Im Zuge der Entwicklung der Photovoltaik zu einer bedeutenden Energiequelle stellen ihre inhärente Intermittenz und Volatilität die größte Herausforderung für die Netzeinspeisung und die Rentabilität der Kraftwerke dar. Die zentrale Variable dieser Herausforderung sind die sich ständig verändernden Wolken am Himmel. Herkömmliche Wettervorhersagen und Strahlungsmessgeräte können die Entstehung, Auflösung und Bewegung von Wolken nur schwer minutengenau erfassen. Aus diesem Grund hat die Firma HONDE das hochpräzise Wolkenüberwachungssystem „Cloud Catcher“ speziell für Photovoltaik-Kraftwerke entwickelt. Durch die Echtzeit- und quantitative Erfassung der Wolkenbedingungen dient dieses System als zentrale Datenquelle zur Verbesserung der Genauigkeit von Kraftwerksleistungsprognosen, zur Optimierung der Betriebs- und Wartungsplanung und zur Maximierung der Stromerzeugungserlöse.
I. Kernwerte: Von „Schwankungen passiv ertragen“ zu „Veränderungen aktiv vorhersagen“
Wolken sind der Hauptgrund für starke Leistungsschwankungen in Photovoltaik-Kraftwerken (bekannt als „Wolkenschatteneffekt“). Das HONDE-Wolkenvolumenüberwachungssystem hat die zentrale Aufgabe, Kraftwerken entscheidende, ultrakurzfristige (5–30 Minuten) Vorhersagen zu ermöglichen, deren Nutzen sich auf drei Bereiche erstreckt: Stromerzeugung, Stromnetze und Markt.
1. Für das Kraftwerk selbst: Präzise Vorhersage plötzlicher Stromspitzen oder -abfälle, wodurch eine kritische Vorbereitungszeit für das Laden und Entladen des internen Energiespeichersystems sowie das Starten und Stoppen der Geräte ermöglicht wird, wodurch der Verschleiß der Geräte und die Stromerzeugungsverluste reduziert werden.
2. Für die Netzsteuerung: Bereitstellung hochpräziser, ultrakurzfristiger Stromerzeugungsprognosedaten, um dem Stromnetz zu helfen, die Leistung in Echtzeit auszugleichen, den durch Photovoltaikschwankungen verursachten Frequenzregelungsdruck zu verringern und die Kapazität des Stromnetzes zur Aufnahme und Gewährleistung der Sicherheit erneuerbarer Energien zu erhöhen.
3. Für den Strommarkt: Bei der Teilnahme am Spotmarkt oder am Markt für Systemdienstleistungen bedeuten genauere Prognosen weniger Strafzahlungen aufgrund von Prognoseverzerrungen und bessere Notierungsstrategien, was sich direkt in höheren Handelserträgen niederschlägt.
II. Technisches Prinzip: Das „allsehende Auge“ des Himmels
Der HONDE-Wolkenbedeckungsmonitor ist nicht nur ein meteorologisches Gerät, sondern ein Himmelsbildgebungssystem, das auf fortschrittlichen optischen und Bildanalysetechnologien basiert.
Panorama-Scanning mit zwei Ansichten: Das System besteht typischerweise aus einer Ganzhimmelkamera und einem Solartracker mit Fischaugenobjektiv. Die Ganzhimmelkamera erfasst kontinuierlich Wolkenbilder des gesamten Himmels in einem Winkel von 180°, während der Solartracker den Bereich um die Sonne präzise fokussiert, um dünne oder fragmentierte Wolken zu überwachen, die die Sicht behindern könnten.
Intelligenter Bilderkennungsalgorithmus: Ausgestattet mit dem von HONDE selbst entwickelten KI-Algorithmus führt er eine Echtzeitanalyse der aufgenommenen Himmelsbilder durch.
Wolkenquantifizierung: Genaue Berechnung des Gesamtvolumens der Wolken und der Dicke der Wolkenschicht (optische Dicke).
Vektorisierung der Wolkenbewegung: Durch kontinuierliche Bildanalyse werden Bewegungsgeschwindigkeit, Richtung und Trajektorie der Wolkenschicht berechnet.
