Lời giới thiệu: Khi ánh sáng mặt trời trở thành một “biến số”
Cốt lõi của việc phát điện quang điện là chuyển đổi năng lượng bức xạ mặt trời thành năng lượng điện, và công suất đầu ra của nó bị ảnh hưởng trực tiếp trong thời gian thực bởi nhiều thông số khí tượng như cường độ bức xạ mặt trời, nhiệt độ môi trường, tốc độ và hướng gió, độ ẩm không khí và lượng mưa. Những thông số này không còn chỉ là những con số trong báo cáo thời tiết, mà là những “biến số sản xuất” quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất phát điện của các nhà máy điện, an toàn thiết bị và lợi nhuận đầu tư. Do đó, Trạm thời tiết tự động (AWS) đã chuyển mình từ một công cụ nghiên cứu khoa học thành một “thần kinh cảm giác” và “nền tảng quyết định” không thể thiếu đối với các nhà máy điện quang điện hiện đại.
I. Mối tương quan đa chiều giữa các thông số giám sát cốt lõi và hiệu suất nhà máy điện
Trạm thời tiết tự động chuyên dụng cho các nhà máy điện mặt trời đã hình thành nên một hệ thống giám sát được tùy chỉnh cao, và mọi dữ liệu đều gắn liền mật thiết với hoạt động của nhà máy điện:
Giám sát bức xạ mặt trời ("đo lường nguồn" cho sản xuất điện)
Tổng bức xạ (GHI): Thông số này quyết định trực tiếp tổng năng lượng mà các mô-đun quang điện nhận được và là yếu tố đầu vào quan trọng nhất để dự đoán sản lượng điện.
Bức xạ trực tiếp (DNI) và bức xạ tán xạ (DHI): Đối với các mảng quang điện sử dụng giá đỡ theo dõi hoặc các mô-đun hai mặt đặc biệt, dữ liệu này rất quan trọng để tối ưu hóa chiến lược theo dõi và đánh giá chính xác mức tăng công suất phát điện ở mặt sau.
Giá trị ứng dụng: Cung cấp dữ liệu chuẩn không thể thay thế cho việc đánh giá hiệu suất phát điện (tính toán giá trị PR), dự báo sản lượng điện ngắn hạn và chẩn đoán hiệu quả năng lượng của nhà máy điện.
2. Nhiệt độ môi trường xung quanh và nhiệt độ bảng mạch linh kiện (hệ số nhiệt độ của hiệu suất)
Nhiệt độ môi trường xung quanh: Nó ảnh hưởng đến vi khí hậu và nhu cầu làm mát của nhà máy điện.
Nhiệt độ mặt sau của mô-đun: Công suất đầu ra của các mô-đun quang điện giảm khi nhiệt độ tăng (thường là -0,3% đến -0,5%/℃). Giám sát nhiệt độ mặt sau theo thời gian thực có thể điều chỉnh chính xác công suất đầu ra dự kiến và xác định sự tản nhiệt bất thường của các linh kiện hoặc các nguy cơ điểm nóng tiềm ẩn.
3. Tốc độ và hướng gió (“Con dao hai lưỡi” đối với sự an toàn và khả năng làm mát)
An toàn kết cấu: Gió mạnh tức thời (ví dụ như gió vượt quá 25m/s) là thử thách tối cao đối với thiết kế tải trọng cơ học của các kết cấu đỡ và mô-đun quang điện. Cảnh báo tốc độ gió theo thời gian thực có thể kích hoạt hệ thống an ninh, và khi cần thiết, kích hoạt chế độ bảo vệ gió của bộ theo dõi trục đơn (ví dụ như “vị trí bão”).
Làm mát tự nhiên: Tốc độ gió phù hợp giúp giảm nhiệt độ hoạt động của các linh kiện, gián tiếp nâng cao hiệu suất phát điện. Dữ liệu được sử dụng để phân tích hiệu quả làm mát bằng không khí và tối ưu hóa bố cục và khoảng cách giữa các tấm pin mặt trời.
4. Độ ẩm tương đối và lượng mưa (“tín hiệu cảnh báo” cho việc vận hành, bảo trì và các sự cố)
Độ ẩm cao: Có thể gây ra hiện tượng PID (suy giảm điện thế), đẩy nhanh quá trình ăn mòn thiết bị và ảnh hưởng đến hiệu suất cách điện.
