董若飛

（國(guó)電電力內(nèi)蒙古新能源開(kāi)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(guó)內(nèi)光伏電站運(yùn)營(yíng)管理水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了規(guī)模不斷擴(kuò)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(yùn)行效率，縮短運(yùn)行巡檢時(shí)間，對(duì)各項(xiàng)操作進(jìn)行全面的記錄管理，發(fā)現(xiàn)故障隱患及時(shí)消除，從而提高整體運(yùn)維管理水平，改善內(nèi)部治理結(jié)構(gòu)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的提升。

1 光伏電站智能化運(yùn)維的必要性

智能化運(yùn)維，能夠?qū)﹄娬救粘＿\(yùn)行情況進(jìn)行分析、判斷和評(píng)價(jià)，使電站設(shè)備處于智能化監(jiān)控狀態(tài)下，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱藏故障，提高電站的運(yùn)行效率。

（1）智能化運(yùn)維可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電站的建設(shè)情況。智能化運(yùn)維能保證有關(guān)人員對(duì)建設(shè)工程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)測(cè)工程質(zhì)量滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，保證電站投用后正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）智能化運(yùn)維能夠發(fā)現(xiàn)組件中的隱藏故障。智能化運(yùn)維借助現(xiàn)代科技對(duì)故障位置進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并判斷出故障的原因和類型，為工作人員提供精準(zhǔn)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(yùn)行水平。

（3）智能化運(yùn)維能夠?qū)﹄娬局苓叺沫h(huán)境因素進(jìn)行詳細(xì)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(kù)，并依托數(shù)據(jù)庫(kù)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(yùn)可以實(shí)現(xiàn)光伏電站之間的資源共享，通過(guò)各電站之間的信息互聯(lián)互通，利用云計(jì)算、數(shù)字信息等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電站瞬時(shí)功率和年發(fā)電量的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，有利于光伏電站的精準(zhǔn)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(duì)每塊光伏組件的溫度、電壓、電流等運(yùn)行情況，以及被陰影遮擋情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)智能化云平臺(tái)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常組件并進(jìn)行預(yù)警。智能光伏組件的應(yīng)用，能有效提升光伏電站的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)不同光伏組件之間的獨(dú)立運(yùn)行和獨(dú)立跟蹤，有效改善陰霾天氣環(huán)境下太陽(yáng)光電系統(tǒng)的運(yùn)行效率，降低光伏電站的運(yùn)維成本，提高電站運(yùn)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(shè)備，能夠?yàn)楣夥娬镜恼＿\(yùn)行提供防雷及過(guò)流保護(hù)，同時(shí)還能有效監(jiān)測(cè)光伏列陣的單串電流、電壓和防雷器的運(yùn)行狀態(tài)。在實(shí)際運(yùn)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(zāi)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(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)布線復(fù)雜現(xiàn)象。作為現(xiàn)代化的高科技設(shè)備，光伏逆變器的造價(jià)較高，并且由于性能的不完善，運(yùn)行中很容易遭到雷擊損害。智能匯流箱能對(duì)逆變器的運(yùn)行提供保護(hù)，有效避免因雷擊等對(duì)設(shè)備造成破壞。

在匯流箱的設(shè)計(jì)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(shí)需要配備高壓防雷器。尤其要注意的是，匯流箱的正極和負(fù)極都要有防雷功能。此外，匯流箱的結(jié)構(gòu)應(yīng)比較堅(jiān)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(lái)說(shuō)，要不斷完善匯流箱對(duì)故障的監(jiān)測(cè)、分析和判斷能力，提升匯流箱的報(bào)警功能，以便在故障發(fā)生時(shí)，技術(shù)人員能夠及時(shí)得到提醒，防止對(duì)設(shè)備造成更大規(guī)模的損壞。另一方面，也要對(duì)匯流箱進(jìn)行技術(shù)上的延伸，可以利用感溫電纜等設(shè)備，提高匯流箱對(duì)溫度感知的敏感程度，加強(qiáng)對(duì)溫度變化的控制。

2.3 智能監(jiān)控

智能監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，技術(shù)人員要充分結(jié)合最新的科學(xué)技術(shù)，可以利用直升機(jī)設(shè)備、紅外成像、視頻監(jiān)測(cè)平臺(tái)等技術(shù)設(shè)備建立起完善的監(jiān)控系統(tǒng)。技術(shù)人員要加強(qiáng)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的管理工作，如可以通過(guò)總結(jié)建立歷史數(shù)據(jù)臺(tái)賬的方式，對(duì)監(jiān)控結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備中隱藏的故障發(fā)生點(diǎn)，并進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，提高設(shè)備的運(yùn)行性能。此外，技術(shù)人員要對(duì)容易發(fā)生缺陷的故障點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，建立缺陷單，以提高對(duì)缺陷的處理效率。

