Introduzione: Il “cervello meteorologico intelligente” delle centrali fotovoltaiche
Con lo sviluppo su larga scala delle centrali fotovoltaiche, la complessità degli scenari e il perfezionamento delle operazioni, i tradizionali sensori meteorologici indipendenti e decentralizzati hanno difficoltà a soddisfare le esigenze delle moderne centrali elettriche in termini di coerenza dei dati, affidabilità del sistema e capacità decisionale intelligente. Come richiesto dal Times, sono emerse stazioni meteorologiche integrate. Non si tratta semplicemente di un accumulo di più sensori, ma piuttosto, attraverso una progettazione integrata, una piattaforma dati unificata e una profonda integrazione di algoritmi, creano un "cervello meteorologico intelligente" per la percezione e la risposta intelligente dell'intera centrale elettrica, diventando l'infrastruttura centrale per la trasformazione digitale e intelligente delle centrali fotovoltaiche.
I. Concetto fondamentale: dai dati discreti all'intelligenza convergente
La svolta fondamentale della stazione meteorologica integrata consiste nel raggiungimento di un aggiornamento a ciclo chiuso di “percezione – trasmissione – processo decisionale”:
Integrazione fisica: sensori chiave come la radiazione solare totale, la radiazione diretta, la radiazione diffusa, la temperatura del backplane dei componenti, la temperatura e l'umidità ambientale, la velocità e la direzione del vento, la pressione atmosferica e le precipitazioni sono altamente integrati in una torre robusta, ottimizzata per l'aerodinamica e la termodinamica. Ciò elimina l'errore di rappresentatività spaziale dei dati causato dalla configurazione multi-sito, garantendo che tutti i parametri meteorologici provengano "dallo stesso punto e dallo stesso momento", gettando le basi per una modellazione precisa.
Fusione dei dati: il raccoglitore di dati ad alte prestazioni integrato sincronizza, standardizza ed esegue un controllo di qualità preliminare sui dati multi-sorgente in termini di tempo e li carica sul cloud o sul data center locale tramite un protocollo di comunicazione unificato (come 4G/5G, fibra ottica), formando un "cubo di dati meteorologici" di alta qualità e tempestivo.
Nucleo intelligente: integrando le capacità di edge computing, può eseguire direttamente algoritmi di base all'estremità della stazione, come il calcolo in tempo reale dell'irradianza planare (POA), della potenza teorica dei moduli fotovoltaici, del riconoscimento dello stato meteorologico (soleggiato/nuvoloso/piovoso), ecc., ottenendo una trasformazione immediata da "dati grezzi" a "informazioni disponibili".
Ii. Composizione del sistema e innovazione tecnologica
1. Gruppo di sensori integrato
Kit di monitoraggio delle radiazioni: adotta misuratori di radiazione a banda intera ottimizzati per lo spettro dello stesso livello (come ISO 9060:2018 Classe A) e misuratori di radiazione diretta a tracciamento diurno per garantire dati di irradiazione accurati e confrontabili. Alcuni modelli avanzati sono integrati con imager a cielo intero per catturare le traiettorie di movimento delle nuvole in tempo reale.
Percezione ambientale multidimensionale: anemometro ultrasonico ad alta precisione e banderuola (senza parti mobili e con bassa manutenzione), sensore di temperatura a resistenza di platino, sensore capacitivo di umidità e precipitazioni, tutti progettati per ambienti fotovoltaici (ad esempio con forti campi elettromagnetici e molta polvere).
Misurazione diretta dello stato dei componenti: la misurazione diretta della temperatura del backsheet di moduli fotovoltaici rappresentativi è il metodo più diretto per correggere la perdita di temperatura e valutare le condizioni di dissipazione del calore.
2. Unità di acquisizione dati intelligente e edge computing
È dotato di raccolta sincrona multicanale, archiviazione locale di grande capacità e funzioni di ripresa dei punti di interruzione.
È dotato di un modello di algoritmo dedicato per il settore fotovoltaico, in grado di calcolare in tempo reale il valore di riferimento della potenza teorica e del rapporto di prestazione (PR) della centrale elettrica e di generare previsioni preliminari sulla potenza e allarmi anomali.
3. Sistema di garanzia di alimentazione e comunicazione affidabile
La soluzione di alimentazione elettrica off-grid “fotovoltaica + accumulo di energia” è adottata per garantire un funzionamento ininterrotto 7 volte al giorno, 24 ore su 24.
Supporta la comunicazione ridondante a doppio collegamento per garantire una trasmissione dati stabile anche in caso di maltempo.
Iii. Scenari applicativi principali e creazione di valore
Il flusso di dati della stazione meteorologica integrata è profondamente integrato in ogni collegamento operativo della centrale fotovoltaica, creando valore multidimensionale:
Previsione ad alta precisione e ottimizzazione delle transazioni della capacità di generazione di energia
Supporto per previsioni multi-scala temporale: i dati di alta qualità e coerenti forniti rappresentano l'input fondamentale per la correzione della localizzazione dei modelli di previsione meteorologica numerica (NWP) e dei modelli di previsione basati sull'apprendimento automatico. Possono migliorare significativamente l'accuratezza delle previsioni di potenza a breve termine (da un'ora all'altra) e a brevissimo termine (da 0 a 4 ore), ridurre le sanzioni per la valutazione della rete causate da deviazioni dalle previsioni e fornire una base decisionale fondamentale per il trading spot nel mercato elettrico.
