Как мониторинг солнечных фотоэлектрических систем помогает решить проблемы, связанные с пустынной пылью

Благодаря обильным солнечным ресурсам и наличию свободных земель, пустынные регионы предлагают превосходные условия для крупномасштабного развития фотоэлектрической энергетики.

Однако высокая интенсивность солнечного излучения не гарантирует автоматически высокую выработку энергии.

Для солнечных электростанций, работающих в пустынях и других засушливых регионах, накопление пыли, песок в воздухе, высокие температуры модулей, ограниченное количество осадков и меняющиеся ветровые условия. Все эти факторы могут влиять на соотношение между доступным солнечным светом и фактической выработкой электроэнергии.

Это создает особые трудности для операторов оборудования:

Снижение выходной мощности вызвано, например, уменьшением солнечной радиации, высокой температурой, скоплением пыли, погодными условиями или неисправностью оборудования?

Хорошо спроектированный система мониторинга солнечных фотоэлектрических систем в пустыне Это помогает ответить на этот вопрос, объединяя измерения, связанные с окружающей средой и фотоэлектрическими системами, вместо того, чтобы полагаться только на выходную мощность.

Таким образом, для солнечных электростанций, расположенных в пустыне, мониторинг — это не только регистрация погодных условий. Он также может предоставлять ценные данные для Анализ загрязнений, принятие решений по очистке и долгосрочное планирование эксплуатации и технического обслуживания..

1. Почему проекты солнечных электростанций в пустыне сталкиваются с повышенным риском запыления и загрязнения?

Пыль оказывает негативное воздействие на солнечные электростанции во многих климатических зонах, но в условиях эксплуатации фотоэлектрических установок в пустыне эта проблема приобретает особую актуальность.

Типичные условия могут включать:

• Частое присутствие пыли в воздухе
• Сухая почва вокруг фотоэлектрической батареи
• Длительные периоды без существенных осадков
• Песок переносится изменяющимися ветровыми условиями.
• Высокая дневная температура
• Значительные перепады температуры между днем и ночью.
• Крупные солнечные электростанции, расположенные на различных типах местности.

Пыль и другие частицы могут постепенно оседать на лицевой поверхности фотоэлектрических модулей.

По мере увеличения толщины или неравномерного распределения этого слоя, к фотоэлектрическим элементам может достигать меньше солнечной радиации.

Проблема в том, что Загрязнение не обязательно происходит с одинаковой скоростью по всей солнечной электростанции..

В рядах, расположенных вблизи грунтовых дорог, открытых границ или нарушенных участков земли, условия могут отличаться от условий в модулях, расположенных в другой части участка.

Аналогичным образом, одно пылевое событие может привести к быстрому осаждению, в то время как в другой период накопление может происходить медленно.

Именно поэтому при эксплуатации солнечных электростанций в пустыне пыль не следует рассматривать просто как проблему технического обслуживания, зависящую от календарного года.

Это измеримая переменная окружающей среды.

2. Как пыль может повлиять на выработку электроэнергии солнечными фотоэлектрическими системами.

Для выработки электроэнергии фотоэлектрической электростанции необходим солнечный свет.

Когда слой пыли или песка уменьшает количество излучения, достигающего поверхности модуля, количество солнечной энергии, доступной для преобразования, может снизиться.

Однако одного лишь снижения урожайности недостаточно, чтобы доказать, что виной тому пыль.

Производство электроэнергии также может меняться по следующим причинам:

• Изменение интенсивности излучения
• Более высокая температура модуля
• Облачность
• Условия работы инвертора
• Частичное затенение
• Ограничения сети
• Неисправности оборудования

Поэтому операторам солнечных электростанций в пустынных районах необходимы справочные данные об условиях окружающей среды.

Рассмотрим две упрощенные ситуации.

Ситуация А: Интенсивность излучения снижается, а выходная мощность также уменьшается.

Если интенсивность солнечного излучения снижается одновременно с выработкой электроэнергии, то снижение выработки может просто отражать изменение солнечных условий.

Очистка модулей не устранит основную причину проблемы.

Ситуация B: Интенсивность солнечного излучения остается высокой, но нормализованная выработка фотоэлектрической энергии постепенно снижается.

Если интенсивность солнечного света остается относительно высокой, а производительность растений снижается в течение длительного периода, операторы могут исследовать причины, связанные с загрязнением, температурой или оборудованием.