Lượng mưa: Dữ liệu lượng mưa có thể được sử dụng để đối chiếu và phân tích hiệu quả làm sạch tự nhiên của các thành phần (tăng tạm thời sản lượng điện), và hướng dẫn lập kế hoạch chu kỳ làm sạch tối ưu nhất. Cảnh báo mưa lớn liên quan trực tiếp đến phản ứng của hệ thống kiểm soát lũ lụt và thoát nước.
5. Áp suất khí quyển và các thông số khác (các “yếu tố phụ trợ” được tinh chỉnh)
Nó được sử dụng để hiệu chỉnh dữ liệu bức xạ với độ chính xác cao hơn và phân tích ở cấp độ nghiên cứu.
II. Các kịch bản ứng dụng thông minh dựa trên dữ liệu
Luồng dữ liệu từ trạm thời tiết tự động, thông qua bộ thu thập dữ liệu và mạng truyền thông, được chuyển đến hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA) và hệ thống dự báo công suất của nhà máy điện mặt trời, tạo ra nhiều ứng dụng thông minh:
1. Dự đoán chính xác sản lượng điện và điều độ lưới điện
Dự báo ngắn hạn (theo giờ/ngày hôm trước): Kết hợp dữ liệu bức xạ thời gian thực, bản đồ mây và dự báo thời tiết số (NWP), đây là cơ sở cốt lõi giúp các bộ phận điều độ lưới điện cân bằng sự biến động của điện năng mặt trời và đảm bảo sự ổn định của lưới điện. Độ chính xác của dự báo liên quan trực tiếp đến doanh thu ước tính của nhà máy điện và chiến lược giao dịch trên thị trường.
Dự báo cực ngắn hạn (mức độ phút): Chủ yếu dựa trên việc giám sát những thay đổi đột ngột về bức xạ mặt trời trong thời gian thực (chẳng hạn như mây đi qua), nó được sử dụng để phản ứng nhanh chóng của AGC (Điều khiển phát điện tự động) trong các nhà máy điện và đảm bảo sản lượng điện ổn định.
2. Chẩn đoán chuyên sâu về hiệu suất nhà máy điện và tối ưu hóa vận hành và bảo trì.
Phân tích tỷ lệ hiệu suất (PR): Dựa trên dữ liệu đo được về bức xạ và nhiệt độ linh kiện, tính toán công suất phát điện lý thuyết và so sánh với công suất phát điện thực tế. Sự suy giảm kéo dài của giá trị PR có thể cho thấy sự xuống cấp, vết bẩn, tắc nghẽn hoặc lỗi điện của linh kiện.
Chiến lược làm sạch thông minh: Bằng cách phân tích toàn diện lượng mưa, lượng bụi tích tụ (có thể suy luận gián tiếp thông qua sự suy giảm bức xạ), tốc độ gió (bụi) và chi phí tổn thất điện năng, một kế hoạch làm sạch linh kiện tối ưu về mặt kinh tế sẽ được tạo ra một cách linh hoạt.
Cảnh báo về tình trạng thiết bị: Bằng cách so sánh sự khác biệt về công suất phát điện của các mảng con khác nhau trong cùng điều kiện thời tiết, có thể nhanh chóng xác định vị trí các lỗi trong hộp kết hợp, bộ biến tần hoặc cấp độ chuỗi.
3. Bảo mật tài sản và quản lý rủi ro
Cảnh báo thời tiết khắc nghiệt: Thiết lập ngưỡng cho gió mạnh, mưa lớn, tuyết dày, nhiệt độ cực cao, v.v., để đạt được cảnh báo tự động và hướng dẫn nhân viên vận hành và bảo trì thực hiện các biện pháp bảo vệ như siết chặt, gia cố, xả nước hoặc điều chỉnh chế độ vận hành trước.
Đánh giá bảo hiểm và tài sản: Cung cấp dữ liệu khí tượng khách quan và liên tục để làm bằng chứng đáng tin cậy từ bên thứ ba cho việc đánh giá thiệt hại do thiên tai, yêu cầu bồi thường bảo hiểm và các giao dịch tài sản nhà máy điện.
