كيفية إجراء تحليل تكلفة وحدات مراقبة الطاقة الكهروضوئية؟ أولًا، حدد مستوى المراقبة (مستوى النظام/مستوى السلسلة/مستوى الوحدة)، ثم قسّم التكاليف إلى خمسة أجزاء: وحدة جمع البيانات، وأجهزة الاستشعار والعدادات، والاتصالات، وأجور التوصيلات، واشتراك البرامج.
احسب الميزانية الإجمالية بناءً على حجم محطة الطاقة.
أولًا: حدد مستوى المراقبة، ثم احسب التكلفة
- مستوى النظام: عداد بوابة واحد + بوابة اتصال لقياس إجمالي الطاقة المولدة.
- RS485 Modbus: اتصال سلكي محلي بأجهزة الاستشعار، مستقر، بدون رسوم شريحة SIM، متوافق مع المعدات الصناعية، ولكنه يتطلب كابلات وحماية من زيادة التيار، مناسب لشبكات أجهزة الاستشعار القريبة (المصدر: JW-IoT).
- LoRaWAN: اتصال لاسلكي منخفض الطاقة، يغطي نقاط القياس الموزعة، بدون كابلات تقريبًا، مناسب لعقد محطات الطاقة الأرضية واسعة النطاق الموزعة، ولكنه يتطلب بوابة وتقييمًا للتغطية.
- الجيل الرابع الخلوي: محطات الطاقة البعيدة تتصل مباشرة بالسحابة، لا حاجة لكابلات بيانات في الموقع، ولكنها تتطلب شريحة SIM ورسوم بيانات، مناسبة للمواقع البعيدة (المصدر: JW-IoT).
- أكثر بنية هجينة استقرارًا: RS485 على مستوى جهاز الاستشعار + LoRaWAN في الموقع + اتصال خلفي سحابي بشبكة الجيل الرابع، يوازن بين الموثوقية والمرونة والاتصال عن بُعد.
- الخزانة + التركيب المرجع: ١٠ كيلوواط سكني: حوالي ١٢٠٦ يورو (محول تيار ٦٠، كابل ٣٦، مسجل ٤٥٠، بوابة خلوية ٣٨٠، أجور عمالة ٢٨٠)، ١٠٠ كيلوواط تجاري: حوالي ٥٤٠٠ يورو، ١ ميغاواط أرضي: حوالي ٢٨٩٤٠ يورو (يشمل الألياف الضوئية ونظام التحكم الإشرافي وجمع البيانات SCADA) (المصدر: SurgePV Cabling).
V. اشتراك البرامج والتكلفة الإجمالية- برامج المراقبة: أقل من 100 كيلوواط: من 0 إلى 100 دولار أمريكي تقريبًا سنويًا (مشمولة مع الأجهزة)، من 100 كيلوواط إلى 1 ميغاواط: من 500 إلى 2000 دولار أمريكي تقريبًا سنويًا، بيانات تفصيلية بجودة المرافق: حوالي 50,000 دولار أمريكي سنويًا (المصدر: SurgePV).
- منصة سحابية منخفضة التكلفة: خطة SOLARMAN المجانية كافية، والخطة المميزة حوالي 200 دولار أمريكي سنويًا، وAlsoEnergy PowerTrack حوالي 500 دولار أمريكي فأكثر سنويًا.
- يحدد مستوى المراقبة الحد الأدنى للتكاليف؛ تشكل أجهزة الاستشعار وجمع البيانات الجزء الأكبر من التكاليف.
تُعد الكابلات والعمالة واشتراكات البرامج تكاليف خفية، ويجب حسابها معًا.
حل منخفض التكلفة مطور ذاتيًا: مسجل البيانات ESP32 فائق التوفير للطاقة يكلف حوالي 30 دولارًا كنديًا (يشمل ESP32، ومستشعر التيار، ومستشعر الضوء، ومستشعر الجهد، ووحدة التخزين)، مع انخفاض الاستهلاك الذاتي إلى 64 واط/ساعة سنويًا (المصدر: ورقة بحثية من Semantic Scholar).
مثال على التكلفة الإجمالية لوحدة واحدة: عاكس مزود بنظام مراقبة مدمج: 0 دولار كندي؛ معدات مراقبة مستقلة: 2000-5000 دولار كندي؛ مراقبة على مستوى السلسلة: 100-200 دولار كندي/قناة، مراقبة محطة طاقة بقدرة 1 ميغاواط: عدة آلاف من اليوانات الصينية (المصدر: مارتن سولار).
تُنتج محطة طاقة بقدرة 1 ميغاواط ما يقارب 120,000-150,000 يورو سنويًا، وتمثل كابلات المراقبة ما يقارب 20%-25% من الإيرادات السنوية، مما يجعلها استثمارًا مقبولًا (المصدر: سيرج بي في).
