सटीक अवलोकन, स्मार्ट बिजली उत्पादन: फोटोवोल्टिक बिजली संयंत्रों में स्वचालित मौसम स्टेशनों की दक्षता में वृद्धि और सुरक्षा

परिचय: जब सूर्य का प्रकाश एक "परिवर्तनीय" बन जाता है

फोटोवोल्टाइक विद्युत उत्पादन का मूल आधार सौर विकिरण ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करना है, और इसकी उत्पादन क्षमता सौर विकिरण, परिवेश तापमान, हवा की गति और दिशा, वायुमंडलीय आर्द्रता और वर्षा जैसे कई मौसम संबंधी मापदंडों से वास्तविक समय में सीधे प्रभावित होती है। ये मापदंड अब केवल मौसम रिपोर्टों के आंकड़े नहीं रह गए हैं, बल्कि महत्वपूर्ण "उत्पादन चर" बन गए हैं जो विद्युत स्टेशनों की विद्युत उत्पादन दक्षता, उपकरण सुरक्षा और निवेश पर प्रतिफल को सीधे प्रभावित करते हैं। इस प्रकार स्वचालित मौसम स्टेशन (AWS) एक वैज्ञानिक अनुसंधान उपकरण से आधुनिक फोटोवोल्टाइक विद्युत स्टेशनों के लिए एक अनिवार्य "संवेदी तंत्रिका" और "निर्णय लेने का आधार" बन गया है।

I. कोर मॉनिटरिंग पैरामीटर और पावर स्टेशन की दक्षता के बीच बहुआयामी सहसंबंध
फोटोवोल्टिक पावर स्टेशनों के लिए समर्पित स्वचालित मौसम स्टेशन ने एक अत्यधिक अनुकूलित निगरानी प्रणाली बनाई है, और डेटा का प्रत्येक अंश पावर स्टेशन के संचालन से गहराई से जुड़ा हुआ है:
सौर विकिरण निगरानी (विद्युत उत्पादन के लिए "स्रोत मापन")
कुल विकिरण (जीएचआई): यह सीधे तौर पर फोटोवोल्टाइक मॉड्यूल द्वारा प्राप्त कुल ऊर्जा को निर्धारित करता है और बिजली उत्पादन की भविष्यवाणी के लिए सबसे महत्वपूर्ण इनपुट है।
प्रत्यक्ष विकिरण (डीएनआई) और बिखरा हुआ विकिरण (डीएचआई): ट्रैकिंग ब्रैकेट या विशिष्ट द्विमुखी मॉड्यूल का उपयोग करने वाले फोटोवोल्टिक सरणियों के लिए, यह डेटा ट्रैकिंग रणनीतियों को अनुकूलित करने और बैकसाइड बिजली उत्पादन लाभ का सटीक आकलन करने के लिए महत्वपूर्ण है।
अनुप्रयोग का महत्व: यह विद्युत उत्पादन प्रदर्शन बेंचमार्किंग (पीआर मूल्य गणना), अल्पकालिक विद्युत उत्पादन पूर्वानुमान और विद्युत स्टेशन ऊर्जा दक्षता निदान के लिए अपूरणीय बेंचमार्क डेटा प्रदान करता है।

2. परिवेश तापमान और घटक बैकप्लेन तापमान (दक्षता का "तापमान गुणांक")
परिवेश का तापमान: यह विद्युत स्टेशन के सूक्ष्म जलवायु और शीतलन आवश्यकताओं को प्रभावित करता है।
मॉड्यूल के बैकप्लेन का तापमान: फोटोवोल्टिक मॉड्यूल की आउटपुट पावर तापमान बढ़ने के साथ घटती है (आमतौर पर -0.3% से -0.5%/℃)। बैकप्लेन के तापमान की रीयल-टाइम निगरानी से अपेक्षित पावर आउटपुट को सटीक रूप से ठीक किया जा सकता है और घटकों के असामान्य ताप अपव्यय या संभावित हॉट स्पॉट खतरों की पहचान की जा सकती है।

