Introdução: Quando a luz solar se torna uma “variável”
A essência da geração de energia fotovoltaica é converter a energia da radiação solar em energia elétrica, e sua potência de saída é diretamente afetada em tempo real por múltiplos parâmetros meteorológicos, como irradiação solar, temperatura ambiente, velocidade e direção do vento, umidade atmosférica e precipitação. Esses parâmetros deixaram de ser meros números em boletins meteorológicos e se tornaram “variáveis de produção” essenciais que afetam diretamente a eficiência da geração de energia das usinas, a segurança dos equipamentos e o retorno do investimento. A Estação Meteorológica Automática (EMA) transformou-se, portanto, de uma ferramenta de pesquisa científica em um “nervo sensorial” indispensável e um “pilar de tomada de decisão” para as modernas usinas fotovoltaicas.
I. Correlação multidimensional entre parâmetros de monitoramento central e eficiência de usinas de energia
A estação meteorológica automática dedicada a usinas fotovoltaicas formou um sistema de monitoramento altamente personalizado, e cada dado está profundamente ligado à operação da usina:
Monitoramento da radiação solar ("medição da fonte") para geração de energia
Radiação GHI total: Determina diretamente a energia total recebida pelos módulos fotovoltaicos e é o dado mais importante para a previsão da geração de energia.
Radiação direta (DNI) e radiação dispersa (DHI): Para sistemas fotovoltaicos que utilizam suportes de rastreamento ou módulos bifaciais específicos, esses dados são cruciais para otimizar as estratégias de rastreamento e avaliar com precisão o ganho de geração de energia na face posterior.
Valor da aplicação: Fornece dados de referência insubstituíveis para a avaliação comparativa do desempenho da geração de energia (cálculo do valor PR), previsão de geração de energia a curto prazo e diagnóstico da eficiência energética de usinas elétricas.
2. Temperatura ambiente e temperatura da placa traseira do componente (o “coeficiente de temperatura” da eficiência)
Temperatura ambiente: Ela afeta o microclima e as necessidades de refrigeração da usina.
Temperatura da folha traseira do módulo: A potência de saída dos módulos fotovoltaicos diminui à medida que a temperatura aumenta (tipicamente de -0,3% a -0,5%/°C). O monitoramento em tempo real da temperatura da folha traseira permite corrigir com precisão a potência de saída esperada e identificar dissipação de calor anormal dos componentes ou potenciais pontos quentes.
3. Velocidade e direção do vento (A “faca de dois gumes” da segurança e do resfriamento)
Segurança estrutural: Ventos fortes e repentinos (como aqueles que excedem 25 m/s) representam o teste definitivo para o projeto de carga mecânica das estruturas de suporte e módulos fotovoltaicos. Alertas de velocidade do vento em tempo real podem acionar o sistema de segurança e, quando necessário, ativar o modo de proteção contra vento do rastreador de eixo único (como "localização de tempestade").
Resfriamento natural: A velocidade adequada do vento ajuda a reduzir a temperatura de operação dos componentes, aumentando indiretamente a eficiência da geração de energia. Os dados são usados para analisar o efeito do resfriamento a ar e otimizar o layout e o espaçamento do conjunto de painéis solares.
4. Umidade relativa e precipitação (sinais de alerta para operação, manutenção e falhas)
Alta umidade: Pode induzir efeitos PID (Atenuação Induzida por Potencial), acelerar a corrosão de equipamentos e afetar o desempenho do isolamento.
Precipitação: Os dados de precipitação podem ser usados para correlacionar e analisar o efeito de limpeza natural dos componentes (um aumento temporário na geração de energia) e orientar o planejamento do melhor ciclo de limpeza. Os alertas de chuva intensa estão diretamente relacionados à resposta dos sistemas de controle de enchentes e drenagem.
5. Pressão atmosférica e outros parâmetros (fatores auxiliares refinados)
É utilizado para correção de dados de irradiância de maior precisão e para análises em nível de pesquisa.
II. Cenários de Aplicações Inteligentes Orientadas por Dados
O fluxo de dados da estação meteorológica automática, através do coletor de dados e da rede de comunicação, chega ao sistema de monitoramento e aquisição de dados (SCADA) e ao sistema de previsão de energia da usina fotovoltaica, dando origem a múltiplas aplicações inteligentes:
1. Previsão precisa da geração de energia e despacho da rede
Previsão de curto prazo (por hora/dia anterior): Combinando irradiação em tempo real, mapas de nuvens e previsões numéricas do tempo (PNT), serve como base fundamental para os departamentos de despacho da rede elétrica, permitindo equilibrar a volatilidade da energia fotovoltaica e garantir a estabilidade da rede. A precisão da previsão está diretamente relacionada à receita estimada da usina e à estratégia de negociação no mercado.
Previsão de curtíssimo prazo (nível de minuto): Baseada principalmente no monitoramento de mudanças repentinas na irradiação em tempo real (como a passagem de nuvens), é utilizada para a resposta rápida do AGC (Controle Automático de Geração) em usinas de energia e para a estabilização da produção de energia.