Вот где мониторинг загрязнения фотоэлектрических панелей, При совместном анализе данные об интенсивности излучения и температуре модуля становятся гораздо более полезными.

Цель состоит не в том, чтобы поставить диагноз на основании показаний одного датчика.

Цель состоит в том, чтобы предоставить команде по эксплуатации и техническому обслуживанию достаточно информации с места событий для принятия решения. Какое объяснение следует исследовать в первую очередь?.

3. Ключевые датчики для мониторинга солнечных фотоэлектрических систем в пустыне

Как правило, система мониторинга пустыни должна быть сконфигурирована в соответствии с планировкой электростанции, стратегией эксплуатации и технического обслуживания, а также требуемым анализом производительности.

Вместо установки всех возможных датчиков окружающей среды, целесообразнее определить, какие данные необходимы для ответа на оперативные вопросы проекта.

Для борьбы с пустынной пылью особенно ценны несколько методов измерения.

Измерение загрязнения фотоэлектрических элементов

Специализированная система измерения загрязнения обеспечивает более прямую оценку того, как загрязнение поверхности, подобной фотоэлектрической, может влиять на поступающее солнечное излучение.

Это полезно, когда операторы хотят отслеживать:

• Развитие загрязнения с течением времени
• Относительная чистота контролируемой поверхности
• Изменения до и после уборки
• Различия между периодами мониторинга
• Накапливается ли загрязнение быстрее, чем ожидалось?

Компания JW-IoT предоставляет оборудование для мониторинга загрязнения фотоэлектрических панелей, которое может быть интегрировано в более широкую архитектуру мониторинга солнечной энергии.

Для проектов, где накопление пыли является одной из главных проблем эксплуатации и технического обслуживания, специализированный мониторинг загрязнения более полезен, чем попытки сделать выводы обо всех последствиях, связанных с пылью, только на основе данных об электроэнергетике.

Мониторинг солнечной радиации

Интенсивность излучения служит ориентиром для оценки количества солнечной энергии, доступной для фотоэлектрической батареи.

В зависимости от требований проекта мониторинг может включать такие измерения, как:

• Интенсивность излучения в плоскости массива
• Глобальная солнечная радиация
• Тенденции солнечной радиации на уровне отдельных участков

Для солнечных электростанций, расположенных в пустынных районах, данные об уровне солнечной радиации особенно важны, поскольку они помогают операторам избежать путаницы между естественным изменением солнечного ресурса и снижением производительности, связанным с воздействием окружающей среды или неисправностью оборудования.

Компания JW-IoT предоставляет датчики солнечной радиации и решения для мониторинга фотоэлектрических систем для крупномасштабных и распределенных солнечных электростанций.

Связанное решение:

Изучите систему мониторинга солнечных фотоэлектрических систем JW-IoT.

Температура фотоэлектрического модуля

В проектах по строительству фотоэлектрических систем в пустыне часто наблюдаются высокие температуры модулей при интенсивном солнечном излучении.

Поэтому при интерпретации тенденций выработки электроэнергии следует учитывать температуру модуля.

Без данных о температуре оператор может наблюдать высокую интенсивность излучения в сочетании с более низкой, чем ожидалось, выходной мощностью и ошибочно приписать эту разницу исключительно пыли.

Добавление функции измерения температуры модуля позволяет системе мониторинга предоставлять еще один экологический ориентир для анализа производительности.

Узнать больше:

Датчики температуры фотоэлектрических модулей для мониторинга солнечных электростанций

Скорость и направление ветра

Ветер особенно важен в пустынных условиях, поскольку он может влиять на оба фактора. перенос пыли и перераспределение пыли.

Однако ветер не следует рассматривать как простой индикатор того, что панели станут чище или грязнее.

Различные условия могут привести к различным результатам.

Ветер может:

• Переносите рыхлую пыль в сторону солнечного поля.
• Перераспределить осажденные частицы
• Создание локализованных схем осаждения
• Укажите время возникновения пылевого или песчаного загрязнения.
• Помогите объяснить внезапные изменения в показателях загрязнения.

Это делает данные о ветре полезными, поскольку контекстная информация.

Например, резкое увеличение загрязнения после периода сильного ветра с определенного направления может оправдать дополнительный осмотр открытых участков.

