Giperspektral masofaviy zondlash asosida fotovoltaik panel chang monitoringi

Benban quyosh elektr stansiyasi Misrning Asvan gubernatorligining Benban mintaqasida, Qohiradan taxminan 650 kilometr janubda va Asvandan 40 kilometr shimoli-g'arbda cho'l hududida joylashgan. Umumiy quvvati 1650 megavatt bo'lgan bu Misrning birinchi yirik fotoelektr stansiyasi va hozirda dunyodagi to'rtinchi eng yirik quyosh elektr stansiyasi hisoblanadi. Qurilish 2018-yil fevral oyida boshlangan va 2019-yil noyabr oyida yakunlangan. Stansiya 37,2 kvadrat kilometr maydonni egallaydi va 4 milliard AQSh dollariga baholangan.

Loyihaga kirish

Cho'l mintaqasida joylashgan ushbu elektr energiyasi ishlab chiqarish loyihasi doimiy ravishda qum bo'ronlari bilan qiynaladi. Fotovoltaik modullar yuzasida chang osongina to'planadi. Bu chang nafaqat quyosh nurini to'sib qo'yadi, oynaning o'tkazuvchanligini kamaytiradi va hujayralarga yetib boradigan quyosh nurlanishi miqdorini kamaytiradi, balki issiqlik uzatish jarayonini ham o'zgartiradi. Chang quyosh nurlanishini yutadi va uni o'z issiqligiga aylantiradi, shu bilan birga fotovoltaik modulning qopqoq oynasidan issiqlik tarqalishiga to'sqinlik qiladi. Xulosa qilib aytganda, chang fotovoltaik elektr stantsiyalarining ishlash koeffitsientiga ta'sir qiluvchi asosiy muammolardan biridir. Bu asosan quyidagi jihatlarda aks etadi:

1. Changning quyosh nurlanishiga ta'siri

△ 1-rasm. Chang darajasining ortishi fotovoltaik panellardan diffuz aks ettirishga olib keladi.

Shisha yuzalaridagi chang nafaqat quyosh nurlanishining o'tkazuvchanligiga sezilarli darajada ta'sir qiladi, balki quyosh nurlanishining fotovoltaik modullarga yetib borishi natijasida sezilarli darajada diffuz aks etishiga olib keladi va modullarning aks ettirish qobiliyatini oshiradi. Eksperimental o'lchovlar shuni ko'rsatadiki, shisha yuzalarida to'plangan chang quyosh nurlanishining 5%-30% gacha yo'qotilishiga olib kelishi mumkin.

2. Changning kalsifikatsiyasi va cho'kishining yorug'lik o'tkazuvchanligiga ta'siri

Chang tarkibida ko'p miqdorda kaltsiy va magniy oksidlari mavjud. Fotovoltaik modullar yuzasidagi chang yomg'ir suvi bilan aloqa qilganda, oz miqdordagi kaltsiy va magniy ionlari yomg'ir suvida eriydi va fotovoltaik modullarning shisha yuzasiga qayta yopishadi, bu esa kaltsiy va magniy shkalasi qalin va qattiq qatlamini hosil qiladi. Shakl hosil bo'lgandan so'ng, uni olib tashlash oson emas va fotovoltaik modullarning energiya ishlab chiqarish samaradorligiga jiddiy ta'sir qiladi. Og'ir holatlarda, bu hatto ba'zi fotovoltaik elementlarida issiq nuqtalar kabi muammolarga olib kelishi mumkin.

• Changning fotovoltaik modullarning haroratiga ta'siri

Temperlangan shisha yuzasiga yopishgan chang quyosh nurlanishining bir qismini yutib, uni issiqlik energiyasiga aylantirishi mumkin, shu bilan fotovoltaik modullarning ish haroratini oshiradi, issiqlik tarqalishiga ta'sir qiladi va fotovoltaik modullarning issiqlik-harorat ta'sirini yanada kuchaytiradi, shu bilan fotovoltaik energiya ishlab chiqarish samaradorligiga ta'sir qiladi.

Shuning uchun, fotovoltaik tizimlarni ishlatish va texnik xizmat ko'rsatish jarayonida fotovoltaik sirtdagi changning fotovoltaik energiya ishlab chiqarishga ta'siriga alohida e'tibor qaratish kerak. Fotovoltaik modullar yuzasini toza saqlash va elektr stantsiyasining samarali ishlashini ta'minlash uchun o'z vaqtida tozalash zarur.

Fotovoltaik modullardagi chang monitoringi muammosini hal qilish uchun biz 2024-yil 1-yanvarda nishon maydonini tasvirga olish uchun XIGUANG-003 giperspektral sun'iy yo'ldoshidan foydalandik. Olingan tasvir 10 metrlik yer o'lchamlari va 150 spektral diapazonga ega edi. Biz fotovoltaik panel maydonlarini aniqladik va ajratib oldik hamda aks ettirish qobiliyatiga asoslanib chang qoplamini baholadik.