III. Tích hợp hệ thống và xu hướng công nghệ
Các trạm thời tiết quang điện hiện đại đang phát triển theo hướng tích hợp cao hơn, độ tin cậy và tính thông minh cao hơn.
Thiết kế tích hợp: Cảm biến bức xạ, máy đo nhiệt độ và độ ẩm, máy đo gió, bộ thu thập dữ liệu và nguồn điện (tấm pin mặt trời + pin) được tích hợp vào một hệ thống cột chắc chắn và chống ăn mòn, cho phép triển khai nhanh chóng và vận hành không cần bảo trì.
2. Độ chính xác cao và độ tin cậy cao: Cảm biến đạt tiêu chuẩn cấp hai hoặc thậm chí cấp một, tích hợp chức năng tự chẩn đoán và tự hiệu chuẩn để đảm bảo độ chính xác và ổn định dữ liệu lâu dài.
3. Tích hợp điện toán biên và trí tuệ nhân tạo: Tiến hành xử lý dữ liệu sơ bộ và đánh giá bất thường tại trạm để giảm tải truyền dữ liệu. Bằng cách tích hợp công nghệ nhận dạng hình ảnh AI và sử dụng thiết bị chụp ảnh toàn cảnh bầu trời để hỗ trợ xác định loại mây và khối lượng mây, độ chính xác của dự báo siêu ngắn hạn được nâng cao hơn nữa.
4. Mô hình song sinh kỹ thuật số và nhà máy điện ảo: Dữ liệu từ trạm khí tượng, được sử dụng làm đầu vào chính xác từ thế giới vật lý, để vận hành mô hình song sinh kỹ thuật số của nhà máy điện mặt trời, thực hiện mô phỏng phát điện, dự đoán lỗi và tối ưu hóa chiến lược vận hành và bảo trì trong không gian ảo.
IV. Các trường hợp ứng dụng và định lượng giá trị
Một nhà máy điện mặt trời công suất 100MW đặt tại khu vực núi non hiểm trở, sau khi triển khai mạng lưới giám sát vi khí tượng gồm sáu trạm phụ, đã đạt được những kết quả sau:
Độ chính xác của dự báo điện năng ngắn hạn đã được cải thiện khoảng 5%, giúp giảm đáng kể mức phạt đối với việc đánh giá lưới điện.
Nhờ công nghệ làm sạch thông minh dựa trên dữ liệu khí tượng, chi phí làm sạch hàng năm được giảm 15%, đồng thời tổn thất điện năng do vết bẩn gây ra giảm hơn 2%.
Trong điều kiện thời tiết đối lưu mạnh, chế độ chắn gió đã được kích hoạt trước hai giờ dựa trên cảnh báo gió mạnh, giúp ngăn ngừa thiệt hại có thể xảy ra đối với kết cấu đỡ. Ước tính thiệt hại đã giảm được vài triệu nhân dân tệ.
Kết luận: Từ “Sống dựa vào thiên nhiên” đến “Hành động phù hợp với thiên nhiên”
Việc ứng dụng các trạm thời tiết tự động đánh dấu một bước chuyển mình trong hoạt động của các nhà máy điện mặt trời, từ việc dựa vào kinh nghiệm và quản lý rộng rãi sang một kỷ nguyên mới của quản lý khoa học, tinh vi và thông minh tập trung vào dữ liệu. Điều này cho phép các nhà máy điện mặt trời không chỉ “nhìn thấy” ánh sáng mặt trời mà còn “hiểu” được thời tiết, từ đó tối đa hóa giá trị của từng tia nắng mặt trời và nâng cao doanh thu sản xuất điện cũng như an ninh tài sản trong suốt vòng đời. Khi điện mặt trời trở thành động lực chính trong quá trình chuyển đổi năng lượng toàn cầu, vị trí chiến lược của trạm thời tiết tự động, đóng vai trò như “con mắt thông minh” của nó, chắc chắn sẽ ngày càng trở nên quan trọng.
Để biết thêm thông tin về trạm thời tiết,
Vui lòng liên hệ Công ty TNHH Công nghệ Honde.
WhatsApp: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Trang web công ty:www.hondetechco.com
Thời gian đăng bài: 17/12/2025