Система мониторинга не обязана автоматически предполагать причину. Она предоставляет данные, необходимые для исследования взаимосвязи.

Мониторинг осадков

Количество осадков — ещё один важный параметр, но его влияние не следует чрезмерно упрощать.

Дождь не означает автоматически, что солнечная батарея полностью очистилась.

Эффективность очистки может зависеть от следующих факторов:

• количество осадков
• интенсивность осадков
• Состав существующей пыли
• Наклон модуля
• Состояние поверхности
• Предыдущая продолжительность загрязнения

По этой причине данные об осадках становятся гораздо полезнее, если их анализировать вместе с данными об уровне загрязнения до и после события.

Вместо того чтобы спрашивать:

“Пошёл дождь?”

Команда по эксплуатации и техническому обслуживанию может задать следующие вопросы:

“Улучшилось ли состояние загрязнения после дождя?”

Эта разница превращает метеорологические данные в оперативный ресурс.

4. Роль ветра и дождя в понимании пылевых бурь

Одно из главных преимуществ мониторинг пустынной пыли Это способность восстановить то, что произошло до изменения в результатах.

Рассмотрим простую последовательность.

Этап 1: Нормальные условия

Интенсивность солнечного излучения и выработка фотоэлектрической энергии соответствуют ожидаемой зависимости, в то время как показатель загрязнения остается относительно стабильным.

Этап 2: Сильный ветер

Скорость ветра увеличивается, и показания прибора для измерения загрязнения начинают меняться.

Это не доказывает автоматически, что изменение было вызвано ветром, но создает полезную корреляцию с окружающей средой.

Этап 3: Продолжение засушливого периода

При малом количестве осадков или их полном отсутствии загрязнения могут оставаться на поверхности модуля или продолжать накапливаться.

Этап 4: Дождь

Регистрируются осадки.

Затем оператор может сравнить показатели загрязнения до и после дождя.

Если наблюдаемое состояние значительно улучшится, возможно, произошла естественная очистка.

Если изменений практически не наблюдается, может потребоваться дополнительная уборка.

Этот тип анализа, основанный на событиях, более информативен, чем рассмотрение одного параметра в отрыве от контекста.

5. От фиксированных графиков уборки к принятию решений об уборке на основе данных.

Для многих солнечных электростанций в пустыне необходима очистка, но она также влечет за собой определенные затраты.

В зависимости от объекта и метода очистки, операторам может потребоваться учесть следующее:

• Труд
• Очистное оборудование
• Наличие воды
• доступ для транспортных средств
• Роботизированные системы уборки
• Ночные рабочие окна
• логистика технического обслуживания
• Размер площади, подлежащей очистке.

Поэтому наиболее полезный вопрос звучит не просто так:

“Как часто следует чистить солнечные панели в пустыне?”

Не существует универсального интервала, подходящего для каждого растения.

Более уместный вопрос:

“На каком этапе зафиксированное загрязнение оправдывает проведение очистки на этом участке?”

Для принятия такого решения может быть использован рабочий процесс, основанный на мониторинге.

Шаг 1 — Установите чистую эталонную ссылку

После подтверждения факта проведения уборки зафиксируйте наблюдаемый базовый уровень.

Шаг 2 — Отслеживайте загрязнение с течением времени.

Обратите внимание, увеличивается ли загрязнение постепенно или быстро.

Шаг 3 — Сравните с интенсивностью излучения и температурой.

Определите, можно ли разумно объяснить снижение производительности уменьшением солнечного излучения или высокой температурой модуля.

Шаг 4 — Проанализируйте недавние ветры и осадки.

Проверьте, не было ли на этом участке недавно пылеобразующего ветра или потенциально очищающего от пыли дождя.

Шаг 5 — Сравните результаты до и после чистки

После очистки проверьте, вернулись ли показатели загрязнения и состояние растений к исходным значениям, характерным для чистого состояния.

Со временем это формирует историю эксплуатации конкретного объекта.

В результате получается стратегия уборки, основанная не столько на предположениях, сколько на... измеренные локальные условия.

6. Почему одна точка мониторинга может не отражать ситуацию на крупной солнечной электростанции в пустыне.

Крупные фотоэлектрические электростанции промышленного масштаба могут занимать значительные площади.