3. हवा की गति और दिशा (सुरक्षा और शीतलन की "दोधारी तलवार")
संरचनात्मक सुरक्षा: अचानक चलने वाली तेज़ हवाएँ (जैसे कि 25 मीटर/सेकंड से अधिक की गति वाली हवाएँ) फोटोवोल्टाइक सपोर्ट संरचनाओं और मॉड्यूल के यांत्रिक भार डिज़ाइन के लिए सबसे बड़ी चुनौती पेश करती हैं। वास्तविक समय में हवा की गति की चेतावनी सुरक्षा प्रणाली को सक्रिय कर सकती है, और आवश्यकता पड़ने पर, सिंगल-एक्सिस ट्रैकर के पवन सुरक्षा मोड (जैसे "तूफान की स्थिति") को सक्रिय कर सकती है।
प्राकृतिक शीतलन: उपयुक्त पवन गति घटकों के परिचालन तापमान को कम करने में सहायक होती है, जिससे अप्रत्यक्ष रूप से विद्युत उत्पादन दक्षता में वृद्धि होती है। इस डेटा का उपयोग वायु शीतलन प्रभाव का विश्लेषण करने और ऐरे लेआउट और स्पेसिंग को अनुकूलित करने के लिए किया जाता है।

4. सापेक्ष आर्द्रता और वर्षा (संचालन, रखरखाव और खराबी के लिए "चेतावनी संकेत")
उच्च आर्द्रता: यह पीआईडी ​​(पोटेंशियल-इंड्यूस्ड एट्यूएशन) प्रभाव उत्पन्न कर सकती है, उपकरणों के क्षरण को तेज कर सकती है और इन्सुलेशन प्रदर्शन को प्रभावित कर सकती है।
वर्षा: वर्षा के आंकड़ों का उपयोग घटकों के प्राकृतिक सफाई प्रभाव (बिजली उत्पादन में अस्थायी वृद्धि) का सहसंबंध स्थापित करने और विश्लेषण करने के लिए किया जा सकता है, और सर्वोत्तम सफाई चक्र की योजना बनाने में मार्गदर्शन प्रदान कर सकता है। भारी बारिश की चेतावनी बाढ़ नियंत्रण और जल निकासी प्रणालियों की प्रतिक्रिया से सीधे संबंधित होती है।

5. वायुमंडलीय दाब और अन्य पैरामीटर (परिष्कृत “सहायक कारक”)
इसका उपयोग उच्च परिशुद्धता विकिरण डेटा सुधार और अनुसंधान-स्तर के विश्लेषण के लिए किया जाता है।

ii. डेटा-संचालित स्मार्ट अनुप्रयोग परिदृश्य
स्वचालित मौसम स्टेशन का डेटा प्रवाह, डेटा संग्राहक और संचार नेटवर्क के माध्यम से, फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन के निगरानी और डेटा अधिग्रहण (SCADA) प्रणाली और बिजली पूर्वानुमान प्रणाली में प्रवाहित होता है, जिससे कई बुद्धिमान अनुप्रयोगों का विकास होता है:
1. बिजली उत्पादन और ग्रिड वितरण का सटीक पूर्वानुमान
अल्पकालिक पूर्वानुमान (घंटेवार/दिनवार): वास्तविक समय के विकिरण, बादल मानचित्रों और संख्यात्मक मौसम पूर्वानुमानों (एनडब्ल्यूपी) को मिलाकर, यह विद्युत ग्रिड वितरण विभागों के लिए फोटोवोल्टिक बिजली की अस्थिरता को संतुलित करने और विद्युत ग्रिड की स्थिरता सुनिश्चित करने का मुख्य आधार बनता है। पूर्वानुमान की सटीकता सीधे तौर पर विद्युत स्टेशन के मूल्यांकन राजस्व और बाजार व्यापार रणनीति से संबंधित है।
अति-अल्पकालिक पूर्वानुमान (मिनट-स्तर): मुख्य रूप से वास्तविक समय में विकिरण में अचानक होने वाले परिवर्तनों (जैसे बादल का गुजरना) की निगरानी पर आधारित, इसका उपयोग बिजली स्टेशनों के भीतर एजीसी (स्वचालित उत्पादन नियंत्रण) की तीव्र प्रतिक्रिया और सुचारू बिजली उत्पादन के लिए किया जाता है।

