Einleitung: Das „intelligente meteorologische Gehirn“ von Photovoltaik-Kraftwerken
Mit dem großflächigen Ausbau von Photovoltaik-Kraftwerken, der zunehmenden Komplexität der Betriebsabläufe und der Optimierung der Systeme stoßen die traditionellen, dezentralen und unabhängigen Wettersensoren an ihre Grenzen und genügen nicht mehr den Anforderungen moderner Kraftwerke hinsichtlich Datenkonsistenz, Systemzuverlässigkeit und intelligenter Entscheidungsfindung. Integrierte Wetterstationen sind daher unerlässlich. Sie stellen nicht einfach nur eine Ansammlung mehrerer Sensoren dar, sondern bilden durch integriertes Design, eine einheitliche Datenplattform und tiefgreifende Algorithmenintegration ein „intelligentes Wetterzentrum“ für die gesamte Kraftwerksüberwachung und -steuerung. Damit werden sie zur Kerninfrastruktur für die digitale und intelligente Transformation von Photovoltaik-Kraftwerken.
I. Kernkonzept: Von diskreten Daten zu konvergenter Intelligenz
Der zentrale Durchbruch der integrierten Wetterstation liegt in der Erreichung einer geschlossenen Schleife zur Optimierung des Systems „Wahrnehmung – Übertragung – Entscheidungsfindung“:
Physikalische Integration: Wichtige Sensoren wie die Sensoren für die gesamte Sonneneinstrahlung, die direkte und die gestreute Strahlung, die Temperatur der Komponentenrückwand, die Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit, die Windgeschwindigkeit und -richtung, den Luftdruck und den Niederschlag sind in einen robusten, aerodynamisch und thermodynamisch optimierten Turm integriert. Dadurch wird der durch die Anordnung an mehreren Standorten bedingte Fehler in der räumlichen Repräsentativität der Daten eliminiert. Alle meteorologischen Parameter stammen somit vom selben Punkt und zum selben Zeitpunkt und bilden die Grundlage für eine präzise Modellierung.
Datenfusion: Der integrierte Hochleistungsdatensammler synchronisiert, standardisiert und unterzieht Daten aus verschiedenen Quellen einer vorläufigen Qualitätskontrolle hinsichtlich der Zeit und lädt sie über ein einheitliches Kommunikationsprotokoll (z. B. 4G/5G, Glasfaser) in die Cloud oder ein lokales Rechenzentrum hoch, wodurch ein qualitativ hochwertiger und hochaktueller „meteorologischer Datenwürfel“ entsteht.
Intelligenter Kern: Durch die Integration von Edge-Computing-Funktionen können grundlegende Algorithmen direkt an der Station ausgeführt werden, wie z. B. die Echtzeitberechnung der planaren Bestrahlungsstärke (POA), der theoretischen Leistung von Photovoltaikmodulen, die Erkennung des Wetterstatus (sonnig/bewölkt/regnerisch) usw., wodurch eine sofortige Umwandlung von „Rohdaten“ in „verfügbare Informationen“ erreicht wird.
II. Systemzusammensetzung und technologische Innovation
1. Integriertes Sensorcluster
Strahlungsüberwachungsset: Es verwendet spektraloptimierte Vollband-Strahlungsmessgeräte der gleichen Klasse (z. B. ISO 9060:2018 Klasse A) und tageszeitgesteuerte Direktstrahlungsmessgeräte, um genaue und vergleichbare Strahlungsdaten zu gewährleisten. Einige fortschrittliche Modelle sind mit Ganzhimmelkameras ausgestattet, um die Bewegungsbahnen von Wolken in Echtzeit zu erfassen.
Multidimensionale Umwelterfassung: Hochpräzises Ultraschallanemometer und Windfahne (ohne bewegliche Teile und mit geringem Wartungsaufwand), Platin-Widerstandstemperatursensor, kapazitiver Feuchtigkeits- und Niederschlagssensor wurden alle im Design für Photovoltaik-Umgebungen (wie starke elektromagnetische Felder und hohe Staubbelastung) verstärkt.
Direkte Messung des Komponentenzustands: Die direkte Messung der Rückseitentemperatur repräsentativer Photovoltaikmodule ist die direkteste Grundlage für die Korrektur von Temperaturverlusten und die Bewertung der Wärmeableitungsbedingungen.
