Как комплекты мониторинга солнечных фотоэлектрических систем, устанавливаемые на крыше, повышают эффективность

Коммерческие солнечные электростанции на крышах все чаще используются на заводах, складах, офисных зданиях, торговых центрах, школах, больницах и логистических центрах. Эти установки могут снизить потребление электроэнергии из сети и способствовать достижению долгосрочных целей в области устойчивого развития, но установка одних только фотоэлектрических модулей не гарантирует стабильной работы.

Выработка солнечной энергии постоянно меняется в зависимости от интенсивности излучения, температуры модуля, облачности, затенения, пыли, вентиляции и состояния оборудования. Данные инвертора показывают, сколько электроэнергии производит система, но они не всегда объясняют, почему производство увеличивается или уменьшается.

A комплект для мониторинга солнечных фотоэлектрических систем на крыше Предоставляет необходимые данные об окружающей среде для интерпретации выходных параметров системы. Измеряя солнечную радиацию, температуру фотоэлектрического модуля, условия окружающей среды и другие выбранные параметры, комплект помогает владельцам зданий, подрядчикам по проектированию, закупкам и строительству, менеджерам по энергетике и командам по эксплуатации и техническому обслуживанию оценить, работает ли установленная на крыше фотоэлектрическая система должным образом.

Для коммерческих зданий с ограниченным пространством для установки решение для мониторинга должно быть компактным, простым в монтаже, доступным удаленно и совместимым с существующей платформой управления энергопотреблением или инвертором.

Ознакомьтесь с комплектом для мониторинга солнечных батарей на крыше JW-IoT.

Что такое комплект для мониторинга солнечных фотоэлектрических систем на крыше?

Комплект для мониторинга солнечных фотоэлектрических систем на крыше представляет собой компактную систему, используемую для сбора данных об окружающей среде и условиях эксплуатации фотоэлектрической установки, расположенной на крыше.

В типичный комплект могут входить:

• Датчик солнечной радиации
• Один или несколько датчиков температуры фотоэлектрического модуля
• Датчик температуры и влажности окружающей среды
• Компактный регистратор данных или терминал мониторинга IoT.
• Связь RS485, Ethernet, LoRaWAN, Wi-Fi или 4G.
• Монтажный кронштейн и наружный корпус
• Подключение к облачной платформе или API.

Данный комплект не заменяет систему мониторинга инвертора. Вместо этого он добавляет необходимый контекст окружающей среды для более точной интерпретации данных инвертора и счетчика электроэнергии.

Например, снижение выходной мощности может быть нормальным явлением при уменьшении солнечной радиации. Однако, если радиация остается высокой, а выходная мощность падает, системе может потребоваться дополнительная проверка на предмет затенения, загрязнения, проблем с кабелями, ограничений инвертора, несоответствия модулей или неисправностей оборудования.

1. Почему фотоэлектрические системы на крышах нуждаются в экологическом мониторинге?

Одних только данных о мощности недостаточно для объяснения производительности.

Большинство коммерческих солнечных электростанций уже собирают данные о выходной мощности инвертора, суточном объеме вырабатываемой энергии, напряжении, токе и рабочем состоянии. Эта информация важна, но она отвечает только на один вопрос:

Сколько энергии произвела система?

Экологический мониторинг помогает ответить на второй вопрос:

Какое количество энергии должна была производить система в реальных условиях эксплуатации?

Сравнивая показатели освещенности, температуры модулей и выработки электроэнергии за один и тот же период времени, операторы получают более четкое представление о производительности системы.

Условия на крыше могут быстро меняться.

Крыши коммерческих зданий создают условия эксплуатации, отличающиеся от условий открытых солнечных электростанций. Близлежащие конструкции, вентиляционные отверстия, парапетные стены, оборудование систем отопления, вентиляции и кондиционирования, антенны и соседние здания могут создавать локальные затенения или различия в воздушном потоке.

Кровельные материалы также могут удерживать тепло и повышать температуру вокруг фотоэлектрической батареи. Поэтому на разных участках одной и той же крыши могут наблюдаться разные температуры модулей или условия солнечного излучения.

Локальный комплект для мониторинга позволяет фиксировать условия непосредственно на объекте, вместо того чтобы полагаться только на региональную метеорологическую службу.