2. विद्युत स्टेशन के प्रदर्शन का गहन निदान और संचालन एवं रखरखाव का अनुकूलन
प्रदर्शन अनुपात (पीआर) विश्लेषण: मापी गई विकिरण और घटक तापमान डेटा के आधार पर, सैद्धांतिक विद्युत उत्पादन की गणना करें और इसकी तुलना वास्तविक विद्युत उत्पादन से करें। पीआर मानों में दीर्घकालिक गिरावट घटक क्षय, दाग, अवरोध या विद्युत दोषों का संकेत दे सकती है।
बुद्धिमान सफाई रणनीति: वर्षा, धूल संचय (जिसे विकिरण क्षीणन के माध्यम से अप्रत्यक्ष रूप से समझा जा सकता है), हवा की गति (धूल), और बिजली उत्पादन हानि लागत का व्यापक विश्लेषण करके, एक आर्थिक रूप से इष्टतम घटक सफाई योजना गतिशील रूप से तैयार की जाती है।
उपकरण स्वास्थ्य चेतावनी: समान मौसम संबंधी परिस्थितियों में विभिन्न उप-सरणियों के बिजली उत्पादन अंतर की तुलना करके, कंबाइनर बॉक्स, इन्वर्टर या स्ट्रिंग स्तरों में खराबी का शीघ्रता से पता लगाया जा सकता है।

3. परिसंपत्ति सुरक्षा और जोखिम प्रबंधन
अत्यधिक खराब मौसम की चेतावनी: तेज हवाओं, भारी बारिश, भारी बर्फबारी, अत्यधिक उच्च तापमान आदि के लिए सीमा निर्धारित करें, ताकि स्वचालित चेतावनी प्राप्त हो सके और संचालन और रखरखाव कर्मियों को कसने, सुदृढ़ करने, जल निकासी करने या संचालन मोड को समायोजित करने जैसे सुरक्षात्मक उपाय पहले से करने के लिए मार्गदर्शन मिल सके।
बीमा और परिसंपत्ति मूल्यांकन: आपदा से होने वाले नुकसान के आकलन, बीमा दावों और बिजली स्टेशन परिसंपत्ति लेनदेन के लिए विश्वसनीय तृतीय-पक्ष साक्ष्य प्रदान करने हेतु वस्तुनिष्ठ और निरंतर मौसम संबंधी डेटा रिकॉर्ड उपलब्ध कराना।