2. Intelligente Datenerfassungs- und Edge-Computing-Einheit
Es bietet Funktionen zur synchronen Mehrkanal-Datenerfassung, zur lokalen Speicherung großer Speicherkapazität und zur Wiederaufnahme nach einem Haltepunkt.
Es ist mit einem speziellen Algorithmusmodell für die Photovoltaikindustrie ausgestattet, das die theoretische Leistung und den Leistungsverhältnis-Benchmarkwert (PR) des Kraftwerks in Echtzeit berechnen und eine vorläufige Leistungsprognose sowie einen Alarm bei Störungen generieren kann.
3. Zuverlässiges Stromversorgungs- und Kommunikationsgarantiesystem
Die netzunabhängige Stromversorgungslösung „Photovoltaik + Energiespeicher“ wird eingesetzt, um einen unterbrechungsfreien Betrieb rund um die Uhr zu gewährleisten.
Unterstützung redundanter Dual-Link-Kommunikation zur Gewährleistung einer stabilen Datenübertragung bei schlechtem Wetter.
III. Kernanwendungsszenarien und Wertschöpfung
Der Datenfluss der integrierten Wetterstation ist tief in jedes Betriebsglied des Photovoltaik-Kraftwerks integriert und schafft so einen multidimensionalen Mehrwert:
Hochpräzise Vorhersage und Transaktionsoptimierung der Stromerzeugungskapazität
Unterstützung von Vorhersagen über mehrere Zeitskalen hinweg: Die bereitgestellten hochwertigen und konsistenten Daten bilden die Grundlage für die Lokalisierungskorrektur numerischer Wettervorhersagemodelle (NWP) und maschineller Lernmodelle. Sie können die Genauigkeit von Kurzfrist- (stündlich bis für den Folgetag) und Ultrakurzfristprognosen (0–4 Stunden) deutlich verbessern, die durch Vorhersageabweichungen verursachten Strafzahlungen für Netzbewertungen reduzieren und eine wichtige Entscheidungsgrundlage für den Spotmarkthandel im Stromsektor schaffen.
Beispiel: Nach der Installation einer integrierten Wetterstation in einem großen Bergkraftwerk in der Provinz Shanxi konnte die Genauigkeit der Vorhersage für den Folgetag auf über 93 % gesteigert und die jährlichen Bewertungskosten um mehr als eine Million Yuan gesenkt werden.
2. Gründliche Leistungsprüfung sowie präziser Betrieb und Wartung der Kraftwerke
Verfeinertes Leistungs-Benchmarking (PR-Analyse): Basierend auf den gemessenen POA-Bestrahlungs- und Backplane-Temperaturdaten können tägliche und monatliche PR-Wertberechnungen und Trendanalysen für die gesamte Station, jedes Sub-Array und jede Wechselrichtereinheit durchgeführt werden, wodurch Leistungsverluste, die durch Komponentendämpfung, Okklusion, Verschmutzung und elektrische Fehler verursacht werden, schnell identifiziert werden können.
Intelligente Betriebs- und Wartungsführung: Durch die Integration von Niederschlags-, Windgeschwindigkeits- und Staubablagerungsmodellen (mittels Strahlungsdämpfungsanalyse) wird dynamisch ein optimaler, wirtschaftlicher Reinigungsplan erstellt. Basierend auf Temperatur- und Windgeschwindigkeitsdaten werden die Wärmeabfuhr und der Betriebsmodus des Wechselrichters optimiert.
Frühwarnung und Diagnose von Fehlern: Echtzeitvergleich der Differenzen zwischen theoretischer und tatsächlicher Stromerzeugung sowie Frühwarnung vor Anomalien auf String-Ebene (wie z. B. Hotspots, Verdrahtungsfehler).
3. Anlagensicherheit und Risikomanagement
Intelligenter Schutz vor extremen Wetterereignissen: Echtzeitüberwachung von starken Winden (Auslösung des Anti-Wind-Modus des Trackers), Starkregen (Aktivierung des Entwässerungssystems), starkem Schneefall (Warnung vor Komponentenbelastungen), Gewittern (Vorbereitung von Blitzschutzmaßnahmen) usw., wodurch ein Wandel von „passiver Reaktion“ zu „aktiver Verteidigung“ erreicht wird.
