Введение
Когда солнечная электростанция промышленного масштаба вырабатывает меньше энергии, чем ожидалось, данные инвертора и SCADA сами по себе могут не объяснить причину. Изменение может быть связано с пониженной солнечной irradiance, высокой температурой модулей, изменяющимися ветровыми условиями, осадками, загрязнением или проблемой внутри самой PV-системы. Для операторов электростанций, групп O&M и системных интеграторов понимание этих факторов важно перед принятием решения о необходимости дальнейшего inspection или технического обслуживания.
Именно здесь становится важным мониторинг солнечных электростанций промышленного масштаба. Объединяя экологические измерения с данными эксплуатации электростанции, операторы могут определить, связаны ли изменения производительности PV с условиями площадки или с самой системой. Конфигурация мониторинга также должна соответствовать климату проекта, технологии PV, компоновке электростанции и целям мониторинга, а не просто добавлению большего количества датчиков.
В этой статье объясняется, какие параметры окружающей среды обычно контролируются на солнечных электростанциях промышленного масштаба, как датчики солнечного мониторинга работают с регистраторами данных и системами SCADA, где следует устанавливать датчики и как надёжные экологические данные могут поддерживать анализ производительности PV и решения по O&M.
Что такое мониторинг солнечных электростанций промышленного масштаба?
Мониторинг солнечных электростанций промышленного масштаба — это измерение и анализ солнечного ресурса, условий окружающей среды и условий, специфичных для PV, на большой солнечной электростанции. Он объединяет данные полевых датчиков с данными эксплуатации электростанции, чтобы помочь операторам понять, как условия площадки влияют на производительность PV.
Конфигурация мониторинга обычно охватывает три области: солнечный ресурс, погодные и экологические условия, а также условия, специфичные для PV. Требуемые измерения зависят от конструкции электростанции, климата, технологии PV и целей мониторинга.
Мониторинг солнечного ресурса
Мониторинг солнечного ресурса измеряет солнечное излучение, доступное для PV-электростанции. В зависимости от проекта, общие измерения включают:
- Общая горизонтальная интенсивность солнечного излучения (GHI)
- Irradiance в плоскости массива (POA)
- Прямое нормальное irradiance (DNI) и диффузное горизонтальное irradiance (DHI), где применимо
- Отражённое irradiance или альбедо, особенно для двусторонних PV-систем
Эти измерения помогают операторам сравнивать доступное солнечное irradiance с фактической выходной мощностью PV. POA irradiance особенно актуально для анализа производительности PV, поскольку представляет собой излучение, получаемое плоскостью модуля. Для более ясного объяснения различных компонентов irradiance см. Что такое GHI, DNI и DHI в солнечной энергетике?.
Для специализированного мониторинга солнечного irradiance можно использовать независимый пиранометр, когда точность измерений, калибровка и долгосрочная согласованность данных важны для анализа производительности PV или экологического мониторинга.
Связанный продукт: Пиранометр / TBQ-2C
Экологический и погодный мониторинг
Погодные условия влияют на рабочую среду солнечной электростанции и могут влиять на выход PV и условия площадки. Общие измерения включают:
- Температура окружающей среды
- Относительная влажность
- Скорость ветра
- Направление ветра
- Дождь
- Атмосферное давление
Эти измерения помогают операторам интерпретировать производительность PV в реальных условиях площадки. Например, температура окружающей среды и ветровые условия влияют на рабочую температуру модулей, а осадки могут дать полезный контекст для оценки погодных изменений и потенциальных условий загрязнения.
Интегрированная станция экологического мониторинга может объединить несколько из этих измерений в одном полевом местоположении, снижая потребность в отдельных приборах и упрощая сбор полевых данных. Для более глубокого объяснения погодного мониторинга PV и его роли в эксплуатации солнечных электростанций см. Что такое PV-метеостанция и почему она критически важна для солнечных электростанций?.
Связанный продукт: Станция экологического мониторинга солнечных фотоэлектрических систем RYQ-3
Экологический мониторинг, специфичный для PV
Некоторые измерения напрямую связаны с условиями PV-модулей и производительностью конкретной площадки. В зависимости от проекта мониторинг может включать:
- Температура модуля
- Условия загрязнения
- Снеговые условия, где актуально
- Альбедо для двусторонних PV-систем
Температура модулей влияет на электрическую производительность PV, а загрязнение может снижать излучение, достигающее поверхности модуля. Для двусторонних PV-систем альбедо предоставляет дополнительную информацию об отражённом от земли излучении, достигающем задней стороны модулей.