Температура модуля влияет на выходную мощность.

Фотоэлектрические модули часто работают при температурах значительно выше температуры окружающего воздуха, особенно в периоды сильного солнечного света и плохой вентиляции.

С повышением температуры модуля эффективность преобразования электроэнергии, как правило, снижается. Поэтому в очень жаркий полдень система может вырабатывать меньше энергии, чем можно было бы ожидать, исходя только из данных об интенсивности солнечного излучения.

правильно установленный Датчик температуры фотоэлектрического модуля помогает операторам отличать нормальные потери, связанные с температурой, от аномальных проблем с производительностью.

Общедоступные данные о погоде могут не соответствовать состоянию крыши.

Общественные метеостанции могут располагаться на расстоянии нескольких километров друг от друга и измерять интенсивность солнечного излучения на горизонтальной поверхности в различных местных условиях. Их данные могут не отражать:

• Угол наклона солнечной батареи на крыше
• Локальное движение облаков
• Частичное затенение от близлежащих зданий
• Накопление тепла на крыше
• Пыль или загрязнение вокруг объекта
• Различные ветровые и вентиляционные условия

Датчики, установленные непосредственно на объекте, предоставляют более актуальные справочные данные для мониторинга солнечных батарей на крышах коммерческих зданий.

2. Мониторинг на крышах против мониторинга крупномасштабных фотоэлектрических систем.

Для солнечных электростанций на крышах и крупномасштабных солнечных электростанций требуются многие из одних и тех же основных измерений, но архитектура мониторинга обычно различается.

Для крупномасштабной фотоэлектрической электростанции может потребоваться несколько метеостанций, резервные датчики солнечной радиации, датчики ветра, датчики осадков, станции мониторинга загрязнения и множество коммуникационных шлюзов.

Для установки на крыше обычно предпочтительнее использовать компактную модульную систему, ориентированную на наиболее важные параметры принятия решений. Цель состоит не в том, чтобы установить все возможные датчики, а в том, чтобы собрать достаточно репрезентативных данных для объяснения производительности без излишнего усложнения монтажа.

3. Ключевые датчики для мониторинга солнечных батарей на коммерческих крышах.

Датчик солнечной радиации

Датчик солнечной радиации является центральным измерительным устройством в комплекте для мониторинга солнечных батарей на крыше. Он измеряет количество солнечной радиации, достигающей фотоэлектрической батареи, обычно выражаемое в ваттах на квадратный метр.

Для оценки производительности датчик обычно устанавливается в той же плоскости и под тем же углом наклона, что и фотоэлектрические модули. Это называется мониторингом освещенности в плоскости массива.

Данные об освещенности можно использовать для:

• Сравните доступное количество солнечного света с фактической выработкой электроэнергии.
• Выявите снижение объемов производства, которое нельзя объяснить погодными условиями.
• Анализ коэффициентов производительности поддержки
• Оцените влияние облаков и затенения.
• Сравните различные зоны на крыше.
• Поддержка долгосрочной отчетности о производстве электроэнергии.

JW-IoT предоставляет несколько типов Датчики солнечной радиации для мониторинга фотоэлектрических систем, включая компактные кремниевые датчики на основе эталонных ячеек и варианты измерений на основе пиранометра.

Для коммерческих проектов по установке датчиков освещенности на крышах зданий компактный кремниевый датчик освещенности может быть практичным выбором, если цель состоит в сравнении условий освещенности с выходной мощностью фотоэлектрических систем. Пиранометры могут быть выбраны, когда требуется более широкий спектр измерений или более высокая точность измерения метеорологических параметров.

Рекомендуемый продукт:

Кремниевый датчик освещенности для мониторинга производительности фотоэлектрических систем

Датчик температуры фотоэлектрического модуля

Датчик температуры фотоэлектрического модуля обычно крепится к задней поверхности типичной солнечной панели. Он измеряет фактическую рабочую температуру модуля, а не температуру окружающего воздуха.