2.4 智能材料

對(duì)于光伏電站智能化運(yùn)維體系來(lái)說(shuō)，智能材料是構(gòu)建整個(gè)體系的基礎(chǔ)性元素。在目前光伏電站的發(fā)展實(shí)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(yùn)用能夠在光伏玻璃表面形成一層透明的保護(hù)膜，在某種程度上來(lái)說(shuō)，智能材料能夠有效分解玻璃表面的有機(jī)物，提高玻璃的自動(dòng)清理性能，節(jié)省人工成本，提升光伏組件的運(yùn)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(shí)際需求[1]。

2.5 瞬時(shí)功率預(yù)測(cè)

光伏電站主要依托太陽(yáng)能資源進(jìn)行發(fā)電，運(yùn)行過(guò)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(yùn)行的不穩(wěn)定性。因此，有關(guān)部門要結(jié)合當(dāng)?shù)毓夥娬镜膶?shí)際情況，加強(qiáng)對(duì)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(cè)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面。比如，可以對(duì)光伏電站上空的云層進(jìn)行詳細(xì)研究，統(tǒng)計(jì)云的數(shù)量、厚度、灰度以及氣候風(fēng)向等條件的變化情況進(jìn)，結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)，對(duì)云圖像的詳情進(jìn)行視頻分析，從而準(zhǔn)確判斷出云的移動(dòng)速度。同時(shí)結(jié)合統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，詳細(xì)預(yù)測(cè)當(dāng)?shù)毓夥娬镜倪\(yùn)轉(zhuǎn)功率，分析運(yùn)轉(zhuǎn)情況，有效提高監(jiān)督管理水平。

2.6 智能運(yùn)維管理技術(shù)

提高光伏電站的智能運(yùn)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(shí)際操作情況出發(fā)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖袌?chǎng)需求，建立起完善的報(bào)警系統(tǒng)、分析系統(tǒng)和判斷評(píng)價(jià)系統(tǒng)，并以這三個(gè)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，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(shí)對(duì)設(shè)備規(guī)劃進(jìn)行統(tǒng)籌監(jiān)督，改善光伏電站智能化管理水平，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)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(jì)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(guò)人工智能等對(duì)搜集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，實(shí)現(xiàn)電站內(nèi)部的數(shù)據(jù)共享、遠(yuǎn)程指導(dǎo)，保證組件上潛在隱患能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，提高電站運(yùn)行的可靠性，實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)維。

3 智能化運(yùn)維發(fā)展趨勢(shì)

在能源建設(shè)日益受到社會(huì)關(guān)注的大環(huán)境下，要實(shí)現(xiàn)光伏電站智能化運(yùn)維管理效率的提升，有關(guān)人員要始終堅(jiān)持將電站運(yùn)行的安全穩(wěn)定作為核心要素，在此基礎(chǔ)上建立起多能互補(bǔ)的中高壓交流、直流電站，滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(yùn)營(yíng)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(yùn)維管理相結(jié)合，正在成為未來(lái)發(fā)展的主要趨勢(shì)。

3.1 互聯(lián)網(wǎng)

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用，能夠推動(dòng)光伏電站實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、計(jì)算和處理，尤其是實(shí)現(xiàn)對(duì)天氣狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電站運(yùn)行的潛在故障并消除?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用還能實(shí)現(xiàn)光伏電站的一鍵體檢、自動(dòng)巡檢等服務(wù)，滿足不同業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，提高任務(wù)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(yùn)用能夠?qū)崿F(xiàn)光伏電站運(yùn)維的數(shù)字化和智能化，其充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件、通信技術(shù)等手段，對(duì)光伏電站的運(yùn)行情況實(shí)施監(jiān)測(cè)，保證電站的穩(wěn)定運(yùn)行，節(jié)省人工成本。此外，通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)建立電站運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)信息庫(kù)，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(dòng)光伏電站精簡(jiǎn)業(yè)務(wù)流程，保證各項(xiàng)資源得到充分、合理的利用，提高電站的發(fā)展水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，尤其是遠(yuǎn)程抄表技術(shù)的使用，對(duì)光伏電站主要設(shè)備進(jìn)行全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)于電站這一復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境來(lái)說(shuō)，能提高系統(tǒng)運(yùn)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(shè)備功耗[3]。在遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，嵌入式系統(tǒng)利用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)等方式，具有微型化、智能化的特點(diǎn)，能有效滿足遠(yuǎn)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(lái)發(fā)展的主要方向之一。

4 結(jié)語(yǔ)

智能化運(yùn)維的建立，不僅能提高光伏電站運(yùn)營(yíng)維護(hù)效率，降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，同時(shí)也能對(duì)電站的逆變器等主要設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)防性報(bào)警。智能化運(yùn)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(guó)家政策的大力推動(dòng)，光伏行業(yè)已經(jīng)成為促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要行業(yè)之一，提高光伏電站智能化運(yùn)維水平，改善發(fā)電效率，實(shí)現(xiàn)光伏行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。