كنفرانس بين المللی مهندسی صنايع و سيستم ها

صفحه اصلی / دوازدهمین كنفرانس بين المللی مهندسی صنايع و سيستم ها

نگهداری و تعمیرات پیشبینانه نیروگاههای خورشیدی با استفاده از دوقلوی دیجیتال در اقلیم فوق خشک

نویسندگان :

یاسر نجفی مهر¹ لیلی محمدی²

1- دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال 2- دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال

کلمات کلیدی :

دوقلوی دیجیتال،نگهداری و تعمیرات پیشبینانه،نیروگاه خورشیدی،اقلیم فوق خشک،اینترنت اشیا،هوش مصنوعی،مطالعه موردی شبیهسازیشده

چکیده :

نیروگاههای خورشیدی واقع در اقلیمهای فوق خشک با چالشهای عملیاتی متعددی از جمله نشست گردوغبار، تنشهای حرارتی، نوسان شدید دمای روز و شب، محدودیت منابع آب برای شستوشو و افزایش احتمال بروز خرابیهای تدریجی در تجهیزات مواجهاند. این شرایط سبب افت بازده تولید، افزایش نرخ توقفهای ناخواسته و رشد هزینههای نگهداری و تعمیرات میشود. در این مقاله، یک چارچوب دوقلوی دیجیتال برای نگهداری و تعمیرات پیشبینانه نیروگاههای خورشیدی در اقلیم فوق خشک ارائه میشود که دادههای فیزیکی، محیطی و بهرهبرداری را با مدلهای فیزیکی، دادهمحور و هیبریدی ترکیب میکند. در چارچوب پیشنهادی، دادههای سنسوری و تصویربرداری حرارتی برای پایش وضعیت پنلها، اینورترها و تجهیزات جانبی بهکار گرفته شده و الگوریتمهای یادگیری ماشین برای تشخیص خطا، برآورد افت عملکرد و پیشبینی زمان مناسب اقدامات تعمیراتی و نظافتی استفاده میشوند. همچنین، نقش دوقلوی دیجیتال در بهینهسازی تصمیمهای بهرهبرداری، افزایش تابآوری شبکه و کاهش ریسک خرابی در شرایط آبوهوایی سخت بررسی شده است. بهمنظور اعتبارسنجی کمّی چارچوب پیشنهادی، در این نسخه یک مطالعه موردی شبیهسازیشده برای یک نیروگاه 10 مگاواتی در اقلیم فوق خشک یزد (بر پایه دادههای اقلیمی واقعی این منطقه) طراحی شده و نتایج آن از سه منظر تشخیص خطا، پیشبینی افت عملکرد و مقایسه کمّی با راهبردهای نگهداری اصلاحی و پیشگیرانه سنتی گزارش شده است. نتایج نشان میدهد چارچوب پیشنهادی میتواند دقت طبقهبندی خطا در حدود 93 درصد و امتیاز F1 ماکرو در حدود 91 درصد ایجاد کند و در مقایسه با رویکرد اصلاحی سنتی، توقفهای ناخواسته را تا حدود 63 درصد، افت انرژی سالانه را تا حدود 65 درصد و مصرف آب شستوشو را تا حدود 34 درصد کاهش دهد. این رویکرد بهویژه برای مناطق خشک و فوق خشک، مانند مشهد و یزد، یک راهکار مؤثر برای افزایش قابلیت اطمینان و کاهش هزینه چرخه عمر تجهیزات محسوب میشود.