光伏電站智能化運維探析

董若飛

（國電電力內(nèi)蒙古新能源開發(fā)有限公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010）

0 引言

在傳統(tǒng)能源日益衰竭的情況下，新能源發(fā)電行業(yè)不斷發(fā)展，光伏電站不斷涌現(xiàn)。然而，目前國內(nèi)光伏電站運營管理水平遠遠滿足不了規(guī)模不斷擴大的需求，管理水平的欠缺逐漸成為制約光伏電站發(fā)展的重要因素。光伏電站要不斷提高運行效率，縮短運行巡檢時間，對各項操作進行全面的記錄管理，發(fā)現(xiàn)故障隱患及時消除，從而提高整體運維管理水平，改善內(nèi)部治理結(jié)構(gòu)，促進經(jīng)濟效益的提升。

1 光伏電站智能化運維的必要性

智能化運維，能夠?qū)﹄娬救粘＿\行情況進行分析、判斷和評價，使電站設備處于智能化監(jiān)控狀態(tài)下，以便及時發(fā)現(xiàn)設備隱藏故障，提高電站的運行效率。

（1）智能化運維可以實時監(jiān)測電站的建設情況。智能化運維能保證有關(guān)人員對建設工程的實時監(jiān)控，監(jiān)測工程質(zhì)量滿足相關(guān)標準要求，保證電站投用后正常運轉(zhuǎn)。

（2）智能化運維能夠發(fā)現(xiàn)組件中的隱藏故障。智能化運維借助現(xiàn)代科技對故障位置進行精準定位，并判斷出故障的原因和類型，為工作人員提供精準的解決方案，大大提高維修效率，節(jié)省人力資源成本，提高電站的運行水平。

（3）智能化運維能夠?qū)﹄娬局苓叺沫h(huán)境因素進行詳細分析，依托大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立完善的環(huán)境數(shù)據(jù)庫，并依托數(shù)據(jù)庫資源，制定出合理的防阻塞和除塵方案，節(jié)約規(guī)劃投入成本。

（4）智能化運可以實現(xiàn)光伏電站之間的資源共享，通過各電站之間的信息互聯(lián)互通，利用云計算、數(shù)字信息等先進技術(shù)，實現(xiàn)對電站瞬時功率和年發(fā)電量的準確預測，有利于光伏電站的精準管理。

2 光伏電站智能化體系

2.1 智能光伏組件

智能光伏組件，是指在充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的前提下，對每塊光伏組件的溫度、電壓、電流等運行情況，以及被陰影遮擋情況進行實時監(jiān)測，通過智能化云平臺對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行詳細分析，及時發(fā)現(xiàn)異常組件并進行預警。智能光伏組件的應用，能有效提升光伏電站的運行效率，實現(xiàn)不同光伏組件之間的獨立運行和獨立跟蹤，有效改善陰霾天氣環(huán)境下太陽光電系統(tǒng)的運行效率，降低光伏電站的運維成本，提高電站運行效率。

2.2 智能匯流箱

光伏匯流箱是連接光伏列陣和逆變器的設備，能夠為光伏電站的正常運行提供防雷及過流保護，同時還能有效監(jiān)測光伏列陣的單串電流、電壓和防雷器的運行狀態(tài)。在實際運行中，光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度比較快的地區(qū)，受到雷擊災害影響的頻率也比較高。光伏發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部需要的組件數(shù)量非常多，運行中會出現(xiàn)布線復雜現(xiàn)象。作為現(xiàn)代化的高科技設備，光伏逆變器的造價較高，并且由于性能的不完善，運行中很容易遭到雷擊損害。智能匯流箱能對逆變器的運行提供保護，有效避免因雷擊等對設備造成破壞。

在匯流箱的設計制作中，首先要保證匯流箱的性能能滿足室外環(huán)境下的使用需求，同時需要配備高壓防雷器。尤其要注意的是，匯流箱的正極和負極都要有防雷功能。此外，匯流箱的結(jié)構(gòu)應比較堅固，箱體表面要保持光滑平整，不能有剝落、裂痕等現(xiàn)象。從匯流箱的性能來說，要不斷完善匯流箱對故障的監(jiān)測、分析和判斷能力，提升匯流箱的報警功能，以便在故障發(fā)生時，技術(shù)人員能夠及時得到提醒，防止對設備造成更大規(guī)模的損壞。另一方面，也要對匯流箱進行技術(shù)上的延伸，可以利用感溫電纜等設備，提高匯流箱對溫度感知的敏感程度，加強對溫度變化的控制。

2.3 智能監(jiān)控

智能監(jiān)控系統(tǒng)運行過程中，技術(shù)人員要充分結(jié)合最新的科學技術(shù)，可以利用直升機設備、紅外成像、視頻監(jiān)測平臺等技術(shù)設備建立起完善的監(jiān)控系統(tǒng)。技術(shù)人員要加強對監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的管理工作，如可以通過總結(jié)建立歷史數(shù)據(jù)臺賬的方式，對監(jiān)控結(jié)果進行詳細分析，及時發(fā)現(xiàn)設備中隱藏的故障發(fā)生點，并進行預防性維護，提高設備的運行性能。此外，技術(shù)人員要對容易發(fā)生缺陷的故障點進行總結(jié)，建立缺陷單，以提高對缺陷的處理效率。

