韓歡慶

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰 214405

   摘要：文章在對目前光伏電站中應用智能運維技術(shù)的現狀進(jìn)行介紹之后，分析此智能運維技術(shù)在光伏電站中應用的重要作用，并分析此技術(shù)應用對于光伏電站未來(lái)發(fā)展所起到的作用以及未來(lái)發(fā)展方向。

   關(guān)鍵詞：光伏電站；智能運維技術(shù)；光伏運維云平臺；分布式光伏

引言

   近年來(lái)隨著(zhù)我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對于電能的需求在快速增長(cháng)，同時(shí)由于環(huán)境治理形式更加嚴峻以及能源危機日益嚴重，我國也加大了對光伏電站等新能源電站的建設力度，表現出光伏電站數量的不斷增多以及建設規模的不斷擴大。同時(shí)隨著(zhù)光伏發(fā)電技術(shù)的不斷進(jìn)步，在提高光伏電站發(fā)電量的同時(shí)，也推動(dòng)了光伏智能運維技術(shù)的發(fā)展和應用。文章就針對此技術(shù)的應用現狀和相應的管理技術(shù)及其發(fā)展方向進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

1、智能運維技術(shù)現狀分析

   在目前的光伏電站中，通常是通過(guò)一套功能相對較弱的局部監測系統的配置來(lái)滿(mǎn)足光伏監測的要求，但是此種監測方案只可以實(shí)現對光伏電站的單獨監控，而無(wú)法實(shí)現將電站投資和建設的所有信息向集團投資者及時(shí)提供。而且在此種方案下，還會(huì )造成電站運行統計數據不全面的問(wèn)題，將這些數據通過(guò)電子文檔的方式向管理者提交時(shí)，也會(huì )造成管理者無(wú)法直觀(guān)分析數據的問(wèn)題。此外，上述監控系統的運行中，針對電站運行中的故障信息也難以及時(shí)和準確的發(fā)現，這就需要運維人員在本地監控平臺上進(jìn)行電站故障信息的讀取和申報，此種方式不僅具有較大的人工勞動(dòng)量和較高的人工成本，而且還會(huì )造成故障響應速度過(guò)慢而影響系統正常運行的問(wèn)題。尤其是針對通常建設在偏僻地區的光伏電站來(lái)說(shuō)，在運行中還容易由于運維人員經(jīng)驗不足以及操作不規范而導致出現安全事故等問(wèn)題。

   針對上述光伏電站的監測現狀，結合目前先進(jìn)的大數據、云存儲以及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、計算機技術(shù)等在光伏運維云平臺上搭建起光伏電站運維管理系統，在光伏電站的管理終端中應用上述系統，可以通過(guò)100GW+電站接入來(lái)實(shí)現對所有電站的集中管控。此外，通過(guò)此管理系統的應用，可以確保在完整的管理平臺上開(kāi)展電力設備的管理工作，保證此工作的規范性，而且還可以在此平臺上進(jìn)行規范化的操作和維修團隊的構建和發(fā)展，實(shí)現電站運行效率的提升以及運行成本的降低。同時(shí)，通過(guò)此系統的應用還可以提升電力設備資產(chǎn)管理的透明度，實(shí)現對發(fā)電站地位的實(shí)時(shí)控制，在深入挖掘電站運行數據的同時(shí)，作為決策的重要依據，推動(dòng)光伏電站資產(chǎn)價(jià)值的提升。

