما إذا كانت فترات الجفاف الطويلة قد سمحت بزيادة تراكم الغبار.

إن الجمع بين معلومات هطول الأمطار واتجاهات الإشعاع الشمسي وقياسات التلوث وإنتاج الطاقة يمكن أن يوفر صورة أكثر اكتمالاً من تقييم أي معلمة منفردة.

6. قياسات التلوث الاختيارية والإشعاع المتقدم

قد تستفيد مزارع الطاقة الشمسية في الصحاري أو مناطق التعدين أو المناطق الزراعية أو غيرها من البيئات المتربة من المراقبة المتخصصة للتلوث.

بحسب متطلبات المشروع، قد تشمل محطة مراقبة الطاقة الشمسية الكهروضوئية المتقدمة أيضاً ما يلي:

• أجهزة استشعار اتساخ الخلايا الكهروضوئية
• خلايا مرجعية
• مقاييس إشعاع شمسي إضافية
• مستشعرات مدة سطوع الشمس
• الضغط الجوي
• تصوير السماء بأكملها
• مراقبة السحابة
• أجهزة استشعار الإشعاع المنعكس

ليس الهدف هو تركيب كل جهاز استشعار ممكن.

النهج الأفضل هو اختيار المعايير التي تساعد في شرح أهم مخاطر الأداء والصيانة في الموقع المحدد.

كيف تساعد بيانات الطقس في تفسير التغيرات في إنتاج الطاقة الشمسية

من أهم استخدامات بيانات الطقس الخاصة بالخلايا الكهروضوئية ما يلي: علاقة.

تُخبر بيانات الإنتاج الكهربائي المشغل بما أنتجه المصنع.

تساعد المراقبة البيئية في شرح الموارد المتاحة للتكوين.

لنفترض أربعة سيناريوهات مبسطة.

السيناريو 1: إشعاع منخفض + ناتج منخفض

إذا انخفض الإشعاع الشمسي وانخفض توليد الطاقة الكهروضوئية بشكل متناسب، فقد يكون الانخفاض مرتبطًا بالطقس في المقام الأول.

يُعد الغطاء السحابي مثالاً واضحاً.

وهذا يجنب عمليات فحص المعدات غير الضرورية عندما يتوافق انخفاض الإنتاج مع انخفاض توافر الطاقة الشمسية.

السيناريو الثاني: إشعاع شمسي عالٍ + ناتج منخفض بشكل غير متوقع

هذا الوضع يستحق المزيد من الاهتمام.

قد تشمل الأسباب المحتملة ما يلي:

• أعطال العاكس
• مشاكل السلاسل
• اتساخ الوحدات
• تظليل جزئي
• تقليص
• مشاكل في الكابلات أو التوصيلات
• تدهور المعدات
• أخطاء المراقبة

لا تحدد بيانات الطقس العطل تلقائيًا، لكنها تساعد في إزالة أحد أهم الشكوك: عدم كفاية ضوء الشمس.

السيناريو 3: إشعاع شمسي عالٍ + درجة حرارة عالية للوحدة

يمكن لأشعة الشمس القوية أن تزيد من كل من الطاقة الشمسية المتاحة ودرجة حرارة الوحدة.

إذا كان الناتج أقل من المتوقع بالنسبة للإشعاع الشمسي، فإن بيانات درجة الحرارة يمكن أن تساعد في تحديد ما إذا كانت الظروف الحرارية تساهم في هذا الاختلاف.

السيناريو 4: إشعاع شمسي متشابه + ناتج مختلف بين المناطق

غالباً ما تحتوي مزارع الطاقة الشمسية الكبيرة على عدة وحدات أو مناطق عاكسة.

إذا تلقت منطقتان إشعاعًا مشابهًا ولكن إحداهما تولد طاقة أقل باستمرار، فيمكن للمشغلين تركيز عمليات التفتيش على المنطقة الأقل أداءً.

يُعد هذا النوع من المقارنة ذا قيمة خاصة في المنشآت الكبيرة حيث يكون الفحص اليدوي لكل وحدة أو سلسلة غير فعال.