Степень воздействия пыли может варьироваться в зависимости от:

• Границы растений
• Внутренние зоны массива
• Подъездные дороги
• Различный рельеф
• Различные блоки отслеживания
• Участки, подверженные воздействию преобладающего ветра.
• Участки вблизи строительных площадок или движителей транспорта.

Это означает, что данные, полученные в одной точке экологического мониторинга, не всегда могут отражать условия на всей территории объекта.

Таким образом, необходимое количество и распределение точек мониторинга следует определять исходя из фактической планировки проекта.

Для более масштабных проектов в пустынных районах можно рассмотреть распределенную архитектуру мониторинга.

Типичная концепция может выглядеть следующим образом:

Датчик загрязнения / Датчик освещенности / Модульный датчик температуры / Датчик погоды

↓

Регистратор данных или устройство сбора данных IoT

↓

RS485/LoRaWAN/4G/Ethernet

↓

Облачная платформа или существующая SCADA-система для фотоэлектрических систем

↓

Исторический анализ и поддержка принятия решений в области эксплуатации и технического обслуживания.

Системы мониторинга солнечной энергии JW-IoT могут поддерживать различные методы связи в зависимости от архитектуры проекта, включая локальную связь между датчиками и удаленную передачу данных.

7. Практическая конфигурация системы мониторинга солнечного излучения в пустыне.

Не существует единой конфигурации, подходящей для всех проектов солнечных электростанций в пустыне.

Однако система мониторинга, разработанная для анализа пыли и процессов уборки, обычно требует нескольких типов информации.

Эти параметры не следует рассматривать как независимые каналы передачи данных.

Их ценность возрастает, когда предприятие может сравнивать их в рамках одного и того же временного периода.

Например:

Высокая интенсивность излучения + нормальная температура + усиливающееся загрязнение + снижение нормализованной мощности

может оправдать расследование причин загрязнения.

Тем временем:

Снижение интенсивности излучения + стабильное загрязнение + пропорциональное снижение выходной мощности

это говорит о том, что уборка, возможно, не является первоочередной задачей.

Такой многопараметрический подход является одним из главных преимуществ мониторинг фотоэлектрических систем в суровых климатических условиях.

8. Рекомендуемый подход к мониторингу JW-IoT для фотоэлектрических установок в пустыне.

Для солнечных электростанций в пустынных и засушливых регионах JW-IoT рекомендует проектировать систему мониторинга, ориентируясь на три основные цели.

Цель 1: Измерить доступный солнечный ресурс.

Используйте соответствующие методы измерения интенсивности излучения для определения эталонных параметров окружающей среды для выработки электроэнергии с помощью фотоэлектрических систем.

Цель 2: Количественная оценка условий окружающей среды, влияющих на производительность.

В зависимости от требований проекта, интегрируйте:

• мониторинг загрязнения фотоэлектрических панелей
• температура модуля
• Температура и влажность окружающей среды
• скорость ветра
• Направление ветра
• Осадки

Цель 3: Подключить данные к операционной системе предприятия.

Экологические датчики наиболее ценны, когда их данные могут быть интегрированы с системами, уже используемыми оператором.

В зависимости от архитектуры проекта, решения для мониторинга JW-IoT могут поддерживать следующие технологии:

• RS485 Modbus
• LoRaWAN
• 4G LTE
• ЭН
• MQTT
• Интеграция платформы на основе API

Это позволяет объединять данные измерений параметров окружающей среды с данными инвертора, счетчика или SCADA-системы, вместо того чтобы хранить их изолированно на отдельной метеостанции.

Ознакомьтесь с полной архитектурой:

Система мониторинга солнечных фотоэлектрических систем с автоматизацией на основе Интернета вещей.

9. Как солнечной электростанции в пустыне следует определять, когда необходимо чистить панели?

Оптимальный порог очистки зависит от конкретного проекта.

Следует учитывать как технические, так и экономические факторы.

Операторы могут оценить:

• Текущее измеренное состояние загрязнения
• Темпы роста загрязнения
• Энергетическая ценность ожидаемого объема полученной продукции
• Стоимость уборки
• Наличие воды
• Требования к рабочей силе и оборудованию
• Предстоящие погодные условия
• Доступность затронутого массива
• Независимо от того, является ли загрязнение локальным или по всему предприятию.