سادسًا: توصيات الشراءحدد مستوى المراقبة خلال مرحلة التصميم: يُفضل أن يكون مستوى المراقبة على مستوى السلسلة للمحطات بقدرة 50-500 كيلوواط؛ أما للمحطات التي تزيد قدرتها عن 500 كيلوواط، فيلزم دمج نظام SCADA لتجنب صعوبات التحديث بعد التركيب.
اختر منصة سحابية متوافقة مع علامات تجارية متعددة ومستقلة عن الأجهزة لتجنب التقيد بعلامة تجارية واحدة وتقليل تكاليف الصيانة (المصدر: سيرج بي في).
استخدم معايير تسعير موحدة: حدد بوضوح أجهزة جمع البيانات، وعدادات الكهرباء، وأجهزة قياس الإشعاع، ووسائل الاتصال، واشتراكات البرامج؛ استفسر عن كل مكون على حدة وعن المجموعات الكاملة بشكل منفصل، ثم اجمعها معًا وأرسلها إلى الشركة المصنعة.
اختر وسيلة الاتصال بناءً على موقع الجهاز: استخدم RS485 للمواقع القريبة، وLoRaWAN للمواقع الموزعة، و4G للمواقع البعيدة؛ يوفر التصميم الهجين أعلى مستوى من الموثوقية.
خصص ميزانية كافية للكابلات والعمالة، وأضف حماية من زيادة التيار. يجب تجهيز أنظمة RS485 الخارجية بأجهزة حماية من زيادة التيار؛
لا تقم بدفن الأسلاك لتوفير تكاليف الكابلات.الاتجاهات والملخص
ساهم الانتشار الواسع لتقنيات الحوسبة السحابية والذكاء الاصطناعي في الكشف عن الأعطال، مما رفع دقة تصنيفها إلى 93%، وحوّل عملية المراقبة من مجرد عرض البيانات إلى صيانة تنبؤية (المصدر: SurgePV).
وتُسهّل التقنيات منخفضة التكلفة والمطورة ذاتيًا (مثل ESP32) ومنصات الحوسبة السحابية سهلة الاستخدام (مثل النسخة المجانية من SOLARMAN) عملية مراقبة محطات الطاقة الصغيرة.
توفر مراقبة سلسلة الخلايا قيمة تشخيصية تصل إلى 90% بتكلفة تتراوح بين 0.02 و0.04 دولار أمريكي لكل واط ذروة، مما يجعلها الخيار الأمثل من حيث فعالية التكلفة في المشاريع التجارية.
بالنسبة للمشترين، يكمن مفتاح تحليل تكلفة مراقبة أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية في تحديد تسلسل التكاليف أولًا، ثم تقسيمها إلى خمسة قطاعات، واختيار نظام الاتصال والمنصة المناسبين، واستخدام مؤشرات مثل نسبة الأداء والتوافر لتقييم الفعالية.
تتراوح تكلفة الأجهزة بين 300 و600 دولار أمريكي تقريبًا، وهي مناسبة للأسطح التجارية الصغيرة التي تقل قدرتها عن 50 كيلوواط (المصدر: مقارنة مراقبة SurgePV).
مراقبة مستوى السلسلة: يُقاس التيار سلسلةً تلو الأخرى باستخدام محول تيار أو صندوق تجميع ذكي، مما يسمح بتحديد موقع الأعطال على مستوى السلسلة.
تتراوح تكلفة الأجهزة بين 800 و2500 دولار أمريكي تقريبًا، أو ما يعادل 0.02 إلى 0.04 دولار أمريكي لكل واط ذروة، مما يجعلها خيارًا افتراضيًا مناسبًا للمشاريع التجارية التي تتراوح قدرتها بين 50 كيلوواط و1 ميغاواط (المصدر: SurgePV وSUNPAL).
مراقبة مستوى الوحدة: تُبلغ المحولات الدقيقة أو مُحسِّنات التيار المستمر عن البيانات لوحةً تلو الأخرى، مع تكلفة إضافية للمحول تتراوح بين 0.06 و0.12 دولار أمريكي لكل واط ذروة. وهي مناسبة للأسطح المعقدة ذات التظليل وتكاليف التشغيل والصيانة المرتفعة.
يمكن أن تقل تكلفة أجهزة مراقبة مستوى السلسلة لمحطة طاقة أرضية بقدرة 1 ميغاواط عن 10,000 دولار أمريكي، مما يوفر تكاليف أولية أقل بنسبة تتراوح بين 10% و20% مقارنةً بمراقبة مستوى الوحدة (المصدر: SUNPAL).
