Vďaka exponenciálnemu rastu stupnice fotovoltaickej elektrárne je tradičný model operácie a údržby ľudských vĺn už schopný vyrovnať sa - elektráreň 1 GW vyžaduje stovky personálu prevádzky a údržby a problémy, ako je napríklad oneskorená detekcia zlyhaní komponentov, nepresné načasovanie čistenia a vysoké miery straty výroby energie sa stávajú výraznými. Digitálna prevádzka a údržba prostredníctvom technológií, ako je internet vecí, umelá inteligencia a bezpilotné lietadlá, zmenil fotovoltaické elektrárne na „mysliace organizmy“, dosiahnutie presnej polohy porúch, optimalizáciu energetickej účinnosti v reálnom čase a významné zníženie nákladov, uvádzanie v inteligentnej ére fotovoltaickej prevádzky a údržby.
1 Celkové vnímanie: Budovanie „siete neurónových terminálov“ pre elektrárne
Každý fotovoltaický panel sa stáva inteligentným snímacím uzlom. Nová generácia fotovoltaických modulov je vybavená mikro senzormi, ktoré zhromažďujú parametre v reálnom čase, ako sú teplota, prúd a napätie. Dáta sa prenášajú do cloudovej platformy prostredníctvom bezdrôtových sietí LORA alebo NB IOT. Na fotovoltaickej elektrárni s rozlohou 1,2 GW nahrávajú údaje 2 milióny modulov každých 15 minút, ktoré tvoria masívnu databázu 10 TB/rok, čím poskytujú základ pre analýzu AI. Keď teplota komponentu prekročí prah 5 stupňov, systém ho automaticky označuje ako „podozrivá porucha“ a spustí ďalšiu diagnostiku.
Inšpekcia dronov vyriešila problém kontroly rozsiahlych elektrární. Dron vybavený kamerami s vysokým rozlíšením a infračervenými tepelnými snímačmi môže skontrolovať 500 000 metrov štvorcových za hodinu, čo je 50-krát efektívnejšie ako manuálna kontrola. Prostredníctvom algoritmov rozpoznávania obrazu môžu drony automaticky identifikovať problémy, ako sú skryté trhliny, horúce škvrny a pokrytie prachu v komponentoch, s presnosťou 98%. Po zavedení bezpilotných leteckých vozidiel na kontrolu na určitej elektrárni sa čas na detekciu porúch skrátil z priemeru 7 dní na 2 hodiny, čo viedlo k ročnému zníženiu 1,5 milióna kilowatthodín straty výroby energie.
Meteorologický prognostický systém dosahuje presnú predikciu výroby energie. Na základe obrazov satelitných cloudov, meteorologických staníc a historických údajov o generovaní energie môže model AI predpovedať fotovoltaický výstup na nasledujúcich 72 hodín s chybovosťou riadenou do 8%. To poskytuje spoľahlivý základ pre dispečing energetickej mriežky, čím sa znižuje miera dennej odchýlky plánovania elektrárne v Gansu z 15% na pod 5%, čím sa vyhýba pokutám spôsobeným výstupným kolísaním.
2 inteligentné rozhodovanie: AI poháňaná optimalizácia stratégií prevádzky a údržby
Algoritmy strojového učenia sa stali „najlepšími operačnými konzultantmi“. Analýzou historických údajov môžu modely AI identifikovať vzorce degradácie komponentov - napríklad ak sa zistilo, že šarža komponentov zažije o 10% zvýšenie rýchlosti degradácie počas vysokých teplôt v lete po 3 rokoch prevádzky, môže sa na základe tohto plánu údržby vyvinúť cieľová plánovanie údržby: skoré čistenie na jar a zvýšenú frekvenciu inšpekcie v lete. Po aplikácii tohto modelu na určitú elektráreň sa priemerná ročná miera útlmu komponentov znížila z 2,5% na 2,0% a celková výroba energie sa za 25 rokov zvýšila o 3%.