من رصد الأحوال الجوية إلى تحليل أداء الخلايا الكهروضوئية

يجمع نظام مراقبة الطاقة الشمسية المصمم جيدًا بين عدة مصادر للبيانات:

بيانات موارد الطاقة الشمسية + البيانات البيئية + بيانات الطاقة الكهروضوئية = تشخيص أفضل للأداء

توفر محطة الأرصاد الجوية المرجع البيئي.

توفر أجهزة العاكس، والعدادات، وأجهزة مراقبة السلاسل، أو وحدات التحكم في المصنع بيانات التشغيل الكهربائية.

عندما تتم مزامنة مجموعتي البيانات، يمكن لمنصة المراقبة المقارنة بينهما:

• الإشعاع مقابل القدرة الناتجة
• درجة حرارة الوحدة مقابل أداء التحويل
• الجيل المتوقع مقابل الجيل الفعلي
• الأحداث الجوية مقابل التغيرات في الإنتاج
• الأداء بين مناطق الخلايا الكهروضوئية
• الظروف الحالية مقابل الخطوط الأساسية التاريخية

وهذا يجعل قياسات الطقس مفيدة ليس فقط لإعداد التقارير المتعلقة بالأرصاد الجوية ولكن أيضًا لاتخاذ القرارات التشغيلية.

تعرّف على المزيد حول بنية المراقبة الأوسع في نظام مراقبة الطاقة الشمسية على نطاق المرافق.

كيف تدعم محطات الأرصاد الجوية الكهروضوئية الصيانة الوقائية

تصبح الصيانة الوقائية أكثر فعالية عندما تعرف فرق الصيانة أين يجب التحقيق ولماذا.

الكشف المبكر عن الأداء غير الطبيعي

لنفترض أن الإشعاع يظل طبيعياً ولكن أحد أقسام النبات يبدأ في إنتاج طاقة أقل من الأقسام المماثلة.

يمكن لنظام المراقبة أن يرصد الفرق قبل أن تصبح الخسارة كبيرة بما يكفي لتكون واضحة من خلال تقارير الإنتاج الشهرية.

يمكن للمشغلين بعد ذلك فحص المنطقة المتضررة بحثًا عن مشاكل مثل الاتساخ، والتظليل، والوحدات التالفة، ومشاكل العاكس، أو الأعطال الكهربائية.

تحسين قرارات تنظيف الوحدات

قد يؤدي تنظيف كل وحدة وفقًا لجدول زمني ثابت إلى تكاليف تشغيل وصيانة غير ضرورية، خاصة في المنشآت الكبيرة جدًا.

من ناحية أخرى، فإن تأخير التنظيف لفترة طويلة يمكن أن يقلل من الإنتاج.

يمكن لبيانات الطقس والأوساخ أن تدعم استراتيجية تنظيف أكثر استنادًا إلى الأدلة.

قد يأخذ المشغلون في الاعتبار ما يلي:

• المدة منذ آخر هطول للأمطار
• توافر الإشعاع
• اتجاهات التلوث
• اتجاهات فقدان الطاقة
• ظروف الغبار الموسمية
• توافر المياه
• تكلفة التنظيف

والنتيجة ليست مجرد "التنظيف بشكل متكرر"، بل التنظيف عندما يبرر التعافي المتوقع في الإنتاج جهد الصيانة.

دعم عمليات التفتيش في حالات الطقس القاسي

يمكن أن تساعد سجلات الرياح والأمطار أيضًا فرق الصيانة في تحديد الفترات التي قد يكون فيها إجراء فحص ميداني إضافي مناسبًا.

بعد وقوع أحداث جوية كبيرة، يمكن للمشغلين استخدام السجلات البيئية التاريخية إلى جانب أجهزة الإنذار والبيانات الكهربائية لتحديد أولويات عمليات التفتيش.

لماذا قد لا تكفي محطة أرصاد جوية واحدة لمزرعة طاقة شمسية كبيرة

هذا سؤال تصميمي مهم للمشاريع واسعة النطاق.