Эти данные помогают пользователям:

• Оцените потери мощности, связанные с температурой.
• Сравните температуру модуля с интенсивностью излучения.
• Выявите необычно горячие модули или участки на крыше.
• Оцените условия вентиляции.
• Улучшить расчеты ожидаемой мощности
• Поддержка расследования неисправностей

Для больших или разделенных крыш может потребоваться более одного датчика температуры модуля. Отдельные точки мониторинга могут быть полезны, если массивы имеют различную ориентацию, углы наклона, поверхности крыши или условия вентиляции.

Датчик температуры и влажности окружающей среды

Температура окружающей среды обеспечивает дополнительную информацию о температуре модулей и условиях эксплуатации на крыше. Относительная влажность также может быть полезна для долгосрочной оценки состояния окружающей среды, оценки риска образования конденсата и анализа условий на площадке.

Компактный датчик температуры и влажности особенно актуален для:

• Промышленные здания
• Прибрежные сооружения
• Влажные или тропические регионы
• Крыши с ограниченным потоком воздуха
• Участки, требующие ведения экологической документации.

Дополнительный датчик ветра

Ветер влияет на охлаждение модулей и может объяснять разницу между температурой окружающей среды и температурой модуля. Компактный датчик ветра может быть установлен в тех случаях, когда воздушный поток на крыше оказывает существенное влияние на производительность или когда безопасность объекта требует локального мониторинга ветра.

Однако измерение скорости ветра на крыше требует тщательного выбора места установки. Парапеты, помещения с оборудованием, вентиляционные отверстия и расположенные рядом конструкции могут создавать турбулентность. Датчик следует размещать там, где он сможет собирать репрезентативные данные, не мешая работе на крыше.

Дополнительный мониторинг загрязнения или пыли.

Пыль, пыльца, промышленные выбросы, птичий помет и другие отложения могут уменьшить количество солнечного света, достигающего поверхности модуля.

Для объектов с высокими затратами на очистку, значительным загрязнением воздуха или частым скоплением пыли устройство для мониторинга загрязнения фотоэлектрических панелей может помочь определить, связано ли снижение производительности с загрязнением поверхности.

Это может способствовать проведению уборки в зависимости от состояния оборудования, а не полагаться только на фиксированный график технического обслуживания.

4. Компактный регистратор данных и варианты связи.

Датчики — это лишь одна часть системы мониторинга. Их показания необходимо собирать, хранить, передавать, отображать и сравнивать с данными о выработке электроэнергии фотоэлектрическими системами.

Компактный регистратор данных

Регистратор данных служит локальной точкой сбора данных для комплекта мониторинга, установленного на крыше. В зависимости от конфигурации он может:

• Сбор данных с датчика RS485 Modbus.
• Укажите адреса датчиков и интервалы опроса.
• Сохранение данных во время перебоев в связи.
• Преобразуйте данные полей в сообщения MQTT, TCP или HTTP.
• Отправка данных на облачную платформу
• Подключитесь к системе управления энергопотреблением
• Поддержка удаленной настройки параметров
• Генерировать пороговые сигналы тревоги

Для установки на крыше регистратор данных должен помещаться в компактный, защищенный от атмосферных воздействий корпус и поддерживать имеющуюся в здании электросеть.

RS485 Modbus

Протокол RS485 Modbus подходит в тех случаях, когда датчики установлены относительно близко к регистратору данных, и проводное соединение можно безопасно проложить по крыше.

К преимуществам относятся:

• Стабильная локальная связь
• Простая интеграция с промышленными контроллерами
• Поддержка нескольких датчиков на одной шине
• Совместимость со многими ПЛК, RTU и шлюзами.

При монтаже следует учитывать прокладку кабелей, молниезащиту, заземление и электрическую изоляцию.

Ethernet или сеть здания

Ethernet может использоваться, если регистратор данных может подключиться к существующей сетевой инфраструктуре здания. Это обеспечивает надежную связь без необходимости подключения отдельного тарифного плана мобильной связи.

Перед подключением устройства мониторинга владелец здания должен подтвердить требования к кибербезопасности, доступу к сети, брандмауэру и передаче данных.

4G LTE

Технология 4G полезна в следующих случаях:

• Сеть здания недоступна.
• Управление солнечными электростанциями осуществляется сторонней организацией.
• Предпочтительным является независимый удалённый доступ.
• Система мониторинга должна быть отделена от сети объекта.
• Некоторым объектам на крышах требуется прямое подключение к облачным сервисам.