Versicherungs- und Anlagenbewertung: Bereitstellung autoritativer, kontinuierlicher und unveränderlicher meteorologischer und umweltbezogener Aufzeichnungen, die glaubwürdige Datenbelege für Anlagentransaktionen von Kraftwerken, Versicherungsansprüche und die Bewertung von Katastrophenschäden liefern.
4. Unterstützung des effizienten Betriebs bifazialer Module und Trackingsysteme
Bei Kraftwerken, die bifaziale Module verwenden, kann die integrierte Wetterstation nicht nur die frontale Bestrahlung messen, sondern auch die Streustrahlung und die Bodenreflexion sind entscheidend für die Bewertung des rückseitigen Stromerzeugungsgewinns.
Die präzisesten Daten zur Sonnenposition und -einstrahlung für horizontale und schräge Einachsen-Nachführsysteme werden bereitgestellt, um eine dynamische Optimierung der Nachführwinkel zu erreichen und die Energieausbeute zu maximieren.
IV. Entwicklungstrends: Von Überwachungssystemen zum Kernstück digitaler Zwillinge in Kraftwerken
Zukünftig werden sich integrierte Wetterstationen hin zu einem höheren Grad an Intelligenz und Systemintegration weiterentwickeln:
1. Tiefe Integration von KI: Durch die Nutzung von On-Board-KI-Chips werden eine Wolkenbewegungsvorhersage auf Basis von Bilderkennung und Selbstlernen sowie eine Optimierung von Bestrahlungs- und Leistungsvorhersagemodellen auf Basis historischer Daten erreicht.
2. Schlüsselknoten des digitalen Zwillings: Als präzisester „Umweltsensor“ zwischen dem physischen Kraftwerk und dem digitalen virtuellen Kraftwerk sind Echtzeitdaten die zentrale Eingangsgröße für die Simulation, Ableitung und Optimierung des digitalen Zwillingsmodells und ermöglichen so die Strategieerprobung und -optimierung im virtuellen Raum.
3. Teilnahme an der Netzinteraktion: Als „Sensorterminal“ des aggregierten virtuellen Kraftwerks (VPP) ermöglicht es eine schnelle und zuverlässige Vorhersage der Regelleistung des Kraftwerks für das Netz und unterstützt Hilfsdienste wie Frequenzregelung und Lastspitzenkappung für das Netz.
Fazit: Nur durch präzise Wahrnehmung kann man mit dem Licht voranschreiten.
Der Einsatz integrierter Wetterstationen markiert den Beginn einer neuen Phase im Betrieb von Photovoltaik-Kraftwerken. Diese zeichnet sich durch „präzise, umfassende Datenerfassung, tiefgreifende Datenintegration und intelligente, kollaborative Entscheidungsfindung“ aus. Komplexe Prozesse werden vereinfacht, indem die komplexen meteorologischen Parameter in klare Anweisungen für einen sicheren, effizienten und intelligenten Kraftwerksbetrieb umgewandelt werden. Angesichts der heutigen Gleichwertigkeit der Photovoltaik-Energieerzeugung und des zunehmenden Wettbewerbs ist die Investition in ein solches „intelligentes meteorologisches System“ nicht mehr nur eine technische Option zur Steigerung der Stromerzeugungserlöse, sondern auch eine strategische Maßnahme zur Sicherung der Anlagen, zur Stärkung der Kernwettbewerbsfähigkeit von Kraftwerken und zur Vorbereitung auf die zukünftige Entwicklung des Energieinternets. Photovoltaik-Kraftwerke erhalten so die moderne Produktionskapazität, „den richtigen Zeitpunkt zu erkennen, Details zu beobachten und den Betrieb zu optimieren“, und können den Weg zur Nutzung von Lichtenergie nachhaltig und zukunftsorientiert beschreiten.
Weitere Informationen zu Wetterstationen finden Sie hier:
Bitte wenden Sie sich an Honde Technology Co., LTD.
WhatsApp: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Unternehmenswebsite:www.hondetechco.com
Veröffentlichungsdatum: 17. Dezember 2025