iii. सिस्टम एकीकरण और तकनीकी रुझान
आधुनिक फोटोवोल्टिक मौसम स्टेशन उच्च एकीकरण, अधिक विश्वसनीयता और बुद्धिमत्ता की ओर विकसित हो रहे हैं।
एकीकृत डिजाइन: विकिरण सेंसर, तापमान और आर्द्रता मीटर, एनीमोमीटर, डेटा कलेक्टर और बिजली आपूर्ति (सौर पैनल + बैटरी) को एक स्थिर और जंग प्रतिरोधी मस्तूल प्रणाली में एकीकृत किया गया है, जिससे तेजी से तैनाती और रखरखाव-मुक्त संचालन संभव हो पाता है।
2. उच्च परिशुद्धता और उच्च विश्वसनीयता: सेंसर का ग्रेड द्वितीय-स्तरीय या यहां तक ​​कि प्रथम-स्तरीय मानक के करीब है, जिसमें डेटा की दीर्घकालिक सटीकता और स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए स्व-निदान और स्व-कैलिब्रेशन कार्य शामिल हैं।
3. एज कंप्यूटिंग और एआई का एकीकरण: डेटा ट्रांसमिशन के बोझ को कम करने के लिए स्टेशन स्तर पर प्रारंभिक डेटा प्रोसेसिंग और विसंगति का आकलन करें। एआई इमेज रिकग्निशन तकनीक को एकीकृत करके और बादलों के प्रकार और मात्रा की पहचान में सहायता के लिए फुल-स्काई इमेजर का उपयोग करके, अति-अल्पकालिक पूर्वानुमानों की सटीकता को और बढ़ाया जा सकता है।
4. डिजिटल ट्विन और वर्चुअल पावर स्टेशन: भौतिक दुनिया से प्राप्त सटीक इनपुट के रूप में मौसम विज्ञान स्टेशन का डेटा, फोटोवोल्टाइक पावर स्टेशन के डिजिटल ट्विन मॉडल को संचालित करता है ताकि वर्चुअल स्पेस में बिजली उत्पादन सिमुलेशन, दोष भविष्यवाणी और संचालन एवं रखरखाव रणनीति अनुकूलन किया जा सके।

IV. अनुप्रयोग मामले और मूल्य निर्धारण
एक जटिल पर्वतीय क्षेत्र में स्थित 100 मेगावाट के फोटोवोल्टिक विद्युत संयंत्र ने छह उप-स्टेशनों से युक्त सूक्ष्म मौसम विज्ञान निगरानी नेटवर्क स्थापित करने के बाद निम्नलिखित उपलब्धियां हासिल की हैं:
अल्पकालिक बिजली पूर्वानुमान की सटीकता में लगभग 5% का सुधार हुआ है, जिससे ग्रिड मूल्यांकन के लिए लगने वाले जुर्माने में काफी कमी आई है।
मौसम संबंधी आंकड़ों पर आधारित बुद्धिमान सफाई प्रणाली के माध्यम से, वार्षिक सफाई लागत में 15% की कमी आती है, जबकि दाग-धब्बों के कारण होने वाली बिजली उत्पादन हानि में 2% से अधिक की कमी आती है।
तेज़ हवाओं की चेतावनी के आधार पर, दो घंटे पहले ही विंडब्रेक मोड सक्रिय कर दिया गया, जिससे संभावित क्षति से बचा जा सका। अनुमान है कि इससे लाखों युआन का नुकसान कम हुआ।

निष्कर्ष: “जीविका के लिए प्रकृति पर निर्भर रहने” से लेकर “प्रकृति के अनुरूप कार्य करने” तक।
स्वचालित मौसम स्टेशनों के उपयोग से फोटोवोल्टाइक ऊर्जा संयंत्रों के संचालन में एक महत्वपूर्ण बदलाव आया है। अब ये संयंत्र अनुभव और व्यापक प्रबंधन पर निर्भरता से हटकर डेटा-केंद्रित वैज्ञानिक, परिष्कृत और बुद्धिमान प्रबंधन के एक नए युग की ओर अग्रसर हैं। स्वचालित मौसम स्टेशन न केवल सूर्य के प्रकाश को "देख" सकते हैं, बल्कि मौसम को "समझ" भी सकते हैं। इससे सूर्य के प्रकाश की प्रत्येक किरण का अधिकतम उपयोग होता है और संपूर्ण जीवन चक्र में बिजली उत्पादन से होने वाली आय और परिसंपत्ति सुरक्षा में वृद्धि होती है। जैसे-जैसे फोटोवोल्टाइक ऊर्जा वैश्विक ऊर्जा परिवर्तन में मुख्य शक्ति बनती जा रही है, स्वचालित मौसम स्टेशन, जो इसकी "बुद्धिमान आंख" के रूप में कार्य करता है, की रणनीतिक स्थिति और भी महत्वपूर्ण होती जा रही है।

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