Для более широкого обзора компонентов и функций системы экологического мониторинга PV см. Система экологического мониторинга для фотоэлектрических станций: компоненты, функции и анализ ROI.
Связанные продукты: [Система мониторинга индекса запыленности фотоэлектрических систем DustCom] · XF500S-CWB PV интегрированный датчик солнечного/экологического мониторинга
Почему экологический мониторинг важен для солнечных электростанций промышленного масштаба?
Выходная мощность солнечной электростанции зависит не только от PV-оборудования, но и от условий, в которых оно работает. Экологический мониторинг предоставляет данные площадки, необходимые для контекстуализации изменений выходной мощности электростанции. Для проектов промышленного масштаба это помогает операторам отличать изменения, вызванные экологическими условиями, от потенциальных проблем, связанных с системой.
Отделение погодных эффектов от потерь оборудования
Низкая выходная мощность не всегда означает наличие неисправности оборудования. Снижение солнечного irradiance, изменения температуры окружающей среды или другие погодные условия также могут влиять на выход PV.
Сравнение экологических измерений с выходной мощностью электростанции помогает операторам определить, соответствует ли изменение условиям площадки или может потребоваться дальнейшее investigation PV-системы.
Поддержка анализа производительности PV
Выход PV необходимо оценивать относительно солнечного ресурса, доступного электростанции. Солнечное irradiance, температура и выходная мощность электростанции предоставляют базовые данные для сравнения производительности PV в различных рабочих условиях.
Это особенно полезно для мониторинга производительности PV, где изменения солнечного ресурса необходимо отделять от изменений производительности системы.
Поддержка решений по солнечному O&M
Экологические условия также могут предоставить полезный контекст для рутинных решений по O&M. Например, изменения условий загрязнения могут помочь определить, следует ли рассматривать очистку модулей, а необычные экологические условия могут предоставить дополнительный контекст при investigation аномального выхода электростанции.
Цель не в том, чтобы заменить диагностику оборудования, а в том, чтобы дать группам O&M дополнительную полевую информацию перед принятием решения о необходимости inspection или технического обслуживания.
Выявление экологических рисков, специфичных для площадки
Условия окружающей среды значительно различаются между площадками солнечных электростанций, поэтому наиболее релевантные параметры мониторинга также могут отличаться.
- Пустынные площадки: пыль и загрязнение могут быть основными проблемами.
- Прибрежные площадки: влажность, воздействие соли и сильный ветер могут требовать более тщательного мониторинга.
- Высокогорные площадки: низкая температура, сильный ветер и снег могут влиять на работу электростанции.
- Двусторонние фотоэлектрические системы: альбедо и отражённая от земли облучённость становятся более значимыми.
Мониторинг с учётом особенностей площадки гарантирует, что в конфигурацию мониторинга включены экологические факторы, наиболее значимые для конкретного проекта фотоэлектрической станции.
Какие экологические параметры должна контролировать солнечная электростанция?
Система экологического мониторинга солнечной электростанции обычно охватывает солнечную облучённость, температуру, ветер, влажность, осадки и специфические для фотоэлектрических модулей условия. Точная конфигурация зависит от конструкции станции, климата, фотоэлектрической технологии и целей мониторинга.
| Параметр | Цель мониторинга |
| Облучённость POA | Анализ производительности фотоэлектрической системы |
| GHI | Справочные данные о солнечных ресурсах |
| Температура модуля | Анализ выработки фотоэлектрической системы |
| Температура окружающей среды | Экологический и тепловой анализ |
| Скорость ветра | Погодные условия и условия охлаждения |
| Направление ветра | Характеристика местных погодных условий |
| Относительная влажность | Условия увлажнения |
| Дождь | Погодные условия и контекст эксплуатации и технического обслуживания |
| Загрязнение | Анализ очистки и потерь |
| Альбедо | Анализ двусторонних фотоэлектрических модулей |
Эти измерения собираются с помощью датчиков солнечного мониторинга и используются для мониторинга солнечной облучённости, анализа производительности фотоэлектрической системы и принятия решений по эксплуатации и техническому обслуживанию с учётом особенностей площадки. Облучённость в плоскости массива, температура модуля, температура окружающей среды и ветровые условия, как правило, важны для мониторинга производительности фотоэлектрических систем коммунального масштаба, тогда как загрязнение и альбедо становятся более значимыми для конкретных условий площадки и конфигураций фотоэлектрических систем.