Вот почему система мониторинга не должна просто выдавать стандартное сообщение:

“Обнаружена пыль — панели чистые”.”

Более совершенная система предоставляет оператору предприятия необходимые данные для определения целесообразности и экономической целесообразности очистки.

10. Часто задаваемые вопросы

10.1 Что такое мониторинг солнечных фотоэлектрических систем в пустыне?

Мониторинг солнечных фотоэлектрических установок в пустыне — это сбор и анализ данных о солнечном излучении, температуре фотоэлектрических модулей, загрязнении, ветре, осадках и других параметрах окружающей среды на фотоэлектрических установках, работающих в пустынных или засушливых условиях.

Цель состоит в том, чтобы понять, как местные условия влияют на производительность фотоэлектрических систем, и обосновать решения по их эксплуатации и техническому обслуживанию.

10.2 Какой датчик наиболее важен для мониторинга пустынной пыли на солнечных панелях?

Если цель состоит в непосредственном количественном определении загрязнения, то специализированная система измерения загрязнения фотоэлектрических элементов окажется особенно полезной.

Однако данные о загрязнении обычно более ценны в сочетании с данными об освещенности, температуре модуля, погоде и выработке электроэнергии на предприятии.

10.3 Может ли метеостанция сама по себе обнаружить загрязнение фотоэлектрических панелей?

Метеостанция может предоставить полезную информацию об окружающей среде, такую как ветер, дождь, температура и солнечная радиация.

Однако эти параметры не позволяют напрямую измерить чистоту поверхности фотоэлектрического модуля.

Для проектов, где важны потери пыли, более прямым ориентиром может служить специальное измерение загрязнения.

10.4 Всегда ли дождь очищает солнечные панели в пустыне?

Не обязательно.

Результат зависит от характеристик осадков, типа и количества загрязнений, угла наклона модуля и других местных условий.

Сравнение показателей загрязнения до и после дождя позволяет получить более убедительные доказательства того, произошло ли эффективное естественное очищение.

10.5 Зачем отслеживать направление ветра на солнечной электростанции в пустыне?

Направление ветра может помочь операторам исследовать возможный источник и перемещение пыли в воздухе.

В сочетании с данными о загрязнении и скорости ветра это может помочь определить, какие участки крупной солнечной электростанции более подвержены воздействию пыли.

10.6 Как часто следует чистить солнечные панели в пустыне?

Универсального интервала очистки не существует.

Выбор оптимального графика зависит от местных показателей загрязнения, стоимости уборки, доступности воды, энергоэффективности и условий на объекте.

Использование данных об уровне загрязнения и эффективности очистки может способствовать разработке более целенаправленной стратегии уборки на конкретном объекте.

Заключение

Управление пылью на солнечной электростанции в пустыне не должно основываться только на визуальном осмотре или строгом графике уборки.

Более полезный подход заключается в понимании. Что происходит на этом объекте и почему?.

Путем объединения:

• Измерения загрязнения фотоэлектрических элементов
• Солнечная радиация
• температура модуля
• Скорость и направление ветра
• Осадки
• данные о генерации растений

Операторы могут более эффективно отличать изменения окружающей среды от возможных проблем с производительностью.

Что еще более важно, они могут начать создавать конкретную историю объекта, показывающую, как быстро загрязняются панели, какие погодные явления влияют на этот процесс и когда очистка приводит к существенному восстановлению.

Для электростанций промышленного масштаба, работающих в пыльных, жарких и засушливых условиях, это становится следующим: мониторинг солнечных фотоэлектрических систем в пустыне от функции регистрации погоды к системе поддержки принятия решений в области эксплуатации и технического обслуживания.

Запросить решение для мониторинга солнечных электростанций в пустыне

Планируете строительство солнечной электростанции на Ближнем Востоке, в Северной Африке или другом засушливом регионе?

JW-IoT может помочь настроить пакет мониторинга в соответствии с вашими потребностями:

• Размер фотоэлектрической установки
• Необходимые параметры окружающей среды
• Количество зон мониторинга
• Существующая SCADA-система или платформа мониторинга
• Требования к связи
• стратегия управления уборкой

Обратитесь в компанию JW-IoT, чтобы запросить решение для мониторинга солнечных электростанций в пустыне и рекомендации по настройке датчиков.