يمكن أن تغطي محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية الكبيرة مئات الهكتارات، والظروف البيئية ليست موحدة دائمًا في جميع أنحاء الموقع.

قد تنشأ الاختلافات من:

• التضاريس
• ارتفاع
• اتجاه المصفوفة
• حركة السحابة
• توزيع الغبار
• الغطاء النباتي المجاور
• أنماط الرياح المحلية
• ظروف الصرف

ولهذا السبب، قد تتطلب مزارع الطاقة الشمسية الكبيرة نقاط مراقبة موزعة بدلاً من الاعتماد على محطة واحدة.

قد تتضمن البنية المعمارية النموذجية ما يلي:

محطة الأرصاد الجوية المركزية الكهروضوئية
↓
نقاط إضافية لمراقبة الإشعاع / درجة حرارة الوحدة
↓
مسجلات بيانات الحقل أو عقد إنترنت الأشياء
↓
RS485 / LoRaWAN / Ethernet / اتصالات الجيل الرابع
↓
نظام التحكم الإشرافي وجمع البيانات (SCADA) أو منصة تشغيل وصيانة أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية

ينبغي تحديد عدد ومواقع نقاط المراقبة بناءً على حجم المصنع، والتضاريس، وترتيب الكتل، ومتطلبات الدقة، والبنية التحتية للاتصالات، وأهداف مراقبة أداء المشغل.

أين ينبغي تركيب محطات الأرصاد الجوية الكهروضوئية؟

يُعدّ وضع المستشعر في المكان الصحيح بنفس أهمية اختيار المستشعر.

ينبغي أن تمثل المحطة الظروف البيئية التي تتعرض لها مصفوفات الخلايا الكهروضوئية مع تجنب التداخل من الهياكل المجاورة.

تشمل الاعتبارات النموذجية ما يلي:

مستشعرات الإشعاع الشمسي

تجنب الظلال الناتجة عن الأعمدة والمباني والهوائيات والكابلات والوحدات القريبة كلما أمكن ذلك.

ينبغي تركيب مستشعرات POA بزاوية ميل واتجاه مناسبين للمصفوفة.

أجهزة استشعار الرياح

ينبغي أن تتعرض أجهزة استشعار الرياح لتدفق الهواء بشكل كافٍ، ويجب ألا تكون محجوبة بشكل كبير بالهياكل أو المعدات القريبة.

مستشعرات درجة حرارة الوحدة

ينبغي تركيب أجهزة استشعار درجة الحرارة وفقًا لتصميم القياس ووضعها بحيث تكون الوحدات التي تتم مراقبتها ممثلة للمصفوفة.

مناطق مراقبة متعددة

بالنسبة لمحطات الطاقة الشمسية الكبيرة جغرافيا أو المعقدة تضاريسياً، قد توفر نقاط القياس المتعددة الموزعة استراتيجياً بيانات أكثر تمثيلاً من محطة مركزية واحدة.

ينبغي أن يكون الهدف دائماً قياس تمثيلي, ليس مجرد تركيب مريح.

كيفية دمج محطة أرصاد جوية تعمل بالطاقة الشمسية مع نظام SCADA

بالنسبة لمحطة الطاقة الشمسية واسعة النطاق، تصبح بيانات الطقس أكثر فائدة عندما تدخل نفس بيئة التشغيل مثل العاكس والعداد والإنذار وبيانات أداء المحطة.

يمكن تمثيل النظام النموذجي على النحو التالي:

أجهزة استشعار الطقس الكهروضوئية
↓
مسجل البيانات / وحدة تحكم إنترنت الأشياء
↓
شبكة اتصالات النبات
↓
نظام سكادا / نظام إدارة الطاقة / منصة سحابية

قد تقوم طبقة جمع البيانات الميدانية بجمع المعلومات من:

• مقياس الإشعاع الشمسي
• مستشعرات الإشعاع الشمسي
• مستشعرات درجة حرارة الوحدة
• مستشعرات درجة الحرارة والرطوبة المحيطة
• أجهزة استشعار الرياح
• مقاييس المطر
• أجهزة استشعار الاتساخ

بحسب المشروع، قد تستخدم الاتصالات تقنيات مثل:

• RS485 / Modbus
• إيثرنت
• 4G LTE
• لوراوان
• MQTT
• HTTP
• التكامل القائم على واجهة برمجة التطبيقات

بالنسبة لمحطة توليد الطاقة القائمة على نطاق واسع، ينبغي مراعاة توافق الاتصالات قبل شراء أجهزة الاستشعار الفردية.