Wolkenklassifizierung und -identifizierung: Man unterscheidet verschiedene Wolkentypen wie Kumuluswolken, Stratocumuluswolken und Zirruswolken. Ihre Lichtdurchlässigkeit und Bewegungsmuster variieren, und auch ihre Auswirkungen auf die Stromerzeugung sind unterschiedlich.
III. Anwendungsstrategien im gesamten Szenario von Photovoltaik-Kraftwerken
Der wichtigste Eingangsparameter für die ultrakurzfristige Leistungsprognose
Anwendung: Das System integriert Echtzeitdaten zur Wolkenbedeckung, Wolkengeschwindigkeit und Wolkenrichtung mit numerischen Wettervorhersagen, geografischen Koordinaten von Kraftwerken und Komponentenlayoutmodellen.
Ausgabe: Scrollen Sie, um das Sequenzdiagramm der Wolkenabschattung zu generieren, die das Kraftwerk in den nächsten 5 bis 30 Minuten erleben könnte, und vorhersagen Sie genau, wann welche Wolke welchen Teil der Anlage blockieren wird und wie stark die Leistung abnimmt.
Vorteil: Reduzierung des mittleren quadratischen Fehlers bei ultrakurzfristigen Vorhersagen um 30 bis 50 Prozent, wodurch wertvolle Vorlaufzeit für Entscheidungen zur Netzsteuerung gewonnen wird.
2. Optimierung des Betriebs, der Instandhaltung und des Anlagenmanagements von Großkraftwerken
Intelligente Inspektionsführung: Wenn erkannt wird, dass eine große Fläche dichter Wolken einen bestimmten Bereich des Kraftwerks über einen längeren Zeitraum bedecken wird, können automatisch Drohnen entsandt oder Personal zur Inspektion oder Reinigung in diesen Bereich geschickt werden. Dadurch wird die Nebensaison der Stromerzeugung optimal genutzt und die Effizienz von Betrieb und Wartung verbessert.
Unterstützung bei der Leistungsdiagnose: Bei klarem und wolkenlosem Wetter sollte das Kraftwerk seine theoretische Maximalleistung erbringen. Weicht die tatsächliche Leistung zu diesem Zeitpunkt vom theoretischen Wert ab, lassen sich wetterbedingte Störungen schnell beheben, Gerätefehler identifizieren und die Diagnoseeffizienz steigern.
3. Unterstützung des koordinierten Betriebs mehrerer Szenarien von „Photovoltaik +“
Synergieeffekte von Photovoltaik und Energiespeicherung: In Projekten mit kombinierter Photovoltaik und Energiespeicherung dient das System als „Auge“ für die intelligente Steuerung des Energiespeichersystems. Bei vorhergesagten Leistungsabfällen kann das Energiespeichersystem angewiesen werden, sich vorab zu entladen, um die Lücke zu schließen. Bei einem vorhergesagten plötzlichen Leistungsanstieg kann das Energiespeichersystem angewiesen werden, sich auf den Ladevorgang vorzubereiten, um Stromausfälle zu vermeiden und die Gesamtleistung des Kraftwerks zu glätten.
Multi-Energie-Komplementarität: In der integrierten Basis aus Wind-, Solar-, Wasserkraft und Speichern ist die genaue Vorhersage der Photovoltaik-Leistung ein wertvoller Input für den koordinierten und optimierten Dispatching-Algorithmus der Multi-Energie-Komplementarität.
IV. Technische Vorteile des HONDE-Systems
Hohe räumliche und zeitliche Auflösung: Die Abtastfrequenz kann mehrere Male pro Minute erreichen, und die räumliche Auflösung ermöglicht die Identifizierung kleiner Bereiche fragmentierter Wolken, wodurch die Fähigkeit gewährleistet wird, sich schnell ändernde Wolkenbedingungen zu erfassen.
Hohe Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Umweltbedingungen: Das Gerät verfügt über automatische Abtau-, Entkondensations- und Staubentfernungsfunktionen und eine Schutzart von IP65 oder höher, wodurch es sich für verschiedene raue Kraftwerksumgebungen wie Hochebenen, Wüsten und Küstengebiete eignet.