2、智能運維管理技術(shù)分析

   在光伏電站中應用智能運維管理技術(shù)，可以在電站運行中，從時(shí)間、空間、設備等多個(gè)維度上開(kāi)展監控工作，重點(diǎn)是可以開(kāi)展維護、管理、分析、判斷以及評價(jià)和報警等管理工作，而且在上述分析時(shí)重點(diǎn)以光伏電站的績(jì)效評價(jià)指標來(lái)開(kāi)展。具體地說(shuō)，通過(guò)此技術(shù)的應用，一是可以對光伏電站的建設質(zhì)量進(jìn)行判斷，重點(diǎn)是分析判斷其建設質(zhì)量是否滿(mǎn)足標準以及設計要求。二是可以對電站運行中的隱患進(jìn)行自動(dòng)檢測并確保及時(shí)發(fā)現，將檢測結果進(jìn)行匯總向業(yè)主及時(shí)進(jìn)行報告，而且在此結果的基礎上來(lái)對故障的類(lèi)型和位置進(jìn)行分析和確定。三是通過(guò)此技術(shù)所獲取的數據，還可以結合地理環(huán)境和氣候特點(diǎn)來(lái)對發(fā)電量進(jìn)行預測，然后在預測結果基礎上來(lái)對較佳的阻塞程度和耐受性的除塵方法進(jìn)行確定，較大化地縮短經(jīng)濟周期以及降低成本，實(shí)現收益的提升。四是將此技術(shù)與未來(lái)的網(wǎng)絡(luò )信息共享進(jìn)行結合，在綜合分析電站信息以及氣象數值預報數據的基礎上，結合互聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)來(lái)預測局部瞬時(shí)功率以及未來(lái)時(shí)間的發(fā)電量，實(shí)現能量調度精細化程度的提升。五是通過(guò)此技術(shù)來(lái)向運行、檢修以及管理人員提供更為完整的數據和差異化、便捷的服務(wù)。六是通過(guò)此技術(shù)提供的數據，便于后續開(kāi)展光伏電站的設計建設、設備的規劃以及新設備的接入，同時(shí)也為系統和設備的維護、更新以及故障早期預判等提供依據。

3、智能運維技術(shù)的發(fā)展方向

   物聯(lián)網(wǎng)是因為它可以建立物與物之間的連接，并在基本的Internet框架中共享和擴展信息。因此，可以不受限制地在終端操作中建造和使用設備和設施，并且可以以自動(dòng)化的方式執行相關(guān)操作。訂單下達以及參數分析和處理。它在分析電力系統的穩定性和較大程度的剃刮方面具有很大的技術(shù)優(yōu)勢。以多設備智能為代表的智能物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )系統也在逐步建立。這些將在下面分別討論。

3.1針對智能電網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)體系結構

   輸變電設備須對運行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查并對相關(guān)關(guān)鍵組件進(jìn)行壽命測試。其中，智能和自動(dòng)化的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)框架的使用可以持續依賴(lài)計算機技術(shù)的更新和相應物聯(lián)網(wǎng)架構的改進(jìn)，從而在長(cháng)期發(fā)展的基礎上騰飛智能網(wǎng)絡(luò )的功能。

3.2在輸變電設備狀態(tài)中的運用

   輔助鏈路中傳輸和電力變換設備的狀態(tài)檢測以及相關(guān)的維護工作主要是基于感知層來(lái)完成相應的程序。其中，在塔和其他設備中實(shí)現并安裝了不同類(lèi)型和類(lèi)型的傳感器。收集當前傳輸線(xiàn)不同工作條件下的特征參數，并通過(guò)實(shí)時(shí)傳輸進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )注冊和分析。根據作者的意見(jiàn)，相關(guān)輸電線(xiàn)路的在線(xiàn)監測業(yè)務(wù)已經(jīng)能夠編制高海拔準時(shí)參數，例如風(fēng)向偏差監測，圖像和視頻監測以及微氣象監測。

   目前，電源主要依靠太陽(yáng)能，其他研究機構對高壓電磁能的提取進(jìn)行了研究，發(fā)現效果不理想。因此，有必要從新的角度出發(fā)，提高高溫和低溫下的能量存儲容量，并優(yōu)化電源模式以提高整個(gè)系統的電源容量。其次，監視變壓器設備的狀況。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與變電站配置中的智能兼容，因此，在實(shí)際應用水平上，應以電廠(chǎng)的智能運維為指導，并在此基礎上進(jìn)行推廣。成本可控，操作維護方便。感知層主要反映在過(guò)程層中，因此應用層須對應于工作站的控制層。

