Nel processo di trasformazione della produzione di energia fotovoltaica in una fonte energetica di primaria importanza, la sua intrinseca intermittenza e volatilità stanno diventando la sfida più grande per l'assorbimento della rete e i ricavi delle centrali elettriche. E la variabile fondamentale di questa sfida è proprio la nuvolosità in continuo cambiamento nel cielo. Le previsioni meteorologiche tradizionali e i misuratori di radiazione totale sono difficili da rilevare al minuto per quanto riguarda la generazione, la dissipazione e il movimento delle nubi. Per questo motivo, HONDE Company ha lanciato il sistema di monitoraggio delle nubi ad alta precisione "Cloud Catcher", specificamente progettato per le centrali fotovoltaiche. Questo sistema, decodificando le condizioni delle nubi nel cielo in tempo reale e in modo quantitativo, sta diventando un "avamposto di dati" per migliorare l'accuratezza delle previsioni di potenza delle centrali elettriche, ottimizzare la programmazione di funzionamento e manutenzione e massimizzare i ricavi della produzione di energia.
I. Valori fondamentali: da “Sopportare passivamente le fluttuazioni” a “Prevedere attivamente i cambiamenti”
Le nuvole sono il fattore principale che causa forti fluttuazioni nella potenza di uscita delle centrali fotovoltaiche (comunemente noto come "effetto ombra delle nuvole"). La missione principale del sistema di monitoraggio del volume delle nuvole HONDE è fornire alle centrali elettriche capacità di previsione cruciali a brevissimo termine (prossimi 5-30 minuti), il cui valore abbraccia tre dimensioni: produzione di energia, reti elettriche e mercato.
1. Per la centrale elettrica stessa: prevedere con precisione picchi o cali di potenza improvvisi, fornendo tempo di preparazione critico per la carica e la scarica del sistema di accumulo di energia interno e l'avvio e l'arresto delle apparecchiature, riducendo l'usura delle apparecchiature e le perdite di produzione di energia.
2. Per la distribuzione della rete elettrica: fornire dati di previsione della generazione di energia a brevissimo termine e ad alta precisione per aiutare la rete elettrica a bilanciare l'energia in tempo reale, alleviare la pressione sulla regolazione della frequenza causata dalle fluttuazioni fotovoltaiche e migliorare la capacità della rete elettrica di accogliere e garantire la sicurezza dell'energia rinnovabile.
3. Per il mercato dell'elettricità: quando si partecipa al mercato spot o al mercato dei servizi ausiliari, previsioni più accurate comportano minori penalità per distorsione delle previsioni e migliori strategie di quotazione, che si traducono direttamente in maggiori rendimenti commerciali.
Ii. Principio tecnico: l'"occhio onniveggente" del cielo
Il monitor della copertura nuvolosa HONDE non è semplicemente un dispositivo meteorologico, ma un sistema di imaging del cielo basato su tecnologie avanzate di analisi ottica e delle immagini.
Scansione panoramica a doppia vista: il sistema è in genere composto da un sensore per l'immagine a cielo intero e da un inseguitore solare con lente fisheye. Il sensore per l'immagine a cielo intero cattura continuamente immagini nuvolose dell'intero cielo con un angolo di 180°, mentre l'inseguitore solare si concentra con precisione sull'area intorno al sole per monitorare nubi sottili o frammentate che potrebbero causare ostruzioni.
Algoritmo di riconoscimento intelligente delle immagini: dotato dell'algoritmo AI sviluppato in modo indipendente da HONDE, esegue un'analisi in tempo reale delle immagini del cielo acquisite.
Quantificazione delle nuvole: calcola con precisione il volume totale delle nuvole e lo spessore dello strato di nuvole (spessore ottico).
Vettorizzazione del movimento delle nuvole: tramite l'analisi continua delle immagini, calcola la velocità di movimento, la direzione e la traiettoria dello strato di nuvole.
Classificazione e identificazione delle nubi: distinguere i diversi tipi di nubi, come cumuli, stratocumuli e cirri. La loro trasmissione luminosa e i loro modelli di movimento variano, così come il loro impatto sulla produzione di energia.
Iii. Strategie applicative nell'intero scenario delle centrali fotovoltaiche
L'input principale per la previsione della potenza a brevissimo termine
Applicazione: il sistema integra dati in tempo reale sulla copertura nuvolosa, sulla velocità delle nuvole e sulla direzione delle nuvole con previsioni meteorologiche numeriche, coordinate geografiche delle centrali elettriche e modelli di layout dei componenti.
Output: scorrere per generare il diagramma di sequenza "ombra nuvola" che la centrale elettrica potrebbe sperimentare nei prossimi 5-30 minuti, prevedendo con precisione quando ogni nuvola bloccherà quale parte dell'array e quanta potenza diminuirà.
Vantaggio: riduzione dell'errore quadratico medio delle previsioni a brevissimo termine dal 30% al 50%, ottenendo un prezioso anticipo decisionale per la distribuzione della rete elettrica.
2. Ottimizzare il funzionamento e la manutenzione nonché la gestione delle risorse delle centrali elettriche su larga scala
Guida intelligente all'ispezione: quando si rileva che una vasta area di fitta nube coprirà una determinata area della centrale elettrica per un lungo periodo, è possibile inviare automaticamente dei droni oppure organizzare il recarsi del personale in quell'area per operazioni di ispezione o pulizia, sfruttando appieno il periodo di bassa produzione di energia e migliorando l'efficienza di funzionamento e manutenzione.
