Управление на фотоволтаични централи

Делът на соларната индустрия в глобалния енергиен микс непрекъснато нараства благодарение на динамичния иновационен процес в бранша и активната разработка на нови технологии и решения, които увеличават ефективността и производителността на фотоволтаичните системи. Според актуално проучване на международната мрежа за научни изследвания и политики в областта Energy Watch Group, до 2050 г. е възможно обезпечаването на всички енергийни нужди на планетата, включително и тези на промишлените отрасли, със 100% възобновяема енергия. Фотоволтаиката е с най-голям потенциал да се превърне във водеща технология с капацитет да посрещне близо 70% от световните потребности дотогава. За да бъде реално постижима тази цел, не са достатъчни единствено мащабните инвестиции в нови мощности. Ключов фактор за адекватното управление и разширяване на PV сектора е ефективният мениджмънт на соларните ресурси. Той включва в себе си всички технически, административни и финансови дейности във връзка с експлоатацията и поддръжката (O&M) на фотоволтаичните масиви не само като материални, но и като инвестиционни активи.Важно е да се отчете и високата степен на риск при управлението на соларни съоръжения, тъй като те подлежат на редица негативни атмосферни влияния, които е почти невъзможно да бъдат избегнати и доста трудно да бъдат прецизно предвидени, но могат значително да компрометират производителността и ефективността на инсталациите за производство на енергия. Наред с неизбежната материална и морална амортизация, тези високорискови фактори налагат внедряването на оптимална комбинация от оперативни и дългосрочни стратегии, добри практики и дигитални технологии, които да компенсират непредотвратимите загуби и да елиминират причините за останалите. А крайната цел е осигуряване на оптимална надеждност, достъпност, безопасност и рентабилност на фотоволтаичните системи.

Традиционни и нови предизвикателства

Още с въвеждането в експлоатация на една соларна централа възниква въпросът дали ще успее да покрие традиционно високите заложени цели за ефективност. Рентабилността на едно такова съоръжение до голяма степен е функция на мерките за оптимизиране на производителността и минимизиране на разходите за експлоатация, поддръжка и управление на материалните активи. Плеядата от иновативни технологии в сегмента, нарастващите соларни портфейли на големите глобални инвеститори и възможностите за разширяване на маржовете създават отлични предпоставки за експоненциален ръст на фотоволтаичния пазар. Наред с това необходимите капиталовложения за изграждане на соларни паркове непрекъснато намаляват, а наборът пакети от финансови стимули за инвеститорите в частния сектор постоянно се обновява.

В условия на постепенно възстановяване на световната икономика от кризата във връзка с COVID-19 и отмяна на голяма част от противоепидемичните мерки на глобално и национално ниво настоящата 2022 година изглежда повече от перспективна за PV сектора, отбелязват маркетинговите анализатори. Същевременно браншът продължава да се бори с множество традиционни проблеми като неблагоприятните климатични условия, а непрекъснато се появяват и нови предизвикателства при управлението на соларните активи. Често срещана трудност при по-малките системи е недостатъчната реална производителност (underperformance) спрямо заложените в проекта цели. Оказва се, че собствениците и мениджърите на фотоволтаични централи често надценяват потенциалната ефективност на тези съоръжения, а това оказва силен негативен ефект върху рентабилността им.

Част от загубите вследствие на фактори като запрашаване на соларните панели или засенчване от избуяла в близост растителност се дължат на недобра поддръжка и могат да бъдат избегнати с въвеждане на по-адекватни стратегии за обслужване и управление на фотоволтаичните инсталации. Друга група фактори като деградацията на PV модулите в дългосрочен план и ерозията на компонентите причиняват по-сериозно безпокойство на мениджмънта на такива системи. Сред най-големите предизвикателства пред компаниите в сектора обаче си остава справянето с екстремните метеорологични явления, които не само имат потенциала да нанесат катастрофални щети върху бизнеса им, замразявайки производството на енергия, но и да породят множество допълнителни разходи. Това, че подобни явления невинаги могат да бъдат предвидени обаче не означава, че операторите на фотоволтаични централи не бива да се подготвят за тях. Една адекватна дългосрочна стратегия за ефективен мениджмънт на соларните инсталации би включвала и подробно разписани процедури за извеждане от експлоатация и обезопасяване на съоръженията при съответната степен на риск от опасни и особено опасни атмосферни явления (ОМЯ и ООМЯ).

Въпреки че такива събития са сред водещите предизвикателства пред PV бранша, те могат да се окажат и добра възможност за технологично развитие, например чрез стимулиране изграждането на микромрежи. Такива се конфигурират най-често, за да осигурят устойчива доставка на електроенергия в случай на различни проблеми и повреди в основната мрежа. Благодарение на съвременните решения за съхранение на слънчева енергия в батерии и акумулаторни системи соларните микромрежи с усъвършенствани функции за управление се превръщат в надеждна алтернатива на конвенционалното мрежово захранване в много точки на земното кълбо.