3.3輸變電設備全壽命的周期管理

   基于長(cháng)期利益，基于多種因素的資產(chǎn)計劃和設計將基于實(shí)現經(jīng)濟利益而減少資產(chǎn)生命周期的成本。電網(wǎng)資產(chǎn)的生命周期管理是為了實(shí)現安全管理，因此實(shí)現資產(chǎn)管理的結合。根據中國的基本國情，分析了工業(yè)市場(chǎng)中電網(wǎng)公司的技術(shù)和市場(chǎng)特征。通過(guò)不斷總結實(shí)踐管理經(jīng)驗，以滿(mǎn)足新的發(fā)展需求。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用還可以監視能源設備的全景狀態(tài)信息，并關(guān)聯(lián)其屬性以評估其使用壽命，從而為其周期成本和其他條件提供較有效的輔助功能。同時(shí)，您還可以有效地關(guān)聯(lián)能源資產(chǎn)的生命周期，從而提高設備診斷過(guò)程的真實(shí)性和準確性。它還有利于科學(xué)管理的制造和安裝階段。

   在實(shí)際應用中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以收集有關(guān)變電站設備的各種信息，包括環(huán)境和測試。通過(guò)統計科學(xué)方法，分析了設備的現狀和未來(lái)發(fā)展因素，以形成基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的設備風(fēng)險評估方法。通過(guò)使用新的傳感器和其他技術(shù)手段，結合能量傳輸和轉換設備的狀態(tài)特性，結合一定的理論數據，形成了有效的評估方法，并建立了完整的文件。

4、安科瑞分布式光伏運維云平臺介紹

4.1概述

          AcrelCloud-1200分布式光伏運維云平臺通過(guò)監測光伏站點(diǎn)的逆變器設備，氣象設備以及攝像頭設備、幫助用戶(hù)管理分散在各地的光伏站點(diǎn)。主要功能包括：站點(diǎn)監測，逆變器監測，發(fā)電統計，逆變器一次圖，操作日志，告警信息，環(huán)境監測，設備檔案，運維管理，角色管理。用戶(hù)可通過(guò)WEB端以及APP端訪(fǎng)問(wèn)平臺，及時(shí)掌握光伏發(fā)電效率和發(fā)電收益。

4.2應用場(chǎng)所

   目前我國的兩種分布式應用場(chǎng)景分別是：廣大農村屋頂的戶(hù)用光伏和工商業(yè)企業(yè)屋頂光伏，這兩類(lèi)分布式光伏電站今年都發(fā)展迅速。

4.3系統結構

   在光伏變電站安裝逆變器、以及多功能電力計量?jì)x表，通過(guò)網(wǎng)關(guān)將采集的數據上傳至服務(wù)器，并將數據進(jìn)行集中存儲管理。用戶(hù)可以通過(guò)PC訪(fǎng)問(wèn)平臺，及時(shí)獲取分布式光伏電站的運行情況以及各逆變器運行狀況。平臺整體結構如圖所示。

4.4系統功能

          AcrelCloud-1200分布式光伏運維云平臺軟件采用B/S架構，任何具備權限的用戶(hù)都可以通過(guò)WEB瀏覽器根據權限范圍監視分布在區域內各建筑的光伏電站的運行狀態(tài)（如電站地理分布、電站信息、逆變器狀態(tài)、發(fā)電功率曲線(xiàn)、是否并網(wǎng)、當前發(fā)電量、總發(fā)電量等信息）。

4.4.1光伏發(fā)電

4.4.1.1綜合看板

●顯示所有光伏電站的數量，裝機容量，實(shí)時(shí)發(fā)電功率。

●累計日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。

●累計社會(huì )效益。

●柱狀圖展示月發(fā)電量

4.4.1.2電站狀態(tài)

