Rozwiązanie umożliwiające zdalny monitoring, obsługę i konserwację rozproszonego systemu magazynowania energii fotowoltaicznej

Wraz z pogłębiającą się realizacją celów „podwójnego węgla”, rozproszone systemy fotowoltaiczne (PV) i magazynowania energii wkraczają do parków przemysłowych i komercyjnych, budynków publicznych, a nawet gospodarstw domowych w niespotykanym dotąd tempie. Jednak masywny, rozproszony i heterogeniczny układ systemu stwarza również poważne wyzwania dla tradycyjnego modelu eksploatacji i konserwacji opartego na „ręcznej inspekcji i biernej reakcji”. Problemy takie jak nieprzewidywalny stan urządzeń, opóźniona reakcja na awarie, wysokie koszty eksploatacji i utrzymania (O&M) oraz niska efektywność energetyczna stają się coraz bardziej widoczne. W tym kontekście wydajne i inteligentne rozwiązanie zdalnego monitorowania i O&M stało się nieuniknionym wyborem, aby zapewnić bezpieczną, stabilną i efektywną eksploatację rozproszonych systemów fotowoltaicznych i magazynowania energii oraz maksymalizację korzyści ekonomicznych.

1. Ból związany z tradycyjnymi operacjami i konserwacją: od „niewidzialności” do „niekontrolowalności”

Tradycyjny model obsługi i konserwacji opiera się w dużej mierze na sile roboczej i wiąże się z następującymi problemami:

Opóźnione wykrywanie usterek: W przypadku wystąpienia anomalii lub usterki systemu, nie można jej wykryć w czasie rzeczywistym. Często zostaje ona wykryta dopiero po zgłoszeniu skargi przez użytkownika lub znacznym spadku wytwarzania energii, co skutkuje stratami mocy i długimi cyklami konserwacji.

Wysokie koszty operacyjne i konserwacji: Obiekty są rozproszone, a ręczne kontrole są niezwykle kosztowne pod względem transportu i czasu. Są również nieefektywne, przez co trudno jest wykryć nawet niewielkie, ukryte zagrożenia.

Zagrożenia bezpieczeństwa są trudne do kontrolowania: zagrożenia bezpieczeństwa, takie jak łuk elektryczny prądu stałego w systemach fotowoltaicznych i niekontrolowane rozprzestrzenianie się ciepła w akumulatorach, mogą stać się przyczyną poważnych wypadków, jeśli nie zostaną odpowiednio wcześnie ostrzeżone i szybko zareagowane.

Brak analizy wydajności: Dostępne są jedynie podstawowe dane, takie jak generacja energii. Brakuje dogłębnej analizy degradacji wydajności komponentów, sprawności falownika, strategii ładowania i rozładowywania systemów magazynowania energii itp., co uniemożliwia optymalizację systemu.

Decyzje operacyjne są bezpodstawne: bez poparcia danymi właściciele mają trudności z oceną zwrotu z inwestycji, a zespołowi ds. eksploatacji i konserwacji trudno jest formułować naukowe plany kontroli i konserwacji.

2. Podstawowa architektura rozwiązania: chmura, rurociąg, krawędź i współpraca końcowa

Nowoczesne rozwiązania z zakresu zdalnego monitorowania, obsługi i konserwacji pozwoliły na zbudowanie inteligentnego systemu zarządzania działającego w każdych warunkach pogodowych i przez cały cykl życia, dzięki współpracy architektury „chmury, rurociągu, krawędzi i końca”.

Koniec: Warstwa inteligentnej percepcji

Czujniki i moduły komunikacyjne integruje się z kluczowym sprzętem, takim jak falowniki fotowoltaiczne, przetworniki magazynowania energii, zestawy akumulatorów, inteligentne liczniki i monitory środowiskowe, co pozwala na zbieranie pełnowymiarowych danych, takich jak natężenie prądu, napięcie, moc, temperatura i natężenie promieniowania w czasie rzeczywistym.

Edge: Warstwa przetwarzania brzegowego

Wdróż lokalnie bramę przetwarzania brzegowego, wyposażoną w funkcje agregacji danych, konwersji protokołów, analizy brzegowej i inteligentnego podejmowania decyzji. Przeprowadza ona wstępne czyszczenie i buforowanie danych, a także umożliwia lokalne sterowanie i alarmy krytyczne w przypadku awarii sieci, zapewniając podstawowe funkcjonowanie.

Rura: Niezawodna warstwa transportowa

Wykorzystaj bezprzewodowe/przewodowe technologie komunikacyjne, takie jak 4G/5G, Ethernet, światłowód czy LoRa, aby przesyłać dane przetwarzane przez warstwę brzegową do platformy chmurowej w sposób bezpieczny, stabilny i wydajny.

Chmura: inteligentna warstwa mózgu

To sedno rozwiązania. Platforma chmurowa integruje technologie big data, sztucznej inteligencji i cyfrowego bliźniaka. Jej główne funkcje obejmują:

Monitoring panoramiczny: Na podstawie map GIS jedna mapa zapewnia przegląd rozmieszczenia, bieżącego stanu operacyjnego i kluczowych wskaźników wszystkich lokalizacji.

Inteligentny alarm: Dzięki modelom algorytmów sztucznej inteligencji możliwe jest dokładne przewidywanie i wczesne ostrzeganie o nieprawidłowościach w działaniu sprzętu oraz pogorszeniu jego wydajności, zmieniając „pasywną konserwację” w „aktywne ostrzeganie”.