Дигитализацията в сектора

Освен от международни системи за контрол на качеството като стандарта ISO 55001 за управление на активи и официализирани ръководства с насоки и добри практики за експлоатация и поддръжка на фотоволтаични централи (например това на Европейската асоциация за соларна енергия SolarPower Europe), мениджърите на соларни паркове могат да се възползват и от богат арсенал специализирани дигитални инструменти и решения. Благодарение на тях въвеждането в електронни таблици на огромни обеми информация от ръчно направени измервания и проверки и комуникирането със заинтересованите страни по имейл остава завинаги в историята.

С помощта на сензори, умни измервателни средства и интелигентни платформи за събиране, съхранение и обработка на гигантски информационни масиви (Big Data) управителите на PV съоръжения на частно и комунално ниво имат възможност оптимално да използват историческата стойност на данните, които произтичат от активите и да елиминират информационните пропуски, които биха ограничили способността им за стратегическо дългосрочно планиране и мениджмънт на активите.

Цифровизацията в управлението на PV системи облагодетелства не само частни инвеститори и собственици на соларни активи, но и независими производители на електроенергия, мениджъри на търговски портфейли, инвестиционни фондове, специализирани доставчици на O&M услуги, разработчици, изпълнители на договори за инженеринг, обществени поръчки и строителство и др.

Дигиталните платформи за цялостно управление на фотоволтаична инфраструктура притежават потенциал значително да оптимизират ефективността, гъвкавостта и отзивчивостта както на новоизградени системи, така и на такива в експлоатация чрез лесно и рентабилно надграждане с интелигентна функционалност. Т. нар. подривни (disruptive) технологии, плод на четвъртата индустриална революция, включително IIoT, изкуствен интелект, машинно самообучение, Big Data, т. нар. роботизация на процеси и т. н., се “вливат” в соларната енергетика, превръщайки самата нея в такава фундаментална технология. Проучванията сочат, че 80% от разходите във връзка с експлоатацията и поддръжката на PV активи са свързани с работната сила, а това води до логичния извод, че автоматизирането на критичните и спомагателните процеси може частично или дори изцяло да елиминира тези разходи.

Преди десетилетие например голяма част от ежегодните тестове на ключови компоненти на фотоволтаиците като стрингове се извършваха изцяло ръчно. Навлизането на въздушната термография в PV индустрията позволи мащабни инспекции на всички масиви в даден парк в рамките на един полет на безпилотен летателен апарат – тип коптер, или дрон. С помощта на специален интерфейс устройството може директно да изпраща събраната информация към цялостната платформа за мениджмънт на централата, елиминирайки нуждата както от човешка намеса, така и от водене на хартиена или “offline” електронна администрация. В резултат ефективността на такива дигитализирани мероприятия е с до 75% по-висока от тази на конвенционалните изпитвания.

Основна роля за оптимизация на мениджмънта на соларна инфраструктура имат интелигентните инструменти за прогнозен мониторинг и превантивна поддръжка. Част от цялостните решения за управление на PV активи, тези системи отчитат всички възможни фактори, за които системата може да събере емпирична информация посредством полеви технически средства, мрежова връзка и съответните комуникационни технологии. Чрез своевременен реактивен, но и проактивен подход към обслужването, могат да бъдат насрочвани различни мащабни и интензивни откъм продължителност и разходи мерки като почистване на соларните панели от запрашаване – не просто регулярно, а когато това реално би било необходимо и би повишило производителността.

Изграждането на виртуални цифрови двойници на физическите фотоволтаични съоръжения с помощта на сензори и IoT базирани устройства и технологии замества фрагментарния маниер в тяхното управление с единен консолидиран процес на мениджмънт. Той обхваща всички налични инструменти за мониторинг, инспекция, диагностика, поддръжка, контрол, настройка, планиране и автоматизирано изпълнение на необходимите дейности за безпроблемна, надеждна и високоефективна експлоатация. Подходящ е както за соларни системи, свързани с мрежата, така и за “off-grid” конфигурации, оборудвани или не със системи за съхранение на енергия.

За да са възможни адекватното събиране, обработване и анализ на големи обеми от информация за статуса и работата на PV оборудването, интелигентните платформи за управление комуникират в реално време с всички инвертори, контролери, електромери, измервателни уреди, дата логери и други критични подсистеми и спомагателни компоненти на фотоволтаичните инсталации. Защитената и автоматизирана обработка и съхранение на тези огромни масиви от данни в облачни сървъри например драстично подобрява сигурността на бизнес процесите. Значително по-високата честота на извличане на информация от полевите устройства пък многократно повишава точността на резултатите от прилаганите математически модели и алгоритми за изкуствен интелект и машинно самообучение при изготвянето на доклади, идентифицирането на тенденции и генерирането на информационни бази за прогнозна поддръжка и автоматизирано управление на соларните съоръжения.

Източник:
https://www.energy-review.bg/bg/menidzhmant-na-fotovoltaichni-centrali/2/1246/