غالباً ما يكون من الأسهل تصميم مسار البيانات الكامل أولاً:

ما الذي يجب قياسه → أين سيتم تركيب أجهزة الاستشعار → كيف سيتم الحصول على البيانات → كيف سيتم نقل البيانات → ما هي علامات SCADA أو حقول المنصة المطلوبة.

وهذا يمنع مشكلة تكامل شائعة: وهي شراء أجهزة استشعار تقيس المعلمة الصحيحة ولكن لا يمكنها التواصل بسهولة مع البنية التحتية الحالية للمصنع.

مناسب مسجل بيانات محطة الأرصاد الجوية الكهروضوئية وبنية الاتصال وبالتالي، يمكن أن تكون بنفس أهمية أجهزة الاستشعار نفسها.

جمع البيانات المركزي مقابل جمع البيانات الموزع

تتطلب محطات الطاقة الشمسية واسعة النطاق عمومًا بنية مراقبة مختلفة عن أنظمة الأسطح الصغيرة.

قد يكون التصميم المركزي كافياً عندما تكون أجهزة الاستشعار موجودة بالقرب من بعضها البعض ويكون توصيل الأسلاك الميدانية عملياً.

تصبح البنية الموزعة أكثر جاذبية عندما تكون نقاط المراقبة متباعدة بمسافات طويلة.

على سبيل المثال:

نقطة المراقبة أ
الإشعاع + درجة حرارة الوحدة
↓
عقدة LoRaWAN

نقطة المراقبة ب
مستشعرات الإشعاع الشمسي والطقس
↓
عقدة LoRaWAN

نقطة المراقبة ج
الاتساخ + درجة حرارة الوحدة
↓
عقدة LoRaWAN

عقد حقل متعددة
↓
بوابة LoRaWAN / شبكة النباتات
↓
نظام التحكم الإشرافي وتحصيل البيانات (SCADA) / منصة سحابية

يمكن للعقد اللاسلكية تقليل طول مسارات الكابلات الميدانية، على الرغم من أنه لا يزال يتعين تقييم تصميم الشبكة والتغطية وإمدادات الطاقة وفترة نقل البيانات ومتطلبات الأمن السيبراني لكل مشروع على حدة.

في حال وجود بنية تحتية موثوقة لشبكة إيثرنت المصنع أو RS485، فقد يظل التكامل السلكي هو الخيار الأفضل.

لا توجد تقنية اتصالات عالمية لكل محطة طاقة شمسية.

يعتمد التصميم المعماري المناسب على الموقع.

تصميم محطة الأرصاد الجوية الكهروضوئية الموصى به لمزارع الطاقة الشمسية واسعة النطاق

يمكن تقسيم النظام العملي إلى أربع طبقات.

الطبقة 1: القياس البيئي

قد تتضمن حزمة المراقبة النموذجية ما يلي:

• مقياس إشعاع شمسي عالي الجودة أو مستشعر إشعاع شمسي
• قياس الإشعاع الضوئي في منطقة التشغيل
• مستشعر درجة حرارة وحدة الطاقة الشمسية
• درجة الحرارة والرطوبة المحيطة
• سرعة الرياح واتجاهها
• هطول الأمطار
• مراقبة التلوث اختيارية

الطبقة الثانية: جمع البيانات

ينبغي أن يقوم مسجل البيانات أو وحدة التحكم في إنترنت الأشياء بجمع إشارات المستشعرات، وختم القياسات بالوقت، وتخزين البيانات عند الحاجة، وإعداد المعلومات للإرسال.