Diagnostyka wydajności: Porównuj i analizuj wydajność systemu w wielu wymiarach, dokładnie lokalizuj nieefektywne komponenty i wadliwe falowniki, a także generuj raporty diagnostyczne i zalecenia.

Zarządzanie eksploatacją i konserwacją: Realizuj wysyłanie zleceń roboczych online, śledzenie przepływu przetwarzania, zarządzanie częściami zamiennymi i ocenę wydajności personelu w celu utworzenia zamkniętej pętli operacyjnej i konserwacyjnej.

Analiza przychodów: dokładne obliczenie przychodów z wytwarzania energii, oszczędności na kosztach energii elektrycznej i zysków z arbitrażu szczytowo-dolinowego w celu zapewnienia właścicielom przejrzystego obrazu finansowego.

System ekspercki: integruje doświadczenie ekspertów, dostarcza sugestii dotyczących sposobu postępowania w przypadku złożonych usterek i wspomaga personel zajmujący się eksploatacją i konserwacją w podejmowaniu decyzji.

3. Podstawowa wartość rozwiązania

Wdrożenie tego rozwiązania może przynieść szereg korzyści inwestorom, operatorom i użytkownikom:

Poprawa bezpieczeństwa i niezawodności: całodobowy, nieprzerwany monitoring, alarmy o awariach z dokładnością do milisekundy i zdalne sterowanie zatrzymaniem awaryjnym znacznie zmniejszają ryzyko związane z bezpieczeństwem, takie jak pożar, i zapewniają stabilną pracę systemu.

Poprawa efektywności operacyjnej i rentowności:

Redukcja kosztów: Zmniejsz częstotliwość kontroli na miejscu o ponad 80%, co pozwala ograniczyć koszty siły roboczej i podróży.

Większa wydajność: Szybka lokalizacja i usuwanie usterek, skrócenie średniego czasu naprawy o ponad 50% i maksymalizacja wytwarzania energii.

Zwiększ przychody: dzięki inteligentnej analizie zoptymalizuj strategie ładowania i rozładowywania systemu magazynowania energii, aby zmaksymalizować zyski z różnicy między cenami energii elektrycznej w godzinach szczytu i spadku.

Osiągnięcie precyzyjnej i zapobiegawczej obsługi i konserwacji: Na podstawie oceny stanu sprzętu opracowywane są naukowe plany konserwacji, które pozwalają na wcześniejszą wymianę potencjalnie wadliwych części, unikanie nieplanowanych przestojów i wydłużanie żywotności sprzętu.

Umożliwia podejmowanie decyzji w oparciu o dane: Ogromne ilości danych operacyjnych stanowią solidną podstawę do oceny zasobów elektrowni, projektowania przyszłej rozbudowy systemu i korzystania z zaawansowanych aplikacji, takich jak wirtualne elektrownie i reagowanie na zapotrzebowanie.

IV. Perspektywy na przyszłość: od „eksploatacji i konserwacji” do „operacji wartości”
Przyszłe rozwiązania w zakresie zdalnego monitorowania, obsługi i konserwacji nie będą już ograniczone do samej „obsługi i konserwacji”, ale obejmą szerszy obszar „operacji wartościowych”.

Głęboka integracja z wirtualnymi elektrowniami: Rozwiązanie będzie służyć jako podstawowa platforma wsparcia, agregująca ogromne, rozproszone zasoby fotowoltaiczne i magazynujące, uczestnicząca w regulacji szczytowego zapotrzebowania sieci i częstotliwości oraz stająca się ważną jednostką wirtualnej elektrowni.

W pełni automatyczna optymalizacja oparta na sztucznej inteligencji: sztuczna inteligencja będzie odgrywać głębszą rolę w strategiach działania systemu, realizując w pełni automatyczne i adaptacyjne zarządzanie energią na podstawie prognoz pogody, sygnałów cen energii elektrycznej i prognoz obciążenia.

Technologia blockchain umożliwia wiarygodne transakcje: w połączeniu z technologią blockchain możliwe jest przeprowadzanie transakcji typu „punkt-punkt” dotyczących zielonej energii elektrycznej oraz śledzenie zasobów węglowych, co gwarantuje, że danych nie da się zmanipulować, a transakcje są przejrzyste.

Cyfrowe bliźniaki umożliwiają zarządzanie całym cyklem życia: Twórz cyfrowe bliźniaki, które są kompletnym odbiciem lustrzanym systemu fizycznego na potrzeby symulacji, konserwacji predykcyjnej i wnioskowania operacyjnego, umożliwiając udoskonalone zarządzanie całym cyklem życia od budowy do wycofania z eksploatacji.

Wniosek

Rozwój rozproszonych systemów magazynowania energii fotowoltaicznej na szeroką skalę wymaga nowoczesnych metod zarządzania, które im dorównują. Rozwiązania z zakresu zdalnego monitorowania oraz obsługi i konserwacji, wykorzystujące cyfrowe, sieciowe i inteligentne technologie, skutecznie przekształcają rozproszone zasoby energetyczne w widoczne, kontrolowane, zoptymalizowane i łatwe w zarządzaniu inteligentne węzły energetyczne. Nie tylko zapewniają one bezpieczeństwo i wydajność systemu, ale także stanowią nowy motor napędowy do uwolnienia jego potencjału i ukierunkowania go na czystą, niskoemisyjną i inteligentną przyszłość. Korzystanie z tego rozwiązania oznacza akceptację przyszłości inteligentnej energii.