2025-09-12
I.Отраслевой фон и движущие силы спроса
На фоне ускорения глобального энергетического перехода ветроэнергетика, являясь основной чистой энергией, в 2023 году ее общая новая установленная мощность в мире достигла 98,8 ГВт (источник данных: Всемирный совет по ветроэнергетике, GWEC), а Китай двенадцать лет подряд сохранял за собой статус крупнейшего в мире рынка ветроэнергетики (источник данных: Национальное энергетическое управление). Однако эффективность работы ветропарков существенно зависит от метеорологических условий. По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), точные метеорологические данные могут повысить точность прогнозирования выработки электроэнергии ветропарками более чем на 15% и снизить эксплуатационные расходы примерно на 10%.
II.Основные сценарии применения метеорологических данных в ветропарках
1.Оптимизация выбора места и проектирования ветропарка
Потребность в данных: скорость и направление ветра, интенсивность турбулентности, температура, влажность и т.д. на высоте 10/50 метров.
Техническое применение: посредством моделирования долгосрочных метеорологических данных (≥1 год) оценивается плотность ветроэнергетических ресурсов (единица: Вт/м²), и выбираются районы с годовой эффективной скоростью ветра ≥6 м/с. В сочетании с топографическими данными (такими как шероховатость, уклон) оптимизируется расположение ветряных турбин, что позволяет уменьшить потери, вызванные эффектом спутного следа (по данным исследования NREL, потери от спутного следа могут составлять 5-20% от выработки электроэнергии).
2.Повышение эффективности на этапе эксплуатации
Мониторинг в режиме реального времени: внезапные изменения скорости ветра (например, ≥25 м/с) вызывают регулировку рысканья ветряной турбины или ее защитное отключение во избежание механической перегрузки. Анализ данных о температуре и влажности в режиме реального времени позволяет оптимизировать предупреждение об обледенении лопастей (согласно стандарту IEC 61400-2).
Прогнозирование выработки электроэнергии: на основе исторических метеорологических данных и моделей машинного обучения (например, LSTM) погрешность прогнозирования мощности на короткий срок (0-48 часов) составляет <10% (в соответствии со «Спецификациями технологии прогнозирования мощности ветроэнергетики» Национального энергетического управления).
3.Интеллектуальное техническое обслуживание и управление исправностью оборудования
Профилактическое обслуживание: предупреждение о высоком риске коррозии поверхности лопастей в условиях высокой влажности (относительная влажность >80%) позволяет заблаговременно провести антикоррозийную обработку. Совместный анализ данных о скорости ветра и вибрации позволяет выявить аномальный износ редуктора (в соответствии со стандартом вибрации ISO 10816).
Управление сроком службы активов: долгосрочные метеорологические данные (≥5 лет) поддерживают оценку усталостной нагрузки и продлевают расчетный срок службы ветряных турбин (с 20 лет до 25+ лет).
III. Интеллектуальное решение для метеорологического мониторинга от ООО Сиань Чжунмин Электрика
1.Преимущества продукта компании:
Использование технологии ультразвукового измерения скорости и направления ветра и применение внутренней автоматической компенсационной схемы делают датчик не требующим обслуживания, простым в установке, высокоточным и очень стабильным.
2.Датчик оснащен функцией токового выхода, что соответствует стандартному интерфейсу датчика скорости и направления ветра ветроэнергетической системы, и может быть напрямую подключен к ветряной турбине.
3.С учетом требований к интерфейсу ветряных турбин разработаны интерфейсы выхода частоты скорости ветра и выхода направления ветра в коде Грея, что расширяет рынок применения датчика в ветропарках.
4.Ключевые технологии
Функция автоматического подогрева при низких температурах: подогрев включается, когда температура ниже 4℃, и выключается, когда температура корпуса превышает 10℃, что предотвращает обледенение поверхности, которое может повлиять на измерение скорости и направления ветра.
5.Конструкция с амортизацией на корпусе для крепления дождемера устраняет ошибки измерения осадков, вызванные вибрацией датчика дождя.
6.Совместимость данных: поддержка передачи по нескольким протоколам, таким как Modbus, LoRa, 5G, для беспрепятственного подключения к системе SCADA ветропарка.
7.Разработана функция онлайн-обновления датчика, что упрощает техническое обслуживание и обновление на месте.
Температура: диапазон -40~123.8℃, разрешение 0.1℃, точность ±0.3℃
Влажность: диапазон 0~100% RH, разрешение 0.05% RH, точность ±3% RH
Направление ветра: диапазон 0-359.9º, разрешение 0.1º, точность ±1º
Скорость ветра: диапазон 0-60м/с, разрешение 0.05м/с, точность ±(0.5+0.03V)м/с
Давление воздуха: диапазон 10~1100мБар, разрешение 0.1мБар, точность ±0.5мБар
Осадки: диапазон 0~500мм, разрешение 0.01мм, точность ±3%
Фотографии установки и эксплуатации многоэлементных интеллектуальных метеорологических датчиков на крупных ветроэлектростанциях
IV. Отраслевые тенденции и перспективы на будущее
Политические движущие силы: В «Плане развития возобновляемой энергетики на 14-ю пятилетку» Китая четко обозначены требования к повышению уровня интеллектуализации ветропарков, а применение метеорологических данных включено в показатели оценки для получения субсидий.
Интеграция технологий: Интеграция метеорологических данных с цифровыми двойниками и алгоритмами ИИ способствует переходу ветропарков от «пассивного технического обслуживания» к «прогнозируемому техническому обслуживанию».
V. Заключение
ООО Сиань Чжунмин Электрика всегда стремилась предоставлять ветроэнергетической отрасли высокоточные и не требующие сложного обслуживания решения для метеорологического мониторинга. В будущем мы продолжим углублять сотрудничество с метеорологическими научно-исследовательскими институтами и разработчиками ветропарков, чтобы помочь в создании новой, «управляемой данными, интеллектуальной и эффективной» операционной системы для ветроэнергетики.