توفر المستويات الأعلى تحديدًا أكثر دقة للأعطال، ولكنها تزيد التكلفة أيضًا؛ إذ يمكن أن تصل دقة التشخيص في مراقبة مستوى السلسلة إلى 90% لمحطات الطاقة المتجانسة وغير المظللة.
تكلفة وحدات جمع البيانات والبوابات:
العواكس المزودة بمراقبة مدمجة: الأقل تكلفة: تتميز عواكس هواوي وسونغرو وغيرها بمسجلات بيانات وتطبيقات مدمجة، بتكلفة صفرية. لا تحتاج محطات الطاقة الصغيرة إلى شرائها من مصادر خارجية (المصدر: مارتن سولار).
وحدات بيانات واي فاي/4G من جهات خارجية: تتراوح تكلفة محولات الطاقة المنزلية المتصلة بالشبكة بين 175 و380 يوانًا صينيًا تقريبًا (1688/Taobao)، وتتراوح تكلفة وحدات واي فاي للتصدير بين 12 و16 دولارًا أمريكيًا تقريبًا، ووحدة Growatt Shine F حوالي 28 دولارًا أمريكيًا، ووحدات Deye Solarman بين 47 و59 دولارًا أمريكيًا تقريبًا.
وحدات جمع البيانات متعددة البروتوكولات (DTU): RS232/TCP-IP/WiFi/Bluetooth حوالي 21.5 دولارًا أمريكيًا، ومسجلات RS485/GPRS/Ethernet حوالي 100 إلى 200 دولار أمريكي، ووحدات بيانات Chasun الذكية للشبكة اللاسلكية المحلية (WLAN) حوالي 69 إلى 79 دولارًا أمريكيًا.
مسجلات البيانات والبوابات الصناعية: Huawei SmartLogger حوالي 8800 يوان صيني. يبلغ سعر جهاز GoodWe EzLogger3000C حوالي 984 يورو، وجهاز Hoymiles DTU Pro-S حوالي 168 يورو، وأجهزة AlsoEnergy-grade لتسجيل البيانات حوالي 1400 دولار أمريكي.
من المتوقع أن يصل حجم السوق العالمي لأجهزة تسجيل بيانات العاكس إلى حوالي 1.2 مليار دولار أمريكي في عام 2023، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 14.7%.
ويُعدّ التكامل مع الحوسبة السحابية وأنظمة إدارة الطاقة، بالإضافة إلى التوافق مع مختلف العلامات التجارية، من أبرز الاتجاهات السائدة (المصدر: Accio/Grand View).
ثالثًا: تكاليف أجهزة الاستشعار والعدادات وصناديق التجميع
أجهزة قياس الإشعاع الشمسي/مستشعرات الإشعاع: جهاز SEM228A حوالي 434 يوان صيني، وجهاز RK200-03 لقياس الإشعاع الشمسي يتراوح سعره بين 1662 و12143 يوان صيني، وجهاز قياس الإشعاع ثلاثي الوظائف يتراوح سعره بين 1757 و2406 يوان صيني (المصدر: Alibaba PV Monitoring).
مراقبة صندوق التجميع: نظام قياس التيار والجهد المستمر ذو 8 قنوات بسعر تقريبي 80 يوانًا (Lora485)، نظام مراقبة ذكي ذو 12/16/20 قناة بسعر تقريبي 290 يوانًا، نظام مراقبة مصفوفة من 4 إلى 24 سلسلة بسعر تقريبي 367 يوانًا (المصدر: تاوباو/1688).
عدادات الكهرباء: عداد ذكي RS485 Modbus بسعر تقريبي من 68 إلى 127 يوانًا، عداد طاقة أحادي الطور ثنائي الاتجاه بسعر تقريبي 100 يوان، عداد طاقة ثلاثي الأطوار ثنائي الاتجاه 1500 أمبير بسعر تقريبي 1989 يوانًا، عداد طاقة ثنائي الاتجاه Tuya ZigBee بسعر تقريبي 28 دولارًا أمريكيًا (المصدر: علي بابا).
جهاز مراقبة بيئية متعدد المعايير يعمل بالطاقة الشمسية (محطة أرصاد جوية) بتكلفة تقريبية 11215 يوانًا، ومحطة أرصاد جوية فوق صوتية سباعية الوظائف بتكلفة تتراوح بين 988 و3324 يوانًا، وخزانة قياس متصلة بشبكة الطاقة الشمسية بتكلفة تتراوح بين 10227 و12370 يوانًا.
تمثل أجهزة الاستشعار ووحدات جمع البيانات ما بين 40% و60% من إجمالي تكلفة المراقبة، وهو ما يمثل الجزء الأكبر من تحليل التكلفة.
رابعًا طرق الاتصال وتكاليف الكابلات