△ 2-rasm. Cho'lda fotovoltaik elektr stansiyasining sxematik diagrammasi

△ 3-rasm. Fotovoltaik panellarni muntazam tozalash

△4-rasm. Benban fotovoltaik elektr stansiyasining joylashuvi

△5-rasm. Tadqiqot maydonining sintezdan keyingi giperspektral haqiqiy rangli tasviri

Yuqori aniqlikdagi giperspektral ma'lumotlarni olish uchun yuqori aniqlikdagi panxromatik ma'lumotlarni giperspektral ma'lumotlar bilan birlashtiramiz va keyin sirt aks ettirish ma'lumotlarini olish uchun radiometrik kalibrlash va atmosfera tuzatishini amalga oshiramiz, shu bilan fotovoltaik panel sohasidagi har bir diapazonning aks ettirishini tahlil qilamiz.

△ 6-rasm Benban fotoelektr stansiyasi yaqinidagi diqqatga sazovor joylar yorliqlari

△ 7-rasm. Benban fotoelektr stansiyasi yaqinidagi yer usti xususiyatlarining aks ettirishi (aks ettirish qiymatlari 1000 marta kattalashtirilgan)

6 va 7-rasmlarda ko'rsatilganidek, fotovoltaik panellar, markazlashtirilgan sug'oriladigan qishloq xo'jaligi yerlari va boshqa yer yuzalarining namunalari belgilandi. Ko'rinib turibdiki, ushbu uch turdagi yer xususiyatlarining aks ettirish egri chiziqlari sezilarli farqlarni ko'rsatadi. Cho'l sirtlarining aks ettirish koeffitsienti barcha to'lqin uzunliklarida yuqori, qishloq xo'jaligi yerlarining aks ettirish koeffitsienti esa 450-560 nm diapazonida fotovoltaik panellarnikidan yuqori va keyin kamayadi. Shuning uchun, aks ettirishdagi ushbu farqlarga asoslanib, yer xususiyatlarini tasniflash uchun mashina o'rganish usullaridan foydalanish mumkin.

△8-rasm. 2023-yilda tadqiqot hududining shamol atirgullari diagrammasi

Shuningdek, biz 2023-yilda tadqiqot hududi uchun kunlik shamol yo'nalishi ma'lumotlarini oldik va 8-rasmda ko'rsatilgandek, chang to'planishining fazoviy taqsimlanishini tekshirish uchun shamol atirgullari diagrammasini yaratish uchun shamol yo'nalishi chastotasini hisobladik. Tadqiqot hududidagi asosiy shamol yo'nalishlari shimoli-g'arbiy va shimoli-shimoli-g'arbiydir. Biz 10-rasmda chang qoplash xaritasida asosiy shamol yo'nalishlarini belgiladik.

*Ma'lumot manbai: Butunjahon energiya resurslarini bashorat qilish

△ 9-rasm. Turli darajadagi chang to'planishiga ega fotovoltaik panellarning aks ettirish qobiliyatidagi farqlar

10-rasm. 2024-yil 1-yanvardagi tadqiqot hududining chang qoplami xaritasi

Fotovoltaik panellarning aks ettirish qobiliyatidagi farqlarga asoslanib, biz chang qoplash xaritasini yaratdik. Keyin biz 9-rasmda ko'rsatilgandek, bu aks ettirish farqlarini tekshirish uchun ikkita mintaqani, shimoli-g'arbiy va janubi-sharqiyni tanladik. Chang qoplash darajasi yuqori bo'lgan fotovoltaik panellar aks ettirish qobiliyatining sezilarli darajada oshganligini ko'rsatdi. Bundan tashqari, chang qoplashning fazoviy taqsimoti shimoli-g'arbdan janubi-sharqqa pasayish tendentsiyasiga amal qildi, bu asosan shamol yo'nalishiga to'g'ri keladi. Haqiqiy sharoitlarga fotovoltaik panellarning burchagidagi o'zgarishlar yoki turli rayonlashtirish naqshlari ta'sir qilishi mumkin bo'lsa-da, ushbu xarita chang to'planishining nisbatan intuitiv umumiy ko'rinishini beradi.

Ko'p sahnali ma'lumotlarni olgandan so'ng, vaqt qatorlari ma'lumotlari orqali chang to'planish naqshlarini yanada tahlil qilish, meteorologik ma'lumotlarni birlashtirish orqali chang qoplanishini bashorat qilish, keyingi tozalash vaqtini aniq baholash va energiya ishlab chiqarish statistikasini birlashtirish orqali tegishli tozalash sikllarini hisoblash, shu bilan tozalash ishlarini oldindan oqilona rejalashtirish, ishlab chiqarish samaradorligini oshirish va tozalash xarajatlarini kamaytirish mumkin. Shu bilan birga, aks ettirish va chang qoplanishining haqiqiy miqdoriy ko'rsatkichlari o'rtasidagi bog'liqlikni tahlil qilish uchun yer usti tajribalarini birlashtirish, chang qoplanishini monitoring qilishning aniqligini yanada oshirish mumkin.