Как датчики солнечного мониторинга работают совместно?
Датчики солнечного мониторинга образуют цепочку данных от измерения на площадке до мониторинга станции. Датчики собирают экологические и фотоэлектрические данные, регистратор данных организует и хранит измерения, коммуникационные интерфейсы передают данные, а SCADA или облачные платформы интегрируют их с эксплуатационными данными станции.
Полевые датчики
Полевые датчики обеспечивают первичные экологические и фотоэлектрические измерения, используемые системой мониторинга. Пиранометр, например, обеспечивает независимые данные о солнечной облучённости, тогда как интегрированные датчики могут объединять несколько измерений в одной точке мониторинга. Конфигурация датчиков зависит от требований мониторинга площадки.
Регистратор данных
Регистратор данных собирает данные с датчиков, применяет временные метки, выполняет базовую валидацию данных и сохраняет измерения перед передачей. Согласованные временные метки важны при сравнении экологических данных с выходной мощностью инвертора и другими эксплуатационными данными станции.
Связь и передача данных
Коммуникационный уровень передаёт данные датчиков с площадки на платформу мониторинга. RS485 и Modbus RTU обычно используются на уровне датчиков, тогда как Ethernet, беспроводные сети, 4G или проектные протоколы могут использоваться для передачи данных в зависимости от инфраструктуры станции.
SCADA или облачная платформа
SCADA или облачные платформы объединяют экологические измерения с эксплуатационными данными станции, такими как выходная мощность инвертора и состояние оборудования. Это позволяет операторам использовать объединённый набор данных для приложений системы мониторинга солнечной электростанции и системы мониторинга солнечной фермы.
Экологический мониторинг солнечной электростанции против SCADA
Экологический мониторинг и SCADA выполняют разные, но взаимодополняющие роли: экологические датчики измеряют условия площадки, тогда как SCADA контролирует оборудование и работу станции.
| Фокус экологического мониторинга | Фокус мониторинга SCADA |
| Солнечная радиация | Данные инвертора |
| Температура | Напряжение и ток |
| Ветровые условия | Выходная мощность |
| Дождь | Состояние оборудования |
| Загрязнение | Тревоги |
| Температура модуля | Состояние трекера |
Экологический мониторинг предоставляет условия площадки, необходимые для интерпретации производительности фотоэлектрической системы, тогда как SCADA предоставляет эксплуатационные данные станции. При интеграции в систему мониторинга солнечной электростанции или систему мониторинга солнечной фермы эти наборы данных можно сравнивать, чтобы понять, как экологические условия связаны с изменениями выработки станции.
Как мониторинг солнечной электростанции меняется в зависимости от условий площадки?
Приоритеты мониторинга должны адаптироваться к климату площадки, рельефу, фотоэлектрической технологии и компоновке. Цель — не использовать больше датчиков, а измерять экологические факторы, наиболее значимые для проекта.
- Пустынные солнечные электростанции: фокус на солнечной облучённости, температуре модуля, ветре, загрязнении и осадках. Накопление пыли и высокая температура модулей могут влиять на выработку фотоэлектрической системы, что делает загрязнение и тепловые условия важными факторами в экологическом мониторинге солнечной электростанции.
- Прибрежные солнечные электростанции: фокус на влажности, температуре, ветре, осадках и облучённости. Эти измерения помогают охарактеризовать местные условия увлажнения и погодные условия, которые могут влиять на работу фотоэлектрической системы, и обеспечивают контекст для производительности станции.
- Двусторонние солнечные электростанции: фокус на облучённости в плоскости массива, облучённости задней стороны, альбедо и температуре модуля. Мониторинг солнечной облучённости должен учитывать radiation, достигающее обеих сторон модуля, а не полагаться только на облучённость лицевой стороны.
- Солнечные электростанции со сложным рельефом: рассмотрите несколько точек мониторинга, различия рельефа, репрезентативные точки измерений и размещение датчиков. Одна станция мониторинга не обязательно представляет всю солнечную площадку коммунального масштаба, особенно когда массивы распределены по разным высотам, склонам или ориентациям.
Где следует устанавливать датчики солнечного мониторинга?
Размещение датчиков напрямую влияет на качество данных мониторинга. Место установки должно соответствовать цели измерений и обеспечивать репрезентативные данные для контролируемого фотоэлектрического массива.