تشمل الاعتبارات المهمة ما يلي:

• واجهات المستشعرات المدعومة
• عدد القنوات
• تخزين البيانات محليًا
• فترة استطلاع البيانات
• استهلاك الطاقة
• حماية خارجية
• التشخيص عن بعد

الطبقة الثالثة: الاتصال

بحسب المشروع:

• مودبوس RS485 بإمكانها دعم الشبكات الصناعية المحلية.
• إيثرنت يمكن ربط المحطات بالبنية التحتية الحالية للمصنع.
• لوراوان يمكن أن يدعم نقاط مراقبة موزعة عبر موقع كبير.
• 4G LTE يمكن أن يدعم المواقع البعيدة أو الاتصالات المستقلة.
• MQTT/API يدعم التكامل مع منصات الطرف الثالث.

الطبقة الرابعة: نظام التحكم الإشرافي وتحصيل البيانات (SCADA) أو المنصة السحابية

ينبغي أن تسمح الطبقة الأخيرة للمشغلين بعرض البيانات البيئية جنبًا إلى جنب مع معلومات أداء المصنع.

قد تتضمن الوظائف المفيدة ما يلي:

• لوحات معلومات في الوقت الفعلي
• الاتجاهات التاريخية
• مقارنة بين الإشعاع والجيل
• إنذارات الأداء
• مقارنة متعددة المناطق
• تصدير البيانات
• تكامل واجهة برمجة التطبيقات (API)
• مراقبة حالة الجهاز

المبدأ الأساسي هو تصميم نظام المراقبة كسلسلة بيانات كاملة بدلاً من كونه مجموعة من أجهزة الاستشعار المستقلة.

ما الذي يجب على شركات الهندسة والمشتريات والإنشاءات ومكاملة الأنظمة التأكد منه قبل اختيار محطة أرصاد جوية تعمل بالطاقة الشمسية؟

قبل طلب عرض سعر، من المفيد تحديد العديد من متطلبات المشروع.

معلومات عن النبات

• القدرة المركبة للخلايا الكهروضوئية
• مساحة الموقع
• الموقع والمناخ
• نظام إمالة ثابتة أو نظام تتبع
• عدد مناطق العاكس أو المراقبة

متطلبات القياس

• الإشعاع الشمسي العالمي أو الإشعاع الشمسي في منطقة القطب الشمالي
• متطلبات دقة مقياس الإشعاع الشمسي
• عدد نقاط الإشعاع
• نقاط درجة حرارة الوحدة
• رصد الرياح والأمطار
• متطلبات مراقبة التلوث

متطلبات الاتصال

• RS485 / Modbus
• إيثرنت
• لوراوان
• 4G
• MQTT
• HTTP
• واجهة برمجة التطبيقات (API)

متطلبات المنصة

• نظام SCADA الحالي
• تنسيق البيانات
• فترة التحديث المطلوبة
• التخزين التاريخي
• متطلبات الإنذار
• الوصول عن بعد
• تكامل منصة الطرف الثالث

إن توفير هذه المعلومات أثناء تصميم النظام يسهل اختيار التكوين المناسب ويمنع التغييرات غير الضرورية في الأجهزة أثناء التشغيل.

محطة الأرصاد الجوية الكهروضوئية مقابل بيانات الطقس الإقليمية: ما الفرق؟

تُعد البيانات المناخية الإقليمية ذات قيمة كبيرة للتنبؤات وتحليل المناخ على نطاق أوسع.

تخدم محطة الأرصاد الجوية الكهروضوئية غرضًا مختلفًا.

يقيس الظروف البيئية في أو بالقرب من مصفوفات الخلايا الكهروضوئية, مما يسمح للمشغلين بمقارنة ظروف موارد الطاقة الشمسية المحلية مباشرة بأداء المحطة.

بالنسبة لمزارع الطاقة الشمسية واسعة النطاق، فإن السؤال ليس ما إذا كانت بيانات الطقس العامة مفيدة أم لا.

