Giới thiệu: “Bộ não khí tượng thông minh” của các nhà máy điện mặt trời
Với sự phát triển quy mô lớn của các nhà máy điện mặt trời, sự phức tạp của các kịch bản và sự tinh chỉnh trong vận hành, các cảm biến khí tượng độc lập, phân tán truyền thống khó có thể đáp ứng được nhu cầu của các nhà máy điện hiện đại về tính nhất quán dữ liệu, độ tin cậy hệ thống và khả năng ra quyết định thông minh. Các trạm thời tiết tích hợp đã xuất hiện như một yêu cầu của thời đại. Chúng không chỉ đơn thuần là sự tích lũy của nhiều cảm biến, mà thông qua thiết kế tích hợp, nền tảng dữ liệu thống nhất và sự tích hợp thuật toán sâu rộng, chúng xây dựng nên một “bộ não thời tiết thông minh” cho toàn bộ nhà máy điện, giúp nhận biết và phản hồi thông minh, trở thành cơ sở hạ tầng cốt lõi cho quá trình chuyển đổi số và thông minh của các nhà máy điện mặt trời.
I. Khái niệm cốt lõi: Từ dữ liệu rời rạc đến trí tuệ hội tụ
Bước đột phá cốt lõi của trạm thời tiết tích hợp nằm ở việc đạt được sự nâng cấp khép kín của quy trình “nhận biết – truyền tải – ra quyết định”:
Tích hợp vật lý: Các cảm biến chính như tổng bức xạ mặt trời, bức xạ trực tiếp, bức xạ tán xạ, nhiệt độ bảng mạch linh kiện, nhiệt độ và độ ẩm môi trường, tốc độ và hướng gió, áp suất khí quyển và lượng mưa được tích hợp chặt chẽ vào một tháp chắc chắn đã được tối ưu hóa về khí động học và nhiệt động học. Điều này loại bỏ lỗi đại diện không gian của dữ liệu do bố trí nhiều vị trí gây ra, đảm bảo tất cả các thông số khí tượng đều bắt nguồn từ “cùng một điểm và cùng một thời điểm”, tạo nền tảng cho việc mô hình hóa chính xác.
Hợp nhất dữ liệu: Bộ thu thập dữ liệu hiệu năng cao tích hợp sẵn sẽ đồng bộ hóa, chuẩn hóa và thực hiện kiểm soát chất lượng sơ bộ trên dữ liệu đa nguồn theo thời gian, sau đó tải lên đám mây hoặc trung tâm dữ liệu cục bộ thông qua giao thức truyền thông thống nhất (như 4G/5G, cáp quang), tạo thành một “khối dữ liệu khí tượng” chất lượng cao và cập nhật kịp thời.
Lõi thông minh: Tích hợp khả năng điện toán biên, nó có thể trực tiếp chạy các thuật toán cơ bản ở đầu trạm, chẳng hạn như tính toán thời gian thực về bức xạ mặt phẳng (POA), công suất lý thuyết của các mô-đun quang điện, nhận dạng trạng thái thời tiết (nắng/mây/mưa), v.v., đạt được sự chuyển đổi tức thời từ “dữ liệu thô” thành “thông tin hữu ích”.
II. Cấu trúc hệ thống và đổi mới công nghệ
1. Cụm cảm biến tích hợp
Bộ dụng cụ giám sát bức xạ: Bộ dụng cụ này sử dụng các máy đo bức xạ toàn dải tối ưu hóa quang phổ cùng cấp độ (như ISO 9060:2018 Loại A) và máy đo bức xạ trực tiếp theo dõi hoạt động hàng ngày để đảm bảo dữ liệu bức xạ chính xác và có thể so sánh được. Một số mẫu tiên tiến được tích hợp với máy ảnh toàn cảnh bầu trời để ghi lại quỹ đạo chuyển động của mây theo thời gian thực.
Cảm nhận môi trường đa chiều: Máy đo gió siêu âm độ chính xác cao và cánh quạt gió (không có bộ phận chuyển động và ít cần bảo trì), cảm biến nhiệt độ điện trở bạch kim, cảm biến độ ẩm và lượng mưa điện dung, tất cả đều được tăng cường thiết kế cho môi trường quang điện (như trường điện từ mạnh và nhiều bụi).