Valore del caso: dopo aver installato una stazione meteorologica integrata in una grande centrale elettrica di montagna nella provincia dello Shanxi, la precisione delle previsioni giornaliere è stata aumentata a oltre il 93% e il costo di valutazione annuale è stato ridotto di oltre un milione di yuan.
2. Controllo approfondito delle prestazioni e funzionamento e manutenzione precisi delle centrali elettriche
Analisi comparativa delle prestazioni perfezionata (analisi PR): sulla base dei dati misurati sull'irradiazione POA e sulla temperatura del backplane, è possibile effettuare calcoli giornalieri e mensili dei valori PR e analisi delle tendenze per l'intera stazione, ogni sottoarray e ogni unità inverter, identificando rapidamente le perdite di prestazioni causate dall'attenuazione dei componenti, dall'occlusione, dalla sporcizia e dai guasti elettrici.
Guida intelligente al funzionamento e alla manutenzione: integrando modelli di precipitazioni, velocità del vento e accumulo di polvere (attraverso l'analisi dell'attenuazione delle radiazioni), viene formulato dinamicamente il piano di pulizia economicamente ottimale. Sulla base dei dati di temperatura e velocità del vento, viene ottimizzata la dissipazione del calore e la modalità di funzionamento dell'inverter.
Preallarme e diagnosi dei guasti: confronto in tempo reale delle differenze tra la produzione di energia teorica e quella effettiva e preallarme delle anomalie a livello di stringa (ad esempio punti caldi, guasti al cablaggio).
3. Sicurezza delle risorse e gestione del rischio
Difesa intelligente contro le condizioni meteorologiche estreme: monitoraggio in tempo reale di forti venti (attivazione della modalità antivento del tracker), forti piogge (attivazione del sistema di drenaggio), forti nevicate (avviso di carico dei componenti), temporali (preparazione preventiva della protezione contro i fulmini), ecc., ottenendo una trasformazione da "risposta passiva" a "difesa attiva".
Valutazione di assicurazioni e beni: fornire registri meteorologici e ambientali autorevoli, continui e inalterabili, offrendo prove di dati credibili per transazioni di beni di centrali elettriche, richieste di risarcimento assicurativo e valutazione delle perdite dovute a calamità naturali.
4. Supportare il funzionamento efficiente dei moduli bifacciali e dei sistemi di tracciamento
Per le centrali elettriche che utilizzano moduli bifacciali, la stazione meteorologica integrata non solo può misurare l'irradiazione frontale, ma anche i dati sulla radiazione diffusa e sulla riflettanza del terreno sono fondamentali per valutare il guadagno di generazione di energia sul lato posteriore.
Fornire i dati più accurati sulla posizione solare e sull'irradiazione per sistemi di inseguimento monoasse orizzontali e monoasse obliqui, ottenere l'ottimizzazione dinamica degli angoli di inseguimento e massimizzare la cattura di energia.
Iv. Tendenze di sviluppo: dai sistemi di monitoraggio al motore centrale dei gemelli digitali nelle centrali elettriche
In futuro, le stazioni meteorologiche integrate evolveranno verso un livello superiore di intelligenza e integrazione di sistema:
1. Integrazione profonda dell'intelligenza artificiale: sfruttando i chip di intelligenza artificiale integrati, si ottiene una previsione del movimento delle nuvole basata sul riconoscimento delle immagini e sull'autoapprendimento, nonché sull'ottimizzazione dei modelli di previsione dell'irradiazione e della potenza basati sui dati storici.
2. Nodi chiave del gemello digitale: in quanto "sensore ambientale" più preciso tra la centrale elettrica fisica e la centrale elettrica virtuale digitale, i dati in tempo reale rappresentano l'input principale che guida la simulazione, la deduzione e l'ottimizzazione del modello del gemello digitale, consentendo la prova e l'ottimizzazione della strategia nello spazio virtuale.
3. Partecipa all'interazione con la rete: in qualità di "terminale di rilevamento" della centrale elettrica virtuale aggregata (VPP), fornisce una previsione rapida e affidabile della capacità di regolazione della centrale elettrica per la rete, supportando servizi ausiliari quali la regolazione della frequenza e la riduzione dei picchi per la rete.
Conclusione: Solo attraverso una percezione precisa si può procedere con la luce
L'applicazione di stazioni meteorologiche integrate segna l'ingresso del funzionamento delle centrali fotovoltaiche in una nuova fase caratterizzata da "percezione precisa in tutti i domini, profonda integrazione dei dati e processo decisionale collaborativo intelligente". Semplifica la complessità, trasformando i complessi parametri meteorologici in istruzioni chiare che guidano il funzionamento sicuro, efficiente e intelligente della centrale. Oggi, con la piena parità dell'energia fotovoltaica e una concorrenza sempre più agguerrita, investire in un "cervello meteorologico intelligente" non è più solo un'opzione tecnica per aumentare i ricavi della produzione di energia; è anche una strategia per garantire la sicurezza degli asset, migliorare la competitività di base delle centrali elettriche e affrontare il futuro sviluppo dell'Internet dell'energia. Ciò consente alle centrali fotovoltaiche di possedere realmente la moderna capacità produttiva di "conoscere i tempi, osservare i dettagli e ottimizzare il funzionamento", e di avanzare costantemente e in modo significativo sulla strada della valorizzazione dell'energia luminosa.
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Data di pubblicazione: 17-12-2025