إنها.

السؤال الأهم هو ما إذا كانت تلك البيانات تمثل بشكل كافٍ لتشخيص أداء المصنع على مستوى المصنع.

عندما يحتاج المشغلون إلى تقييم العلاقة بين ضوء الشمس وظروف الوحدة والطقس المحلي والإنتاج الكهربائي الفعلي، فإن القياسات في الموقع توفر مرجعًا أقوى بكثير.

التعليمات

1. ما هي محطة الأرصاد الجوية الكهروضوئية؟

محطة الأرصاد الجوية الكهروضوئية هي نظام مراقبة بيئية مصمم خصيصًا لمشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية. تقيس هذه المحطة عادةً الإشعاع الشمسي، وقد تراقب أيضًا درجة حرارة الوحدات، ودرجة الحرارة المحيطة، والرطوبة، والرياح، وهطول الأمطار، وغيرها من ظروف الموقع. تُستخدم هذه البيانات في تحليل أداء أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية، وعمليات التشغيل والصيانة، ومراقبة موارد الطاقة الشمسية.

2. لماذا يعتبر قياس الإشعاع الشمسي مهماً بالنسبة لمزرعة الطاقة الشمسية؟

يمثل الإشعاع الشمسي الطاقة الشمسية المتاحة لمصفوفة الخلايا الكهروضوئية. وتساعد مقارنة الإشعاع الشمسي مع إنتاج الطاقة الفعلي المشغلين على تحديد ما إذا كان انخفاض الإنتاج ناتجًا بشكل أساسي عن انخفاض ضوء الشمس أو ربما عن مشاكل في أداء المحطة.

3. ما هو أهم مقياس لمراقبة أداء الخلايا الكهروضوئية؟

يُعدّ الإشعاع الشمسي من أهم القياسات، ولكن ينبغي عادةً تقييمه بالتزامن مع بيانات درجة حرارة الوحدات وإنتاج الطاقة الكهربائية. وقد تتطلب المحطات الكبيرة أيضاً قياسات للرياح والأمطار والتلوث، بالإضافة إلى قياسات متعددة للإشعاع الشمسي الموزع.

4. هل يمكن ربط محطة الأرصاد الجوية الكهروضوئية بنظام SCADA موجود؟

نعم، بشرط توافق واجهات الاتصال وبنية الاتصال. وبحسب تصميم النظام، يمكن لمحطات الأرصاد الجوية الكهروضوئية ومسجلات البيانات استخدام طرق اتصال صناعية مثل RS485 Modbus، أو Ethernet، أو 4G، أو LoRaWAN، أو MQTT، أو HTTP، أو التكامل القائم على واجهة برمجة التطبيقات (API).

5. كم عدد محطات الأرصاد الجوية التي تحتاجها مزرعة الطاقة الشمسية على نطاق المرافق؟

لا يوجد رقم موحد. يعتمد ذلك على حجم المحطة، والتضاريس، وتصميم المصفوفة، والتقلبات الجوية المحلية، ومعايير الرصد، ومتطلبات تحليل الأداء. قد تستخدم المواقع الكبيرة محطة أرصاد جوية مركزية بالإضافة إلى نقاط رصد إضافية موزعة للإشعاع الشمسي ودرجة حرارة الوحدات.

6. هل يمكن لبيانات الطقس تحديد وجود عطل في العاكس؟

لا تكفي بيانات الطقس وحدها عادةً لتحديد عطل محدد في العاكس. مع ذلك، إذا ظل الإشعاع الشمسي مرتفعًا بينما انخفض توليد الطاقة من منطقة ما بشكل غير متوقع، فإن البيانات البيئية تساعد المشغلين على التمييز بين فقدان التوليد الناتج عن الطقس وبين مشكلة كهربائية أو مشكلة في المعدات.