Регистратор данных с поддержкой 4G может передавать данные мониторинга непосредственно на удаленную платформу, при условии наличия локального покрытия сотовой связи и SIM-карты.

LoRaWAN

Технология LoRaWAN может подойти для промышленных парков, кампусов, складских комплексов и многоэтажных проектов с несколькими распределенными точками мониторинга на крышах.

Маломощные сенсорные узлы могут отправлять данные на центральный шлюз LoRaWAN, который затем пересылает информацию в облако через Ethernet или 4G.

Интеграция API и платформы

Коммерческие пользователи, возможно, уже работают в следующих сферах:

• Портал инвертора
• Система управления зданием
• Система управления энергопотреблением
• SCADA-платформа
• Панель мониторинга отчетности по устойчивому развитию
• Сторонняя платформа для эксплуатации и технического обслуживания

Таким образом, комплект для мониторинга на крыше должен поддерживать практические методы интеграции, такие как MQTT, Modbus, TCP/IP или облачный API.

JW-IoT позволяет настраивать комбинации датчиков, регистраторов данных, шлюзов и платформ в соответствии с требуемой архитектурой связи.

5. Как мониторинг улучшает обслуживание солнечных батарей на крышах

Более быстрое выявление аномальных результатов

Предположим, что система, установленная на крыше, вырабатывает меньше электроэнергии, чем ожидалось.

Без данных об окружающей среде команде по эксплуатации и техническому обслуживанию, возможно, потребуется немедленно осмотреть инвертор, модули, кабели и крышу. Имея данные об освещенности и температуре модулей, команда сможет сначала определить, связано ли снижение освещенности с меньшим количеством солнечного света или с необычно высокой рабочей температурой.

Когда интенсивность излучения остается высокой, но производство энергии снижается, система может определить приоритетность дальнейших исследований.

Более точное разделение факторов, связанных с погодой и оборудованием.

Комплект для мониторинга помогает различать несколько распространенных ситуаций:

• Низкая интенсивность излучения и низкая выходная мощность: Часто это обычное снижение, связанное с погодными условиями.
• Высокая интенсивность излучения и высокая температура модуля: Возможные нормальные тепловые потери
• Высокая интенсивность излучения и неожиданно низкая выходная мощность: Возможные причины: затенение, загрязнение, ограничения инвертора, проблемы с кабелем или неисправность модуля.
• Нормальная освещенность и аномальная температура: Возможная проблема связана с вентиляцией, креплением или локальным нагревом.
• Различия в характеристиках в разных зонах кровли: Возможные различия в ориентации, затенении, загрязнении или оборудовании.

Это не заменяет профессиональную диагностику, но помогает ремонтным бригадам определить, с чего следует начать поиск неисправности.

Улучшенные решения в области уборки

Снижение выработки энергии не всегда означает, что модули нуждаются в очистке. Облачность, сезонный угол наклона солнца и температура могут вызывать аналогичные изменения.

Анализируя одновременно показатели освещенности, производительности и исторические тенденции, операторы могут принимать более обоснованные решения по очистке. При наличии датчика загрязнения система может более точно указывать на потери, связанные с загрязнением.

Сокращение количества ненужных выездов на крышу.

Доступ на крышах коммерческих зданий может быть ограничен, предъявляются требования безопасности и существуют эксплуатационные ограничения. Каждая проверка может включать в себя получение разрешений, разработку процедур защиты от падения, координацию работ по зданию и оплату труда.

Дистанционный мониторинг фотоэлектрических систем позволяет проводить множество первоначальных проверок с помощью веб-панели управления до того, как персонал будет отправлен на крышу.

Улучшенное управление несколькими объектами

Компаниям, имеющим солнечные электростанции на нескольких заводах, складах или торговых зданиях, необходим единый способ сравнения показателей их работы.

Централизованная платформа мониторинга может отображать:

• Текущая интенсивность излучения
• температура модуля
• Условия окружающей среды
• Состояние датчика
• Исторические тенденции
• Статус связи
• Записи о тревогах
• Сравнения между различными площадками

Это позволяет руководителям энергетических компаний и поставщикам услуг получить более целостное представление о распределенных солнечных энергосистемах.