Offene Datenschnittstelle: Unterstützt Standardkommunikationsprotokolle (wie Modbus TCP, IEC 61850), und die Daten können nahtlos in das SCADA-System, die Leistungsprognoseplattform und das Energiespeichermanagementsystem des Kraftwerks integriert werden.
Edge-Computing-Funktionen: Einige Analysealgorithmen werden direkt auf dem Endgerät ausgeführt, wodurch die Abhängigkeit von Cloud-Rechenleistung verringert und die Reaktionsgeschwindigkeit sowie die Datensicherheit verbessert werden.
V. Empirischer Fall: Die Zähmung von „Wolkenschatten“ mithilfe von Daten
Ein 300-MW-Photovoltaikkraftwerk in Kalifornien, USA, liegt in einem Küstengebiet mit häufigen Wolken. Es leidet seit Langem unter dem Schattenwurf der Wolken, was zu erheblichen Abweichungen in der Leistungsprognose und häufigen Bußgeldern aufgrund von Problemen bei der Netzsteuerung führt. Nach der Implementierung des Wolkenvolumenüberwachungssystems HONDE und dessen Integration in das bestehende Prognosemodell:
Die Genauigkeit der ultrakurzfristigen Leistungsprognose des Kraftwerks im 15-Minuten-Takt wurde um 40 % verbessert.
Die Ausgaben für Netzhilfsdienstleistungen aufgrund von Prognoseabweichungen sanken im Vergleich zum Vorquartal um 60 %.
Durch die Optimierung der Betriebsstrategie von Energiespeichern auf Basis von Vorhersagedaten konnte der durchschnittliche tägliche Erlös aus Lade- und Entladezyklen der Energiespeicher um etwa 15 % gesteigert werden.
Der Betriebsleiter des Kraftwerks erklärte: „Früher war die Wolke unser ‚Feind‘, der uns unvorbereitet traf.“ Dank des HONDE-Systems können wir nun die Zugbahn der Wolke „sehen“. Sie ist zu einer „Variablen“ geworden, auf die wir uns vorbereiten und mit der wir im Voraus umgehen können. Das hat unseren Betriebsablauf grundlegend verändert.“
Abschluss
Mit dem stetig steigenden Anteil von Photovoltaikstrom am globalen Stromnetz hat sich das Management von Stromschwankungen von einem Problem einzelner Kraftwerke zu einer systemweiten Herausforderung entwickelt. Das Wolkenvolumen-Überwachungssystem „Cloud Catcher“ von HONDE ist genau die innovative Technologie, die diese Herausforderung meistert. Es ermöglicht Photovoltaikkraftwerken wertvolle Voraussicht, indem es die schwer fassbaren Wolkenverhältnisse in quantifizierbare, nachvollziehbare und vorhersagbare hochdimensionale Datenströme umwandelt. Dies steigert nicht nur die Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit einzelner Kraftwerke erheblich, sondern schafft auch eine entscheidende und stabile Grundlage für den Aufbau eines neuen Stromnetzes mit einem hohen Anteil erneuerbarer Energien. Von der Atacama-Wüste in Chile bis zur Gobi-Wüste in Qinghai, China, nutzt HONDE seine präzisen Fähigkeiten zur Himmelsbeobachtung, um Photovoltaikkraftwerken weltweit zu helfen, Wolken zu durchdringen und so eine stabilere, effizientere und wertvollere Ökostromerzeugung zu erzielen.
Über HONDE: Als Innovationsführer im Bereich intelligenter Energie und präziser Umweltüberwachung bietet HONDE der Branche der erneuerbaren Energien eine umfassende Lösung – von der Ressourcenbewertung und präzisen Datenerfassung bis hin zu intelligentem Betrieb und Wartung – durch die Integration interdisziplinärer Technologien. Wir sind überzeugt, dass ein tieferes Verständnis und die Vorhersage natürlicher Kräfte der Schlüssel für eine nachhaltige Energiezukunft der Menschheit sind.
Weitere Informationen zu Wettersensoren erhalten Sie bei Honde Technology Co., LTD.
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Veröffentlichungsdatum: 16. Dezember 2025