No processo de transformação da geração de energia fotovoltaica em uma importante fonte de energia, sua intermitência e volatilidade inerentes representam o maior desafio para a integração à rede e a receita das usinas. E a principal variável desse desafio são justamente as nuvens em constante mudança no céu. As previsões meteorológicas tradicionais e os medidores de radiação total têm dificuldade em capturar a geração, a dissipação e o movimento das nuvens em nível de minuto. Por esse motivo, a HONDE lançou o “Cloud Catcher”, um sistema de monitoramento de nuvens de alta precisão projetado especificamente para usinas fotovoltaicas. Esse sistema, ao decodificar as condições das nuvens em tempo real e quantitativamente, torna-se um “posto avançado de dados” para aprimorar a precisão da previsão de energia das usinas, otimizar o planejamento de operação e manutenção e maximizar a receita da geração de energia.
I. Valores Essenciais: De “Suportar Passivamente as Flutuações” a “Prever Ativamente as Mudanças”
As nuvens são o principal fator que causa flutuações acentuadas na potência de saída das usinas fotovoltaicas (conhecido como "efeito de sombra de nuvens"). A missão central do sistema de monitoramento do volume de nuvens da HONDE é fornecer às usinas de energia recursos cruciais de previsão em curtíssimo prazo (próximos 5 a 30 minutos), cujo valor abrange três dimensões: geração de energia, redes elétricas e mercado.
1. Para a própria central elétrica: Prever com precisão picos ou quedas repentinas de energia, proporcionando tempo de preparação crucial para o carregamento e descarregamento do sistema interno de armazenamento de energia e para o arranque e paragem dos equipamentos, reduzindo o desgaste dos equipamentos e as perdas na geração de energia.
2. Para o despacho da rede elétrica: Fornecer dados de previsão de geração de energia de curtíssimo prazo e alta precisão para ajudar a rede elétrica a equilibrar a energia em tempo real, aliviar a pressão de regulação de frequência causada por flutuações fotovoltaicas e aumentar a capacidade da rede elétrica de acomodar e garantir a segurança da energia renovável.
3. Para o mercado de eletricidade: Ao participar no mercado à vista ou no mercado de serviços auxiliares, previsões mais precisas significam menos penalidades por viés de previsão e melhores estratégias de cotação, o que se traduz diretamente em maiores retornos de negociação.
II. Princípio Técnico: O “Olho Que Tudo Vê” do Céu
O monitor de cobertura de nuvens HONDE não é apenas um dispositivo meteorológico, mas um sistema de imageamento do céu baseado em tecnologias avançadas de óptica e análise de imagem.
Varredura panorâmica de visão dupla: O sistema é normalmente composto por um imageador de céu completo e um rastreador solar com lente olho de peixe. O imageador de céu completo captura continuamente imagens de nuvens em todo o céu em um ângulo de 180°, enquanto o rastreador solar foca com precisão na área ao redor do sol para monitorar nuvens finas ou fragmentadas que possam causar obstrução.
Algoritmo inteligente de reconhecimento de imagem: Equipado com o algoritmo de IA desenvolvido independentemente pela HONDE, realiza análises em tempo real das imagens do céu capturadas.
Quantificação de nuvens: Calcule com precisão o volume total de nuvens e a espessura da camada de nuvens (espessura óptica).
Vetorização do movimento das nuvens: Através da análise contínua de imagens, calcula-se a velocidade, a direção e a trajetória do movimento da camada de nuvens.
Classificação e identificação de nuvens: Distinguir diferentes tipos de nuvens, como cúmulos, estratocúmulos e cirros. Sua transmissão de luz e padrões de movimento variam, e seus impactos na geração de energia também são diferentes.
III. Estratégias de aplicação em todo o cenário de usinas fotovoltaicas
O dado fundamental para a previsão de potência em curtíssimo prazo.
Aplicação: O sistema integra dados em tempo real de cobertura de nuvens, velocidade das nuvens e direção das nuvens com previsões meteorológicas numéricas, coordenadas geográficas de usinas de energia e modelos de layout de componentes.
Saída: Deslize a tela para gerar o diagrama de sequência de "sombra de nuvem" que a usina pode experimentar nos próximos 5 a 30 minutos, prevendo com precisão quando cada nuvem bloqueará qual parte do conjunto de painéis solares e quanta energia será reduzida.
Benefício: Reduzir o erro quadrático médio das previsões de curtíssimo prazo em 30% a 50%, proporcionando um tempo valioso de antecedência para a tomada de decisões no despacho da rede elétrica.
2. Otimizar a operação, a manutenção e a gestão de ativos de usinas de grande porte.
Orientação inteligente para inspeções: Quando se detecta que uma grande área de nuvens densas cobrirá determinada região da usina por um longo período, drones podem ser enviados automaticamente ou pessoal pode ser designado para ir até o local para realizar inspeções ou operações de limpeza, aproveitando ao máximo o período de baixa geração de energia e melhorando a eficiência da operação e manutenção.