Assistenza alla diagnosi delle prestazioni: durante le ore serene e senza nuvole, la centrale elettrica dovrebbe essere allo stato di massima potenza teorica. Se la potenza effettiva in questo momento non corrisponde al valore teorico, è possibile eliminare rapidamente le interferenze meteorologiche, identificare i guasti delle apparecchiature e migliorare l'efficienza diagnostica.
3. Supportare il funzionamento coordinato di più scenari di “fotovoltaico +”
Sinergia tra fotovoltaico e accumulo di energia: nei progetti "fotovoltaico + accumulo di energia", il sistema funge da "occhio" per il controllo intelligente del sistema di accumulo di energia. Quando si prevedono in anticipo cali di potenza, il sistema di accumulo di energia può essere istruito a scaricarsi in anticipo per "colmare il gap". Se si prevede un improvviso aumento di potenza, il sistema di accumulo di energia può essere istruito a prepararsi alla ricarica per prevenire l'interruzione della luce e livellare la potenza totale in uscita dalla centrale elettrica.
Complementarietà multi-energia: nella base integrata di energia eolica, solare, idroelettrica e di accumulo, la previsione accurata della produzione fotovoltaica è un input di alto valore per l'algoritmo di distribuzione coordinato e ottimizzato della complementarietà multi-energia.
Iv. Vantaggi tecnici del sistema HONDE
Elevata risoluzione spaziotemporale: la frequenza di campionamento può raggiungere diverse volte al minuto e la risoluzione spaziale può identificare piccole aree di nubi frammentate, garantendo la capacità di catturare condizioni nuvolose in rapido cambiamento.
Elevata adattabilità ambientale: l'apparecchiatura è dotata di funzioni automatiche di sbrinamento, decondensazione e rimozione della polvere, con un livello di protezione IP65 o superiore, che la rendono adatta a vari ambienti difficili delle centrali elettriche, come altipiani, deserti e zone costiere.
Interfaccia dati aperta: supporta protocolli di comunicazione standard (come Modbus TCP, IEC 61850) e i dati possono essere integrati senza soluzione di continuità nel sistema SCADA, nella piattaforma di previsione dell'energia e nel sistema di gestione dell'accumulo di energia della centrale elettrica.
Funzionalità di edge computing: alcuni algoritmi di analisi vengono completati sul dispositivo, riducendo la dipendenza dalla potenza di cloud computing e migliorando la velocità di risposta e la sicurezza dei dati.
V. Caso empirico: domare le “ombre delle nuvole” con i dati
Una centrale fotovoltaica su larga scala da 300 MW in California, USA, si trova in una zona costiera e nuvolosa. Da tempo è soggetta all'effetto ombra delle nubi, che causa deviazioni significative nelle previsioni di potenza e frequenti sanzioni per la valutazione del dispacciamento della rete. Dopo l'implementazione del sistema di monitoraggio del volume delle nubi HONDE e la sua integrazione con il modello di previsione esistente:
La precisione della previsione della potenza a brevissimo termine della centrale elettrica in 15 minuti è stata migliorata del 40%.
La spesa per i servizi ausiliari della rete dovuta alla deviazione delle previsioni è diminuita del 60% rispetto al trimestre precedente.
Ottimizzando la strategia operativa dell'accumulo di energia basata su dati predittivi, il ricavo medio giornaliero del ciclo di carica e scarica dell'accumulo di energia è aumentato di circa il 15%.
Il responsabile operativo della centrale ha commentato: "In precedenza, la nube era il nostro 'nemico', che ci coglieva di sorpresa". Ora, il sistema HONDE ci permette di "vedere" la traiettoria della nube, che è diventata una "variabile" a cui possiamo prepararci e che possiamo gestire in anticipo. Questo ha completamente trasformato il nostro modo di operare".
Conclusione
Con il continuo aumento del tasso di penetrazione dell'energia fotovoltaica nel sistema energetico globale, la sua gestione della volatilità si è evoluta da un "problema a livello di centrale elettrica" a una "sfida a livello di sistema". Il sistema di monitoraggio del volume delle nubi "Cloud Catcher" di HONDE è proprio la tecnologia all'avanguardia per affrontare questa sfida. Fornisce alle centrali fotovoltaiche una preziosa "previsione" trasformando le sfuggenti condizioni delle nubi nel cielo in flussi di dati ad alta dimensionalità quantificabili, tracciabili e prevedibili. Ciò non solo migliora significativamente l'efficienza economica e la sostenibilità delle singole centrali elettriche, ma fornisce anche una base cruciale e stabile per la costruzione di un nuovo sistema energetico con un'elevata percentuale di energia rinnovabile. Dal deserto di Atacama in Cile al deserto del Gobi nel Qinghai, in Cina, HONDE sta sfruttando le sue capacità di percezione precisa del cielo per aiutare le centrali fotovoltaiche globali a superare le nubi, ottenendo una produzione di energia verde più stabile, efficiente e di valore.
Informazioni su HONDE: in qualità di innovatore nei settori dell'energia intelligente e del monitoraggio ambientale di precisione, HONDE si impegna a fornire una soluzione completa per il settore delle energie rinnovabili, che spazia dalla valutazione delle risorse alla percezione precisa, fino alla gestione e manutenzione intelligenti, attraverso l'integrazione di tecnologie interdisciplinari. Crediamo che una comprensione più approfondita e una previsione più accurata delle forze naturali siano la chiave per il raggiungimento di un futuro energetico sostenibile da parte dell'umanità.
Per ulteriori informazioni sui sensori meteorologici, contattare Honde Technology Co., LTD.
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Sito web aziendale:www.hondetechco.com
Data di pubblicazione: 16-12-2025