2. Diagnóstico aprofundado do desempenho da central elétrica e otimização da operação e manutenção.
Análise da taxa de desempenho (PR): Com base nos dados medidos de irradiação e temperatura dos componentes, calcule a geração de energia teórica e compare-a com a geração de energia real. Uma queda prolongada nos valores de PR pode indicar deterioração dos componentes, manchas, obstruções ou falhas elétricas.
Estratégia de limpeza inteligente: Através da análise abrangente da precipitação, do acúmulo de poeira (que pode ser inferido indiretamente pela atenuação da irradiação), da velocidade do vento (poeira) e dos custos de perda na geração de energia, um plano de limpeza de componentes economicamente otimizado é gerado dinamicamente.
Aviso sobre o estado do equipamento: Comparando as diferenças de geração de energia de diferentes subconjuntos sob as mesmas condições meteorológicas, é possível localizar rapidamente falhas em caixas de junção, inversores ou níveis de string.
3. Segurança de Ativos e Gestão de Riscos
Alerta de condições climáticas extremas: Defina limites para ventos fortes, chuva intensa, neve intensa, temperaturas extremamente altas, etc., para gerar alertas automáticos e orientar a equipe de operação e manutenção a tomar medidas de proteção, como apertar, reforçar, drenar ou ajustar o modo de operação com antecedência.
Avaliação de ativos e seguros: Fornecer registros de dados meteorológicos objetivos e contínuos para oferecer evidências confiáveis de terceiros para avaliação de perdas por desastres, reivindicações de seguros e transações de ativos de usinas de energia.
III. Integração de Sistemas e Tendências Tecnológicas
As modernas estações meteorológicas fotovoltaicas estão evoluindo em direção a uma maior integração, confiabilidade e inteligência.
Design integrado: O sensor de radiação, o medidor de temperatura e umidade, o anemômetro, o coletor de dados e a fonte de alimentação (painel solar + bateria) estão integrados em um sistema de mastro estável e resistente à corrosão, permitindo uma implantação rápida e operação sem necessidade de manutenção.
2. Alta precisão e alta confiabilidade: O nível de qualidade do sensor se aproxima do padrão de segundo nível ou até mesmo de primeiro nível, apresentando funções de autodiagnóstico e autocalibração para garantir a precisão e a estabilidade dos dados a longo prazo.
3. Integração de computação de borda e IA: Realizar processamento preliminar de dados e avaliação de anomalias na estação para reduzir a carga de transmissão de dados. Ao integrar a tecnologia de reconhecimento de imagem por IA e usar um imageador de céu completo para auxiliar na identificação de tipos e volumes de nuvens, a precisão das previsões de curtíssimo prazo é ainda mais aprimorada.
4. Gêmeo Digital e Usina Virtual: Os dados da estação meteorológica, como entrada precisa do mundo físico, alimentam o modelo de gêmeo digital da usina fotovoltaica para realizar simulação de geração de energia, previsão de falhas e otimização da estratégia de operação e manutenção no espaço virtual.
IV. Casos de Aplicação e Quantificação de Valor
Uma central fotovoltaica de 100 MW, localizada em uma área montanhosa complexa, após a implantação de uma rede de monitoramento micrometeorológico composta por seis subestações, alcançou os seguintes resultados:
A precisão da previsão de energia a curto prazo melhorou em aproximadamente 5%, reduzindo significativamente as multas para avaliação da rede elétrica.
Por meio de uma limpeza inteligente baseada em dados meteorológicos, o custo anual de limpeza é reduzido em 15%, enquanto a perda de geração de energia causada por manchas é reduzida em mais de 2%.
Durante condições climáticas convectivas severas, o modo de proteção contra ventos fortes foi ativado com duas horas de antecedência, com base no alerta de ventos fortes, o que evitou possíveis danos à estrutura de suporte. Estima-se que o prejuízo tenha sido reduzido em vários milhões de yuans.
Conclusão: De “Depender da natureza para sobreviver” a “Agir em harmonia com a natureza”
A aplicação de estações meteorológicas automáticas marca uma mudança na operação de usinas fotovoltaicas, passando da dependência da experiência e da gestão extensiva para uma nova era de gestão científica, refinada e inteligente, centrada em dados. Isso permite que as usinas fotovoltaicas não apenas "vejam" a luz solar, mas também "compreendam" o clima, maximizando assim o valor de cada raio de sol e aumentando a receita da geração de energia e a segurança do ativo ao longo de todo o seu ciclo de vida. À medida que a energia fotovoltaica se torna a principal força na transição energética global, a posição estratégica da estação meteorológica automática, que funciona como seu "olho inteligente", certamente se tornará cada vez mais proeminente.
Para obter mais informações sobre estações meteorológicas,
Por favor, entre em contato com a Honde Technology Co., LTD.
WhatsApp: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Site da empresa:www.hondetechco.com
Data da publicação: 17/12/2025