Đo trực tiếp trạng thái linh kiện: Đo trực tiếp nhiệt độ mặt sau của các mô-đun quang điện tiêu biểu là cơ sở trực tiếp nhất để hiệu chỉnh tổn thất nhiệt và đánh giá điều kiện tản nhiệt.
2. Đơn vị thu thập dữ liệu thông minh và điện toán biên
Nó có các tính năng như thu thập dữ liệu đồng bộ đa kênh, lưu trữ cục bộ dung lượng lớn và chức năng tiếp tục ghi từ điểm dừng.
Nó được trang bị mô hình thuật toán chuyên dụng cho ngành công nghiệp quang điện, có khả năng tính toán công suất lý thuyết và giá trị chuẩn tỷ lệ hiệu suất (PR) của trạm điện trong thời gian thực, đồng thời tạo ra dự báo công suất sơ bộ và cảnh báo bất thường.
3. Hệ thống đảm bảo nguồn điện và thông tin liên lạc đáng tin cậy
Giải pháp cung cấp điện độc lập "quang điện + lưu trữ năng lượng" được áp dụng để đảm bảo hoạt động liên tục 24/7.
Hỗ trợ giao tiếp dự phòng hai đường truyền để đảm bảo truyền dữ liệu ổn định trong điều kiện thời tiết xấu.
III. Các kịch bản ứng dụng cốt lõi và tạo ra giá trị
Luồng dữ liệu của trạm thời tiết tích hợp được kết nối sâu rộng vào mọi khâu vận hành của nhà máy điện mặt trời, tạo ra giá trị đa chiều:
Dự đoán chính xác cao và tối ưu hóa giao dịch công suất phát điện
Hỗ trợ dự báo đa khung thời gian: Dữ liệu chất lượng cao và nhất quán được cung cấp là đầu vào quý giá cho việc hiệu chỉnh cục bộ của các mô hình dự báo thời tiết số (NWP) và các mô hình dự báo học máy. Điều này có thể nâng cao đáng kể độ chính xác của dự báo điện năng ngắn hạn (theo giờ đến ngày hôm sau) và cực ngắn hạn (0-4 giờ), giảm thiểu các khoản phạt trong việc đánh giá lưới điện do sai lệch dự báo gây ra, và cung cấp cơ sở quyết định quan trọng cho giao dịch giao ngay trên thị trường điện.
Giá trị ứng dụng: Sau khi triển khai trạm thời tiết tích hợp tại một nhà máy điện lớn trên núi ở tỉnh Sơn Tây, độ chính xác của dự báo thời tiết ngày hôm trước đã được nâng lên trên 93%, và chi phí đánh giá hàng năm đã giảm hơn một triệu nhân dân tệ.
2. Kiểm tra hiệu suất chuyên sâu và vận hành, bảo trì chính xác các nhà máy điện.
Phân tích hiệu năng nâng cao (phân tích PR): Dựa trên dữ liệu đo được về bức xạ POA và nhiệt độ bảng mạch nền, có thể tiến hành tính toán giá trị PR hàng ngày và hàng tháng cũng như phân tích xu hướng cho toàn bộ trạm, từng mảng con và từng bộ biến tần, nhanh chóng xác định các tổn thất hiệu năng do suy hao, tắc nghẽn, bụi bẩn và lỗi điện của các thành phần gây ra.
Hướng dẫn vận hành và bảo trì thông minh: Bằng cách tích hợp các mô hình lượng mưa, tốc độ gió và tích tụ bụi (thông qua phân tích suy giảm bức xạ), kế hoạch làm sạch kinh tế tối ưu được xây dựng một cách linh hoạt. Dựa trên dữ liệu nhiệt độ và tốc độ gió, tối ưu hóa khả năng tản nhiệt và chế độ hoạt động của biến tần.
Cảnh báo sớm và chẩn đoán lỗi: So sánh thời gian thực sự khác biệt giữa công suất phát điện lý thuyết và công suất phát điện thực tế, và cảnh báo sớm các bất thường ở cấp độ chuỗi (như điểm nóng, lỗi dây dẫn).
3. Bảo mật tài sản và quản lý rủi ro
Hệ thống phòng thủ thông minh chống lại thời tiết khắc nghiệt: Giám sát thời gian thực gió mạnh (kích hoạt chế độ chống gió của thiết bị theo dõi), mưa lớn (kích hoạt hệ thống thoát nước), tuyết dày (cảnh báo tải trọng linh kiện), giông bão (chuẩn bị sẵn hệ thống chống sét), v.v., chuyển đổi từ “phản ứng thụ động” sang “phòng thủ chủ động”.