7. كيف يمكن لبيانات الطقس الخاصة بالخلايا الكهروضوئية أن تقلل من تكاليف الصيانة؟

يمكن أن تساعد البيانات البيئية وبيانات الأداء فرق الصيانة في تحديد أولويات عمليات التفتيش، وتحديد الإنتاج غير الطبيعي في وقت مبكر، وتقييم ظروف التلوث، وتحليل الأحداث المتعلقة بالطقس، وتجنب الصيانة غير الضرورية التي تحدث فقط بسبب تغيرات الإنتاج غير المبررة.

8. ما هي أفضل طريقة اتصال لمزرعة طاقة شمسية كبيرة؟

تعتمد أفضل طريقة على بنية الموقع التحتية. يمكن استخدام RS485 وEthernet بكفاءة في حال توفر بنية تحتية سلكية، بينما يُعد LoRaWAN مفيدًا لنقاط المراقبة الموزعة، ويمكن لتقنية 4G دعم عمليات التركيب عن بُعد. قد تستخدم المشاريع الكبيرة عدة تقنيات اتصال معًا.

من بيانات الطقس إلى اتخاذ قرارات أفضل بشأن مزارع الطاقة الشمسية

قيمة أ محطة أرصاد جوية تعمل بالطاقة الشمسية لا ينتج ذلك عن جمع المزيد من المعايير البيئية.

تكمن قيمتها الحقيقية في ربط الظروف البيئية بأداء النبات.

بالنسبة لمحطة طاقة شمسية على نطاق المرافق العامة، فإن ذلك يعني معرفة ليس فقط كمية الكهرباء التي تم توليدها, ولكن أيضًا ما مقدار الطاقة الشمسية المتاحة، وما هي الظروف البيئية التي تعرضت لها الوحدات، وما إذا كان الناتج الفعلي معقولاً في ظل تلك الظروف..

عندما يتم جمع بيانات الإشعاع الشمسي، ودرجة حرارة الوحدات، والرياح، وهطول الأمطار، وتوليد الكهرباء، وبيانات المعدات في بيئة مراقبة واحدة، يحصل مشغلو أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية على أساس أوضح لما يلي:

• تحليل الأداء
• التحقيق في الأعطال
• نصائح التنظيف
• الصيانة الوقائية
• مقارنة متعددة المناطق
• إنذارات نظام التحكم الإشرافي وجمع البيانات (SCADA)
• تحسين الإنتاج على المدى الطويل

بالنسبة لشركات الهندسة والمشتريات والإنشاءات، ومطوري الطاقة الشمسية، وفرق التشغيل والصيانة، ومكاملين الأنظمة، فإن أفضل نظام لمراقبة الطقس الكهروضوئي ليس ببساطة المحطة التي تحتوي على أكبر عدد من أجهزة الاستشعار.

إنه النظام الذي يوفر قياسات تمثيلية، واكتساب بيانات موثوق، واتصال مستقر، وتكامل مباشر مع بنية المراقبة الحالية للمصنع.

احصل على خطة مراقبة الطاقة الشمسية الكهروضوئية على نطاق المرافق

هل تخطط لإنشاء مزرعة طاقة شمسية جديدة أم لتحديث نظام مراقبة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الحالي؟

بإمكان JW-IoT توفير تكوينات قائمة على المشاريع تغطي ما يلي:

• محطات الأرصاد الجوية الكهروضوئية
• مراقبة الإشعاع الشمسي
• مراقبة درجة حرارة وحدة الخلايا الكهروضوئية
• رصد الرياح والأمطار
• نقاط مراقبة موزعة
• مسجلات البيانات وعقد إنترنت الأشياء
• اتصالات LoRaWAN / 4G / RS485 / Ethernet
• تكامل منصة الحوسبة السحابية ونظام SCADA

احصل على خطة مراقبة الطاقة الشمسية الكهروضوئية على نطاق المرافق

عند طلب التكوين، يرجى تقديم سعة المصنع وحجم الموقع ومعايير المراقبة المطلوبة وطريقة الاتصال ومتطلبات نظام التحكم الإشرافي وجمع البيانات (SCADA) أو المنصة حتى يمكن تصميم بنية المراقبة بما يتناسب مع المشروع الفعلي.