●電站狀態(tài)展示當前光伏電站發(fā)電功率，補貼電價(jià)，峰值功率等基本參數。

●統計當前光伏電站的日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益。

●攝像頭實(shí)時(shí)監測現場(chǎng)環(huán)境，并且接入輻照度、溫濕度、風(fēng)速等環(huán)境參數。

●顯示當前光伏電站逆變器接入數量及基本參數。

4.4.1.3逆變器狀態(tài)

●逆變器基本參數顯示。

●日、月、年發(fā)電量及發(fā)電收益顯示。

●通過(guò)曲線(xiàn)圖顯示逆變器功率、環(huán)境輻照度曲線(xiàn)。

●直流側電壓電流查詢(xún)。

●交流電壓、電流、有功功率、頻率、功率因數查詢(xún)。

4.4.1.4電站發(fā)電統計

●展示所選電站的時(shí)、日、月、年發(fā)電量統計報表。

4.4.1.5逆變器發(fā)電統計

●展示所選逆變器的時(shí)、日、月、年發(fā)電量統計報表

4.4.1.6配電圖

●實(shí)時(shí)展示逆變器交、直流側的數據。

●展示當前逆變器接入組件數量。

●展示當前輻照度、溫濕度、風(fēng)速等環(huán)境參數。

●展示逆變器型號及廠(chǎng)商。

4.4.1.7逆變器曲線(xiàn)分析

●展示交、直流側電壓、功率、輻照度、溫度曲線(xiàn)。

4.4.2事件記錄

●操作日志：用戶(hù)登錄情況查詢(xún)。

●短信日志：查詢(xún)短信推送時(shí)間、內容、發(fā)送結果、回復等。

●平臺運行日志：查看儀表、網(wǎng)關(guān)離線(xiàn)狀況。

●報警信息：將報警分進(jìn)行分級處理，記錄報警內容，發(fā)生時(shí)間以及確認狀態(tài)。

4.4.3運行環(huán)境

●視頻監控：通過(guò)安裝在現場(chǎng)的視頻攝像頭，可以實(shí)時(shí)監視光伏站運行情況。對于有硬件條件的攝像頭，還支持錄像回放以及云臺控制功能。

4.5系統硬件配置

4.5.1交流220V并網(wǎng)

   交流220V并網(wǎng)的光伏發(fā)電系統多用于居民屋頂光伏發(fā)電，裝機功率在8kW左右。

   部分小型光伏電站為自發(fā)自用，余電不上網(wǎng)模式，這種類(lèi)型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網(wǎng)輸送電能。光伏電站規模較小，而且比較分散，對于光伏電站的管理者來(lái)說(shuō)，通過(guò)云平臺來(lái)管理此類(lèi)光伏電站非常有必要，安科瑞在這類(lèi)光伏電站提供的解決方案包括以下方面：

4.5.2交流380V并網(wǎng)

   根據國家電網(wǎng)Q/GDW1480-2015《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規定》，8kW~400kW可380V并網(wǎng)，超出400kW的光伏電站視情況也可以采用多點(diǎn)380V并網(wǎng)，以當地電力部門(mén)的審批意見(jiàn)為準。這類(lèi)分布式光伏多為工商業(yè)企業(yè)屋頂光伏，自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。分布式光伏接入配電網(wǎng)前，應明確計量點(diǎn)，計量點(diǎn)設置除應考慮產(chǎn)權分界點(diǎn)外，還應考慮分布式電源出口與用戶(hù)自用電線(xiàn)路處。每個(gè)計量點(diǎn)均應裝設雙向電能計量裝置，其設備配置和技術(shù)要求符合DL/T448的相關(guān)規定，以及相關(guān)標準、規程要求。電能表采用智能電能表，技術(shù)性能應滿(mǎn)足國家電網(wǎng)公司關(guān)于智能電能表的相關(guān)標準。用于結算和考核的分布式電源計量裝置，應安裝采集設備，接入用電信息采集系統，實(shí)現用電信息的遠程自動(dòng)采集。