Đánh giá tài sản và bảo hiểm: Cung cấp các bản ghi khí tượng và môi trường chính xác, liên tục và không thể thay đổi, mang lại bằng chứng dữ liệu đáng tin cậy cho các giao dịch tài sản nhà máy điện, yêu cầu bồi thường bảo hiểm và đánh giá thiệt hại do thiên tai.
4. Hỗ trợ hoạt động hiệu quả của các mô-đun hai mặt và hệ thống theo dõi.
Đối với các nhà máy điện sử dụng tấm pin mặt trời hai mặt, trạm thời tiết tích hợp không chỉ đo được bức xạ mặt trước mà còn đo được bức xạ tán xạ và dữ liệu phản xạ mặt đất, rất quan trọng để đánh giá hiệu suất phát điện mặt sau.
Cung cấp dữ liệu vị trí và bức xạ mặt trời chính xác nhất cho các hệ thống theo dõi trục đơn ngang và trục đơn xiên, đạt được sự tối ưu hóa động của góc theo dõi và tối đa hóa khả năng thu năng lượng.
IV. Xu hướng phát triển: Từ hệ thống giám sát đến động cơ cốt lõi của mô hình song sinh kỹ thuật số trong các nhà máy điện
Trong tương lai, các trạm thời tiết tích hợp sẽ phát triển theo hướng thông minh hơn và tích hợp hệ thống toàn diện hơn:
1. Tích hợp sâu trí tuệ nhân tạo: Bằng cách tận dụng các chip AI tích hợp, dự đoán chuyển động của đám mây dựa trên nhận dạng hình ảnh và khả năng tự học, cũng như tối ưu hóa các mô hình dự đoán bức xạ và công suất dựa trên dữ liệu lịch sử được thực hiện.
2. Các nút quan trọng của mô hình song sinh kỹ thuật số: Là “cảm biến môi trường” chính xác nhất giữa nhà máy điện vật lý và nhà máy điện ảo kỹ thuật số, dữ liệu thời gian thực là đầu vào cốt lõi thúc đẩy quá trình mô phỏng, suy luận và tối ưu hóa mô hình song sinh kỹ thuật số, giúp thực hiện diễn tập và tối ưu hóa chiến lược trong không gian ảo.
3. Tham gia tương tác lưới điện: Là “thiết bị đầu cuối cảm biến” của nhà máy điện ảo tổng hợp (VPP), nó cung cấp khả năng dự đoán nhanh chóng và đáng tin cậy về khả năng điều tiết của nhà máy điện cho lưới điện, hỗ trợ các dịch vụ phụ trợ như điều chỉnh tần số và giảm tải đỉnh cho lưới điện.
Kết luận: Chỉ bằng sự nhận thức chính xác, người ta mới có thể tiến bước cùng ánh sáng.
Việc ứng dụng các trạm thời tiết tích hợp đánh dấu bước ngoặt mới trong hoạt động của các nhà máy điện mặt trời, đặc trưng bởi “khả năng nhận thức chính xác toàn diện, tích hợp dữ liệu sâu rộng và ra quyết định hợp tác thông minh”. Nó đơn giản hóa những vấn đề phức tạp, chuyển đổi các thông số khí tượng phức tạp thành những chỉ dẫn rõ ràng, thúc đẩy hoạt động an toàn, hiệu quả và thông minh của nhà máy điện. Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của điện mặt trời và cạnh tranh ngày càng gay gắt, đầu tư vào một “bộ não khí tượng thông minh” như vậy không chỉ đơn thuần là một lựa chọn kỹ thuật để tăng doanh thu sản xuất điện; mà còn là một chiến lược nhằm đảm bảo an ninh tài sản, nâng cao năng lực cạnh tranh cốt lõi của các nhà máy điện và đối mặt với sự phát triển của mạng lưới năng lượng trong tương lai. Điều này cho phép các nhà máy điện mặt trời thực sự sở hữu năng lực sản xuất hiện đại “biết thời điểm, quan sát chi tiết và tối ưu hóa hoạt động”, và tiến xa hơn trên con đường khai thác năng lượng ánh sáng.
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