Inteligentný systém plánovania čistenia realizuje „čistenie na požiadanie“. Kombinácia modelov depozície prachu, predpovedí počasia a predpovedí straty výroby energie, systém automaticky vypočíta optimálny čas čistenia. Na elektrárni v Xinjiangu systém znižuje frekvenciu čistenia z 2-krát mesačne na 1 až 3 krát podľa potreby, pričom ušetrí 30% vody a zároveň zabezpečuje, že strata výroby energie spôsobená prachom nepresiahne 2%. Na sledovanie fotovoltaických polí môže systém tiež ovládať konzolu tak, aby sa otočil do optimálneho uhla, a spolupracuje s čistiacimi robotmi, aby sa zlepšila účinnosť čistenia.
Diagnóza porúch sa presunula z „po oprave“ na „pred varovanie“. Na základe analýzy vibrácií a technológie rozpoznávania hlasu môže AI určiť stupeň starnutia vnútorného kondenzátora prostredníctvom prevádzkového zvuku meniča a varovať pred poruchami 6 mesiacov vopred. Prípad určitej spoločnosti prevádzky a údržby ukazuje, že po prijatí prediktívnej údržby sa náklady na opravu porúch meniča znížia o 60%a neplánované prestoje sa znížia o 80%.
3 Digital Twin: Celá správa životného cyklu kombinujúce virtuálne a realitné
Digital Twin Technology vytvára „virtuálny obraz“ elektrárne . 1: 1 Obnovenie všetkých zariadení a prostredia fotovoltaickej elektrárne v počítači a mapovanie prevádzkového stavu v reálnom čase v reálnom čase. Simuláciou generovania energie za rôznych osvetľovacích a teplotných podmienok je možné optimalizovať usporiadanie komponentov - novo postavená elektráreň upravila rozstup komponentov z 3 metrov do 3,5 metra prostredníctvom digitálnej simulácie dvojčiat, čím sa zvýšila výroba energie zadných komponentov o 5% a zvýšila návratnosť investícií o 1,2 percentuálneho bodu.
Pri renovovaní elektrární je zvýraznená hodnota simulačnej funkcie digitálnych dvojčiat. V prípade starej elektrárne, ktorá je v prevádzke už 10 rokov, sa virtuálna výmena rôznych typov meničov a komponentov používa na simuláciu účinnosti výroby energie po renovovaní a na výber optimálneho riešenia. Určitá elektráreň si na základe toho vybrala metódu renovácie „zachovania komponentov+nahradenie vysokoúčinných meničov“, čo ušetrilo 40% nákladov v porovnaní s úplným plánom výmeny a zvýšenou tvorbou energie o 12%.
Centrum diaľkovej prevádzky a údržby dosahuje presnú kontrolu od tisícov kilometrov ďaleko. V ústredí prevádzky a údržby v Jiangsu môžu inžinieri na diaľku ovládať inšpekčný robot elektrickej stanice Xinjiang, upraviť uhol sledovacej držiaka a spustiť/zastaviť menič prostredníctvom digitálneho dvojčlenného systému. Tento centralizovaný režim prevádzky a údržby znižuje počet pracovníkov prevádzky a údržby pre elektrárne 1 GW zo 100 do 30, znižuje náklady na pracovnú silu o 70%a zlepšuje rýchlosť odozvy na minútu.
Digitálna prevádzka a údržba fotovoltaických elektrární v podstate zahŕňa nahradenie manuálnej práce toku údajov a použitie optimalizácie algoritmov namiesto empirického úsudku. Táto transformácia nielen zlepšuje účinnosť jednotlivých elektrární, ale tiež umožňuje riadiť rozsiahle fotovoltaické elektrárne-keď AI dokáže zvládnuť 10 GW alebo 100 GW fotovoltaických aktív súčasne, nízkonákladové a vysoko efektívne dodávky čistej energie urobí nový krok vpred, zabezpečí tuhú technickú podporu pre transformáciu energie.