Для установки датчика облучённости датчик следует размещать в беспрепятственном месте с минимальным затенением. Для измерений в плоскости массива его наклон и ориентация должны соответствовать контролируемому фотоэлектрическому массиву. Пиранометр может обеспечить независимые данные об облучённости там, где требуется выделенное измерение солнечной радиации.
Для установки метеостанции и размещения датчика температуры модуля датчики должны отражать фактическую рабочую среду. Погодные датчики нуждаются в достаточной экспозиции, избегая при этом близлежащих сооружений и источников тепла, тогда как датчик температуры модуля должен поддерживать хороший тепловой контакт с задней поверхностью репрезентативного модуля. Температуру окружающей среды не следует рассматривать как замену температуре модуля.
Для крупных или сложных площадок одна мониторинговая станция не обязательно представляет всю солнечную электростанцию коммунального масштаба. При выборе репрезентативных точек мониторинга следует учитывать размер электростанции, рельеф, конфигурацию массива, схему трекеров и местный климат. Цель состоит не просто в установке большего количества датчиков, а в обеспечении того, чтобы собранные данные отражали условия оцениваемого фотоэлектрического массива.
Почему качество данных важно при мониторинге солнечных электростанций коммунального масштаба?
Качество данных имеет решающее значение для надежного мониторинга солнечных электростанций коммунального масштаба. Точность датчиков, калибровка и прослеживаемость помогают поддерживать согласованность измерений облученности и параметров окружающей среды при долгосрочной эксплуатации. Например, правильно обслуживаемый пиранометр может обеспечивать стабильный эталон облученности для сравнения условий окружающей среды с выработкой фотоэлектрической системы.
Однако точность датчиков — лишь часть проблемы. Пыль, дождь, старение, пропущенные записи, нестабильные сигналы или неправильные конфигурации могут влиять на данные, собираемые системой наружного мониторинга. Регулярная очистка и обслуживание датчиков вместе с базовой валидацией данных и проверкой аномальных данных помогают поддерживать полноту и пригодность данных мониторинга.
От экологических данных к решениям по эксплуатации и обслуживанию солнечных электростанций
Данные о состоянии окружающей среды помогают командам технического обслуживания и эксплуатации (O&M) различать изменения, вызванные условиями на площадке, и проблемы, требующие проверки оборудования. Приведённые ниже закономерности служат практической отправной точкой, а не фиксированным алгоритмом диагностики неисправностей.
Низкая облучённость + низкая выходная мощность: Сначала проверьте погодные условия, доступный солнечный ресурс и данные датчика облучённости. Снижение выработки электростанции может быть обусловлено пониженной солнечной облучённостью, и дальнейшее исследование требуется только в том случае, если измеренные условия не объясняют изменение выработки.
Нормальная облучённость + аномальная выходная мощность: Если облучённость остаётся в пределах ожидаемого диапазона, а выходная мощность изменяется аномально, можно провести проверку инвертора, стрингов, модулей и электрической системы для выявления потенциальных проблем, связанных с оборудованием.
Нормальная облучённость + рост загрязнения: Когда условия облучённости остаются нормальными, но уровень загрязнения увеличивается, данные могут помочь обосновать оценку необходимости очистки и оценить потенциальные потери, связанные с загрязнением.
Высокая температура модуля + снижение выработки: Сравните температуру модуля с температурой окружающей среды и ветровыми условиями. Повышенная температура модуля может влиять на выработку фотоэлектрической системы, а ветровые условия могут влиять на охлаждение модулей. Эти измерения следует рассматривать в совокупности, прежде чем определять необходимость дальнейшей проверки.
Заключение
Мониторинг солнечных электростанций промышленного масштаба — это не установка максимально возможного количества датчиков. Важно то, являются ли выбранные измерения репрезентативными для фотоэлектрической площадки и могут ли они использоваться совместно с эксплуатационными данными электростанции. Облучённость, погодные условия, температура модулей, размещение датчиков и качество данных — всё это необходимо рассматривать как часть единой системы мониторинга.
Оптимальная конфигурация зависит от климата площадки, фотоэлектрической технологии, компоновки электростанции и целей мониторинга. YanTai Sensor поставляет датчики солнечной облучённости, погодных условий, температуры, ветра и другие датчики экологического мониторинга для различных фотоэлектрических применений, при этом конфигурация адаптируется к фактическим требованиям проекта. Если вы планируете новую систему мониторинга или проводите аудит существующей, свяжитесь с Yantai Sensor чтобы обсудить требования к измерениям и подходящую конфигурацию датчиков для вашего проекта.