   光伏陣列接入組串式光伏逆變器，或者通過(guò)匯流箱接入逆變器，然后接入企業(yè)380V電網(wǎng)，實(shí)現自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。在380V并網(wǎng)點(diǎn)前需要安裝計量電表用于計量光伏發(fā)電量，同時(shí)在企業(yè)電網(wǎng)和公共電網(wǎng)連接處也需要安裝雙向計量電表，用于計量企業(yè)上網(wǎng)電量，數據均應上傳供電部門(mén)用電信息采集系統，用于光伏發(fā)電補貼和上網(wǎng)電量結算。

   部分光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要監測并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等，需要安裝單獨的電能質(zhì)量監測裝置。部分光伏電站為自發(fā)自用，余電不上網(wǎng)模式，這種類(lèi)型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網(wǎng)輸送電能，系統圖如下。

   這種并網(wǎng)模式單體光伏電站規模適中，可通過(guò)云平臺采用光伏發(fā)電數據和儲能系統運行數據，安科瑞在這類(lèi)光伏電站提供的解決方案包括以下方面：

4.5.310kV或35kV并網(wǎng)

   根據《國家能源局關(guān)于2019年風(fēng)電、光伏發(fā)電項目建設有關(guān)事項通知》（國發(fā)新能〔2019〕49號），對于需要國家補貼的新建工商業(yè)分布式光伏發(fā)電項目，需要滿(mǎn)足單點(diǎn)并網(wǎng)裝機容量小于6兆瓦且為非戶(hù)用的要求，支持在符合電網(wǎng)運行安全技術(shù)要求的前提下，通過(guò)內部多點(diǎn)接入配電系統。

   此類(lèi)分布式光伏裝機容量一般比較大，需要通過(guò)升壓變壓器升壓后接入電網(wǎng)。由于裝機容量較大，可能對公共電網(wǎng)造成比較大的干擾，因此供電部門(mén)對于此規模的分布式光伏電站穩控系統、電能質(zhì)量以及和調度的通信要求都比較高。

   光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)需要監測并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等，需要安裝單獨的電能質(zhì)量監測裝置。

   上圖為一個(gè)1MW分布式光伏電站的示意圖，光伏陣列接入光伏匯流箱，經(jīng)過(guò)直流柜匯流后接入集中式逆變器(直流柜根據情況可不設置)，最后經(jīng)過(guò)升壓變壓器升壓至10kV或35kV后并入中壓電網(wǎng)。由于光伏電站裝機容量比較大，涉及到的保護和測控設備比較多，主要如下表：

5、結語(yǔ)

   在目前我國相關(guān)政策的支持下，光伏市場(chǎng)中表現出了搶裝潮的發(fā)展趨勢，表現出光伏電站的建設數量不斷增多和建設規模的擴大，覆蓋范圍也更加廣泛，同時(shí)也在結合目前先進(jìn)的技術(shù)來(lái)推動(dòng)光伏電站向智能化方向發(fā)展。尤其是針對智能運維技術(shù)的應用，基于智能運維平臺，在融入多種新技術(shù)、設備以及方案等同時(shí)，推動(dòng)光伏電站向未來(lái)的數字化和智能化電站，以及全球自動(dòng)化運維等方向發(fā)展。

【參考文獻】

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[2]宋星，王凱豐，丁亞鵬等．光伏電站集中遠程監控智能運維平臺的建設于產(chǎn)業(yè)化分析[J].太陽(yáng)能，2019（8）

[3]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2022.05版

作者簡(jiǎn)介：

韓歡慶，女，本科，江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要從事智能電網(wǎng)供配電相關(guān)的研究和應用