6. Рекомендуемый комплект для мониторинга солнечных фотоэлектрических систем на крыше

Практичная конфигурация коммерческой крыши может быть построена на основе следующих компонентов.

Стандартная конфигурация

• Один плоскостной датчик солнечной радиации
• Один датчик температуры фотоэлектрического модуля
• Один компактный регистратор данных RS485
• Связь Ethernet или 4G
• Корпус управления, предназначенный для использования вне помещений.
• Монтажные кронштейны и кабели
• Доступ к облачной панели управления или API.

Данная конфигурация подходит для относительно однородной системы солнечных батарей на крыше с одной основной ориентацией.

Расширенная конфигурация

• Один или два плоскостных датчика освещенности
• Два или более датчика температуры фотоэлектрического модуля
• Мониторинг температуры и влажности окружающей среды
• Компактный мониторинг ветра
• Многоканальный регистратор данных
• Шлюз LoRaWAN, Ethernet или 4G
• Облачная панель управления, управление оповещениями и API.
• Возможна интеграция с инвертором или электросчетчиком (по желанию).

Расширенная конфигурация больше подходит для:

• Несколько секций крыши
• Солнечные батареи, ориентированные с востока на запад
• Различные углы наклона
• Большие промышленные крыши
• Многоэтажные коммерческие объекты
• Участки со сложным затенением
• Проекты, требующие централизованного анализа производительности.

Дополнительные компоненты

В зависимости от проекта, в комплект также могут входить:

• датчик осадков
• Датчик барометрического давления
• Устройство для измерения загрязнения фотоэлектрических элементов
• Дополнительные точки измерения температуры модуля
• Автономное солнечное электроснабжение
• Защита от скачков напряжения
• периферийное хранилище данных
• Преобразование пользовательского протокола
• Развертывание частного облака
• OEM-производство или брендирование под чужим брендом

Как выбрать подходящую конфигурацию системы мониторинга на крыше

Перед запросом комплекта для мониторинга подготовьте следующую информацию о проекте:

1. Общая установленная мощность фотоэлектрических систем
2. Размеры крыши и количество кровельных секций.
3. Ориентация модуля и угол наклона
4. Количество и тип инверторов
5. Необходимые параметры окружающей среды
6. Расстояние между датчиками и регистратором данных
7. Имеющийся источник питания
8. Предпочтительный способ связи
9. Требования к существующей платформе мониторинга или API
10. Местные требования по защите окружающей среды и соблюдению норм

Количество точек мониторинга должно определяться исходя из физической конфигурации крыши, а не только из общей установленной мощности.

Для небольшой однородной системы может быть достаточно одной точки мониторинга. Для большой площадки с различной ориентацией, высотой, условиями затенения или материалами кровли может потребоваться несколько репрезентативных датчиков.

Рекомендации по установке

Точность данных зависит от правильной установки датчика.

Установка датчика освещенности

Плоскостной датчик освещенности должен:

• Согласуйте наклон и ориентацию контролируемых фотоэлектрических модулей.
• Избегайте затенения от рамок, стен, кабелей и расположенного рядом оборудования.
• Установить в подходящем месте.
• Оставайтесь доступными для уборки и осмотра.
• Используйте устойчивый кронштейн, угол наклона которого не меняется.

Установка датчика температуры модуля

Датчик температуры должен:

• Надежно прикрепить к задней поверхности репрезентативного модуля.
• Обеспечьте надежный тепловой контакт.
• Избегайте расположения распределительных коробок и краев модулей, если это не требуется согласно техническим условиям установки.
• Используйте влагостойкую прокладку кабелей.
• Представляют собой условия работы контролируемой антенной решетки.

Установка регистратора данных

Регистратор и защитный кожух должны:

• По возможности обеспечивайте защиту от дождя, пыли и прямого воздействия тепла.
• Обеспечьте безопасный доступ для технического обслуживания.
• Предусмотрите надлежащее заземление и защиту от перенапряжения.
• Используйте кабели связи и датчиков с соответствующей маркировкой.
• Поддерживайте надежный сигнал сети или сотовой связи.
• При необходимости сохраняйте данные локально во время временных сбоев связи.

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с:

Рекомендации по установке метеостанций на солнечных батареях

Часто задаваемые вопросы

Что измеряет комплект для мониторинга солнечных батарей на крыше?