Auxílio no diagnóstico de desempenho: Durante períodos de céu claro e sem nuvens, a usina deve estar em seu estado de potência máxima teórica. Se a potência real nesse momento não corresponder ao valor teórico, interferências climáticas podem ser rapidamente eliminadas, falhas nos equipamentos podem ser identificadas e a eficiência do diagnóstico pode ser aprimorada.
3. Apoiar a operação coordenada de múltiplos cenários de “fotovoltaica +”
Sinergia entre energia fotovoltaica e armazenamento de energia: Em projetos de "energia fotovoltaica + armazenamento de energia", o sistema fotovoltaico funciona como os "olhos" do controle inteligente do sistema de armazenamento de energia. Quando quedas de energia são previstas com antecedência, o sistema de armazenamento de energia pode ser instruído a descarregar antecipadamente para "compensar a diferença". Se um aumento repentino de energia for previsto, o sistema de armazenamento de energia pode ser instruído a se preparar para carregar, evitando o desperdício de energia e suavizando a potência total de saída da usina.
Complementaridade multienergética: Na base integrada de energia eólica, solar, hidrelétrica e armazenamento, a previsão precisa da produção fotovoltaica é um dado de grande valor para o algoritmo de despacho coordenado e otimizado da complementaridade multienergética.
IV. Vantagens técnicas do sistema HONDE
Alta resolução espaço-temporal: A frequência de amostragem pode chegar a várias vezes por minuto, e a resolução espacial permite identificar pequenas áreas de nuvens fragmentadas, garantindo a capacidade de capturar condições de nuvens em rápida mudança.
Alta adaptabilidade ambiental: O equipamento possui funções automáticas de descongelamento, descondensação e remoção de poeira, com nível de proteção IP65 ou superior, tornando-o adequado para diversos ambientes severos de usinas de energia, como planaltos, desertos e áreas costeiras.
Interface de dados aberta: Suporta protocolos de comunicação padrão (como Modbus TCP, IEC 61850), e os dados podem ser integrados perfeitamente ao sistema SCADA, à plataforma de previsão de energia e ao sistema de gerenciamento de armazenamento de energia da usina.
Capacidades de computação de borda: Alguns algoritmos de análise são executados no próprio dispositivo, reduzindo a dependência do poder de computação em nuvem e aumentando a velocidade de resposta e a segurança dos dados.
V. Estudo de Caso Empírico: Domando as “Sombras das Nuvens” com Dados
Uma usina fotovoltaica de grande escala de 300 MW na Califórnia, EUA, está localizada em uma área costeira e nublada. Há muito tempo, ela sofre com o efeito de sombra das nuvens, resultando em desvios significativos na previsão de energia e multas frequentes na avaliação do despacho da rede. Após a implantação do sistema de monitoramento de volume de nuvens da HONDE e sua integração com o modelo de previsão existente:
A precisão da previsão de energia de curtíssimo prazo (15 minutos) da usina foi aprimorada em 40%.
As despesas com serviços auxiliares da rede elétrica devido a desvios de previsão diminuíram 60% em relação ao trimestre anterior.
Ao otimizar a estratégia de operação do armazenamento de energia com base em dados preditivos, a receita média diária do ciclo de carga e descarga do armazenamento de energia aumentou em aproximadamente 15%.
O gerente de operações da usina comentou: “Antes, a nuvem era nossa 'inimiga', nos pegando desprevenidos.” Agora, o sistema HONDE nos permite “ver” a trajetória da nuvem, que se tornou uma “variável” para a qual podemos nos preparar e lidar com antecedência. Isso transformou completamente nosso modo de operação.”
Conclusão
Com a crescente penetração da energia fotovoltaica no sistema elétrico global, o gerenciamento de sua volatilidade evoluiu de uma questão específica de usinas para um desafio sistêmico. O sistema de monitoramento de volume de nuvens "Cloud Catcher" da HONDE é o equipamento tecnológico de ponta ideal para enfrentar esse desafio. Ele proporciona às usinas fotovoltaicas uma valiosa capacidade de previsão, transformando as condições de nuvens em fluxos de dados multidimensionais quantificáveis, rastreáveis e previsíveis. Isso não apenas aumenta significativamente a eficiência econômica e a sustentabilidade das usinas individuais, como também fornece uma base crucial e estável para a construção de um novo sistema elétrico com alta participação de energias renováveis. Do Deserto do Atacama, no Chile, ao Deserto de Gobi, em Qinghai, na China, a HONDE utiliza sua precisa capacidade de percepção do céu para auxiliar usinas fotovoltaicas em todo o mundo a atravessarem nuvens, alcançando uma produção de energia limpa mais estável, eficiente e valiosa.
Sobre a HONDE: Como inovadora nas áreas de energia inteligente e monitoramento ambiental preciso, a HONDE está comprometida em fornecer uma solução completa para o setor de energias renováveis, desde a avaliação de recursos e percepção precisa até a operação e manutenção inteligentes, por meio da integração de tecnologias interdisciplinares. Acreditamos que uma compreensão mais profunda e a capacidade de prever as forças da natureza são essenciais para que a humanidade alcance um futuro energético sustentável.
Para obter mais informações sobre sensores meteorológicos, entre em contato com a Honde Technology Co., LTD.
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Data da publicação: 16/12/2025