2.4 智能材料

對于光伏電站智能化運維體系來說，智能材料是構(gòu)建整個體系的基礎性元素。在目前光伏電站的發(fā)展實際中，智能材料主要用于噴涂在光伏玻璃的表面，發(fā)揮著提高玻璃透光率的性能。智能材料的運用能夠在光伏玻璃表面形成一層透明的保護膜，在某種程度上來說，智能材料能夠有效分解玻璃表面的有機物，提高玻璃的自動清理性能，節(jié)省人工成本，提升光伏組件的運行效率，從而提高電站的發(fā)電量，滿足人們生產(chǎn)生活的實際需求[1]。

2.5 瞬時功率預測

光伏電站主要依托太陽能資源進行發(fā)電，運行過程容易受到氣候條件等因素的影響，影響發(fā)電輸出功率，造成運行的不穩(wěn)定性。因此，有關(guān)部門要結(jié)合當?shù)毓夥娬镜膶嶋H情況，加強對電網(wǎng)調(diào)度工作的監(jiān)督力度，提高轄區(qū)內(nèi)電力系統(tǒng)檢測網(wǎng)絡的覆蓋面。比如，可以對光伏電站上空的云層進行詳細研究，統(tǒng)計云的數(shù)量、厚度、灰度以及氣候風向等條件的變化情況進，結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)，對云圖像的詳情進行視頻分析，從而準確判斷出云的移動速度。同時結(jié)合統(tǒng)計數(shù)據(jù)，詳細預測當?shù)毓夥娬镜倪\轉(zhuǎn)功率，分析運轉(zhuǎn)情況，有效提高監(jiān)督管理水平。

2.6 智能運維管理技術(shù)

提高光伏電站的智能運維管理技術(shù)，可以從兩方面著手。一方面，管理人員要從光伏電站的實際操作情況出發(fā)，結(jié)合當?shù)氐氖袌鲂枨?，建立起完善的報警系統(tǒng)、分析系統(tǒng)和判斷評價系統(tǒng)，并以這三個系統(tǒng)為基礎，建立起一體化的光伏電站內(nèi)部管理模式，保證電站內(nèi)部信息的暢通，確保管理人員能夠?qū)崟r對設備規(guī)劃進行統(tǒng)籌監(jiān)督，改善光伏電站智能化管理水平，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。另一方面，管理人員要充分結(jié)合現(xiàn)代大數(shù)據(jù)、云計算等新興技術(shù)，構(gòu)建起電站內(nèi)部的智能管理系統(tǒng)，通過人工智能等對搜集到的數(shù)據(jù)進行詳細分析，實現(xiàn)電站內(nèi)部的數(shù)據(jù)共享、遠程指導，保證組件上潛在隱患能被及時發(fā)現(xiàn)和處理，提高電站運行的可靠性，實現(xiàn)智能化運維。

3 智能化運維發(fā)展趨勢

在能源建設日益受到社會關(guān)注的大環(huán)境下，要實現(xiàn)光伏電站智能化運維管理效率的提升，有關(guān)人員要始終堅持將電站運行的安全穩(wěn)定作為核心要素，在此基礎上建立起多能互補的中高壓交流、直流電站，滿足經(jīng)濟社會發(fā)展的需要[2]。光伏電站要不斷創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展，努力克服組件耐壓參數(shù)低的困境，提高組件的力度，滿足電站運營的承壓要求。隨著技術(shù)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)與光伏運維管理相結(jié)合，正在成為未來發(fā)展的主要趨勢。

3.1 互聯(lián)網(wǎng)

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用，能夠推動光伏電站實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集、計算和處理，尤其是實現(xiàn)對天氣狀況的實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)電站運行的潛在故障并消除。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用還能實現(xiàn)光伏電站的一鍵體檢、自動巡檢等服務，滿足不同業(yè)務的發(fā)展需求，提高任務處理效率，減輕電站管理的壓力。

3.2 大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)的運用能夠?qū)崿F(xiàn)光伏電站運維的數(shù)字化和智能化，其充分運用計算機軟件、通信技術(shù)等手段，對光伏電站的運行情況實施監(jiān)測，保證電站的穩(wěn)定運行，節(jié)省人工成本。此外，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)建立電站運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)信息庫，為研究人員提供研究數(shù)據(jù)，也為光伏電站管理水平的提升提供參考，推動光伏電站精簡業(yè)務流程，保證各項資源得到充分、合理的利用，提高電站的發(fā)展水平和市場競爭力。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，尤其是遠程抄表技術(shù)的使用，對光伏電站主要設備進行全方位的實時監(jiān)控，對于電站這一復雜的現(xiàn)場環(huán)境來說，能提高系統(tǒng)運轉(zhuǎn)效率，優(yōu)化體系架構(gòu)，提高軟硬件系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有效節(jié)省設備功耗[3]。在遠程抄表系統(tǒng)建設過程中，嵌入式系統(tǒng)利用無線傳感網(wǎng)絡等方式，具有微型化、智能化的特點，能有效滿足遠程抄表系統(tǒng)的需求，保證數(shù)據(jù)采集的可靠性，已經(jīng)成為未來發(fā)展的主要方向之一。

4 結(jié)語

智能化運維的建立，不僅能提高光伏電站運營維護效率，降低運營維護成本，同時也能對電站的逆變器等主要設備進行實時監(jiān)控，對可能出現(xiàn)的故障進行預防性報警。智能化運維系統(tǒng)能最大限度地降低電站的能源消耗，提高電站發(fā)電效率。隨著國家政策的大力推動，光伏行業(yè)已經(jīng)成為促進國民經(jīng)濟發(fā)展的主要行業(yè)之一，提高光伏電站智能化運維水平，改善發(fā)電效率，實現(xiàn)光伏行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的需要。