Ερευνητές στην Κίνα ανέπτυξαν μια νέα τεχνική εντοπισμένης παρακολούθησης συσσώρευσης σκόνης για κατανεμημένες φωτοβολταϊκές συστοιχίες, η οποία βασίζεται αποκλειστικά σε υπάρχον υλικό μετατροπέα, εξαλείφοντας την ανάγκη για πρόσθετες συσκευές ή σύνδεση στο διαδίκτυο.
Μέθοδος παρακολούθησης της σκόνης
«Για κατανεμημένα φωτοβολταϊκά συστήματα με σχετικά μέτρια έσοδα από την παραγωγή ενέργειας, η εξάρτηση από επιπλέον συσκευές ή εξωτερικές υπηρεσίες αναπόφευκτα αυξάνει την αρχική επένδυση και παρατείνει τις περιόδους αποπληρωμής», εξήγησε η ομάδα. «Επιπλέον, αυτές οι μέθοδοι συχνά περιλαμβάνουν πολύπλοκες διαδικασίες που είναι δύσκολο να εφαρμοστούν από μη ειδικούς. Για να αντιμετωπιστεί η ανάγκη για οικονομικά αποδοτική και πρακτική παρακολούθηση της σκόνης, αυτή η μελέτη προτείνει μια προσέγγιση εντοπισμένης παρακολούθησης».
Η νέα μέθοδος αξιοποιεί τη λειτουργία πολλαπλών πάνελ εντός της ίδιας τοπικής περιοχής, επιτρέποντας στο σύστημα να διακρίνει με συνέπεια τις καταστάσεις συσσώρευσης σκόνης με βάση τα λειτουργικά δεδομένα. Σε αυτήν τη ρύθμιση, οι μετατροπείς συλλέγουν και διαλέγουν σχετικά δεδομένα, τα οποία στη συνέχεια συμπιέζονται χρησιμοποιώντας ένα βελτιωμένο σχήμα διαφορικής κωδικοποίησης (DE) που εφαρμόζεται στην τάση, το ρεύμα και τη διάρκειά τους.
Ένα μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης με πύλες επαναλαμβανόμενης μονάδας (GRU) στη συνέχεια εξάγει χαρακτηριστικά και αναγνωρίζει μοτίβα, ενώ ένας ημι-εποπτευόμενος αλγόριθμος K-means ομαδοποιεί τα δεδομένα σε καθαρές και βρώμικες συστάδες χρησιμοποιώντας παραδείγματα με ετικέτες. Τα καθημερινά αποτελέσματα συγκεντρώνονται στατιστικά και όταν εμφανίζονται συνεπή μοτίβα, το σύστημα εκδίδει μια προειδοποίηση. Τα δεδομένα που συλλέγονται πριν και μετά από κάθε λειτουργία καθαρισμού αντιμετωπίζονται ως νέες επισημασμένες περιπτώσεις, ενημερώνοντας το σύνολο δειγμάτων για μελλοντική παρακολούθηση.
Αξιολόγηση του συστήματος
Για την αξιολόγηση του συστήματος, οι ερευνητές εξέτασαν τρεις ομάδες φωτοβολταϊκών συστοιχιών: Ομάδα 1 με πάνελ πολυκρυσταλλικού πυριτίου 230 W, επτά έτη λειτουργίας, τοπολογία 1×13 και συνολική χωρητικότητα 2,9 kW· Ομάδα 2 με πάνελ πολυκρυσταλλικού πυριτίου 275 W, οκτώ έτη λειτουργίας, τοπολογία 2×9 και συνολική χωρητικότητα 4,9 kW· και Ομάδα 3 με πάνελ μονοκρυσταλλικού πυριτίου 135 W, δύο έτη λειτουργίας, τοπολογία 2×6 και συνολική χωρητικότητα 1,6 kW.
Όλοι οι μετατροπείς ήταν τριφασικοί τύπου πλήρους γέφυρας με ονομαστική ισχύ 10 kW. Τα δεδομένα συλλέχθηκαν σε διάστημα 12 ημερών υπό ηλιόλουστες, συννεφιασμένες και συννεφιασμένες συνθήκες, με κάθε ομάδα φωτοβολταϊκών να ελέγχεται υπό τέσσερα διαφορετικά σενάρια κάλυψης σκόνης που προσομοιώθηκαν χρησιμοποιώντας πλαστικές μεμβράνες με διαπερατότητα 85%, 72% και 61%. Από τα 302.400 σημεία δεδομένων που συλλέχθηκαν, τα 4.139 διατηρήθηκαν μετά τον έλεγχο, με τα 3.139 να χρησιμοποιούνται για εκπαίδευση και τα 1.000 να διατηρούνται για δοκιμές.
Το σύστημα επέδειξε ακρίβεια 96,5%, ελαφρώς χαμηλότερη από την ακρίβεια 98% των προσεγγίσεων αναφοράς συνεργασίας cloud-edge.
«Η προτεινόμενη προσέγγιση επιτυγχάνει χαμηλό κόστος, χαμηλή λειτουργική πολυπλοκότητα και υψηλή ακρίβεια στην παρακολούθηση της συσσώρευσης σκόνης, μειώνοντας έτσι τα έξοδα συντήρησης και διαχείρισης για τα κατανεμημένα φωτοβολταϊκά συστήματα και βελτιώνοντας την κερδοφορία των ιδιοκτητών», κατέληξε η ομάδα.
Η νέα προσέγγιση περιγράφηκε στο «Localized dust accumulation monitoring for distributed fotovoltaic arrays», που δημοσιεύτηκε στο Solar Energy. Η ερευνητική ομάδα αποτελούνταν από επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας Shandong της Κίνας και το Πανεπιστήμιο Shandong.