Комплект для мониторинга солнечных фотоэлектрических систем на крыше обычно измеряет солнечную радиацию и температуру фотоэлектрических модулей. В зависимости от проекта он также может отслеживать температуру окружающей среды, влажность, ветер, осадки, загрязнение и другие условия на участке.

Достаточно ли мониторинга инвертора для коммерческой солнечной электростанции на крыше?

Система мониторинга инвертора предоставляет данные о мощности и работе электрооборудования, но она может не объяснить, вызвано ли изменение выходной мощности солнечным светом, температурой, затенением, загрязнением или состоянием оборудования. Датчики окружающей среды предоставляют необходимые справочные данные для более полного анализа производительности.

Где следует установить датчик солнечной радиации?

Для мониторинга в плоскости массива датчик освещенности обычно следует устанавливать в том же положении и под тем же углом наклона, что и фотоэлектрические модули. Он должен оставаться свободным от затенения и отражать условия, в которых находится массив.

Сколько датчиков температуры модуля необходимо?

Для небольшой, однородной крыши может потребоваться всего один репрезентативный датчик. При различной ориентации крыши, типах модулей, уровнях крыши, условиях вентиляции или зонах затенения рекомендуется использовать несколько датчиков.

Может ли комплект мониторинга подключаться к существующей платформе?

Да. В зависимости от выбранного регистратора данных и шлюза система может поддерживать RS485 Modbus, Ethernet, MQTT, TCP/IP, LoRaWAN, 4G и интеграцию на основе API.

Может ли компания JW-IoT предоставить полноценную систему мониторинга крыши?

Да. Компания JW-IoT может настроить датчики солнечной радиации, датчики температуры фотоэлектрических модулей, датчики окружающей среды, регистраторы данных, устройства связи, монтажные принадлежности, облачные платформы и интеграцию API в соответствии с планировкой крыши и требованиями проекта.

Подходит ли этот комплект для заводов и складов?

Да. Компактные комплекты для мониторинга на крышах подходят для заводов, складов, офисных зданий, торговых центров, кампусов, больниц, школ, логистических центров и других коммерческих или промышленных зданий с распределенными солнечными установками.

Способствует ли мониторинг состояния крыши прямому повышению эффективности солнечных панелей?

Система мониторинга не изменяет физическую эффективность преобразования фотоэлектрических модулей. Она помогает операторам выявлять аномальные потери, оптимизировать сроки технического обслуживания, оценивать воздействие на окружающую среду и поддерживать систему в состоянии, более близком к ожидаемому.

Заключение

Комплект для мониторинга солнечных фотоэлектрических систем на крыше предоставляет владельцам коммерческих зданий не просто еще один поток данных с датчиков. Он обеспечивает необходимый экологический контекст для понимания процесса выработки солнечной энергии.

Благодаря сочетанию солнечной радиации, температуры модуля, компактного сбора данных, беспроводной или проводной связи и удаленного доступа к платформе, система помогает пользователям:

• Оцените выходную мощность фотоэлектрической системы в сравнении с реальным солнечным светом.
• Более эффективно выявлять отклонения в производительности
• Понимание потерь, связанных с температурой
• Улучшите решения по уборке и техническому обслуживанию.
• Сократите количество ненужных проверок крыш.
• Централизованное управление несколькими коммерческими солнечными электростанциями.
• Интегрировать экологические данные с существующими энергетическими платформами.

Наиболее эффективная конфигурация зависит от расположения оборудования на крыше, количества ориентаций массива, условий связи, необходимых параметров и целей интеграции.

Запросите комплект для мониторинга солнечных батарей на крыше.

JW-IoT предлагает настраиваемые решения для мониторинга солнечной энергии на крышах коммерческих зданий, промышленных объектов, складов, кампусов и распределенных фотоэлектрических систем.

Пришлите нам ваши данные:

• Мощность фотоэлектрической системы
• Планировка крыши
• Модульная ориентация
• Необходимые параметры мониторинга
• Предпочтения в общении
• Требования к интеграции платформы

Наша команда порекомендует подходящую конфигурацию датчиков, регистраторов данных, средств связи и платформы для вашего проекта.

Запросите комплект для мониторинга солнечных батарей на крыше.