Недорогой метод мониторинга пыли на солнечных батареях на крыше с использованием инвертора

Аккумуляторная батарея Challenger EVG6-225

Исследователи из Китая разработали метод мониторинга запылённости, который использует только аппаратные ресурсы инверторов и не требует дополнительных датчиков или метеорологических данных. Испытания на реальных фотоэлектрических установках на крышах показали точность более 96 %.

Исследователи из Китая разработали новый метод локального мониторинга накопления пыли в распределённых фотоэлектрических системах, который использует только существующее инверторное оборудование и не требует дополнительных устройств или подключения к интернету.

«Для распределённых фотоэлектрических систем с относительно скромными доходами от выработки электроэнергии использование дополнительных устройств или внешних сервисов неизбежно увеличивает первоначальные инвестиции и продлевает срок окупаемости, — пояснила команда. — Более того, эти методы часто предполагают сложные процедуры, которые трудно реализовать неспециалистам. Чтобы решить проблему экономичного и практичного мониторинга запылённости, в этом исследовании предлагается локальный подход к мониторингу».

Новый метод основан на работе нескольких панелей в одной локальной зоне, что позволяет системе последовательно определять степень накопления пыли на основе эксплуатационных данных. В этой системе инверторы собирают и фильтруют соответствующие данные, которые затем сжимаются с помощью усовершенствованной схемы дифференциального кодирования (DE), применяемой к напряжению, силе тока и их продолжительности.

Модель искусственного интеллекта с управляемым рекуррентным блоком (GRU) извлекает признаки и выявляет закономерности, а алгоритм K-средних с частичным привлечением учителя группирует данные в чистые и грязные кластеры с помощью размеченных примеров. Ежедневные результаты обобщаются статистически, и при выявлении устойчивых закономерностей система выдает предупреждение. Данные, собранные до и после каждой операции очистки, рассматриваются как новые размеченные экземпляры, что позволяет обновлять набор данных для последующего мониторинга.

Чтобы оценить систему, исследователи протестировали три группы фотоэлектрических матриц: Группа 1 с панелями из поликристаллического кремния мощностью 230 Вт, семь лет эксплуатации, топология 1 × 13 и общая мощность 2,9 кВт; Группа 2 с панелями из поликристаллического кремния мощностью 275 Вт, восемь лет эксплуатации, топология 2 × 9 и общая мощность 4,9 кВт; и группа 3 с панелями из монокристаллического кремния мощностью 135 Вт, два года эксплуатации, топология 2 × 6 и общая мощность 1,6 кВт.

Все инверторы были трёхфазными мостовыми с номинальной мощностью 10 кВт. Данные собирались в течение 12 дней в солнечную, облачную и пасмурную погоду. Каждая группа фотоэлектрических элементов тестировалась в четырёх различных сценариях запылённости, смоделированных с помощью пластиковых плёнок с коэффициентом пропускания 85 %, 72 % и 61 %. Из 302 400 собранных данных после проверки было отобрано 4139, из которых 3139 использовались для обучения, а 1000 — для тестирования.

Система продемонстрировала точность 96,5 %, что немного ниже точности в 98 %, характерной для эталонных облачных и периферийных совместных подходов.

«Предложенный подход обеспечивает низкую стоимость, простоту эксплуатации и высокую точность мониторинга накопления пыли, тем самым снижая расходы на техническое обслуживание и управление распределёнными фотоэлектрическими системами и повышая рентабельность для владельцев», — заключила команда.

Новый подход был описан в статье «Локальный мониторинг накопления пыли в распределённых фотоэлектрических массивах», опубликованной в Solar Energy. В исследовательскую группу вошли учёные из китайского Шаньдунского университета науки и технологий и Шаньдунского университета.