徐小勇，李 敏，王 靜，李 剛

（中國(guó)電建集團(tuán)江西省電力建設(shè)有限公司，江西 南昌 330001）

0 引 言

隨著化石能源的日漸枯竭，環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，可再生能源越來越受到關(guān)注。近年來，可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。根據(jù)國(guó)家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)新增光伏總裝機(jī)量持續(xù)增長(zhǎng)，2016年新增為2011年的17倍，2017年我國(guó)光伏發(fā)電新增裝機(jī)53.06 GW，其中分布式光伏19.44 GW，同比增長(zhǎng)370%。

光伏電站裝機(jī)容量越來越龐大，地理分布越來越廣，電站類型復(fù)雜多樣。某公司運(yùn)維13個(gè)光伏電站，場(chǎng)址遍布10個(gè)省份，有屋頂光伏項(xiàng)目、魚光互補(bǔ)光伏項(xiàng)目、山地光伏、農(nóng)光互補(bǔ)光伏項(xiàng)目等多種類型光伏電站。其中屋頂光伏項(xiàng)目建設(shè)在某占地20 km2園區(qū)的幾十個(gè)屋頂廠房；魚光互補(bǔ)光伏電站，建設(shè)在占地面積1.3 km2的湖里。依靠傳統(tǒng)的運(yùn)維方式，光伏電站管理難度大[1]、巡檢管理易存在缺失、運(yùn)維效率低下、人力成本高、故障發(fā)現(xiàn)和維修不及時(shí)等問題[2]，使得光伏電站發(fā)電量減少，光伏電站收益降低，嚴(yán)重影響光伏電站的投資回報(bào)。

針對(duì)光伏電站運(yùn)維的難點(diǎn)，提出借助于計(jì)算機(jī)[3]、網(wǎng)絡(luò)通信、大數(shù)據(jù)技術(shù)，建設(shè)大數(shù)據(jù)運(yùn)維平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)電站運(yùn)維管理的信息化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化。這樣不僅提高了管理水平、工作效率、決策的正確性，減少站端值守人員數(shù)，而且為電站的生產(chǎn)管理者提供真實(shí)、準(zhǔn)確、及時(shí)的生產(chǎn)管理信息，保障電站設(shè)備的安全、可靠性，減少電站的發(fā)電損失，實(shí)現(xiàn)電站運(yùn)維的效益最大化管理。

1 運(yùn)維平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)劃分為兩層，如圖1所示。

第一層：總部集中管理中心層，部署大數(shù)據(jù)智能運(yùn)維平臺(tái)，接收站端上傳的實(shí)時(shí)生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、站端主要設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)等數(shù)據(jù)，對(duì)站端上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行多層次、多維度綜合分析處理、存儲(chǔ)、應(yīng)用、展示及發(fā)布，評(píng)估電站生產(chǎn)運(yùn)行情況，并提供全面的生產(chǎn)運(yùn)行報(bào)表；實(shí)現(xiàn)對(duì)下屬多個(gè)電站的統(tǒng)一監(jiān)視和管理。

第二層：站端數(shù)據(jù)采集層，建設(shè)在電站就地，通過在生產(chǎn)控制一區(qū)部署通信管理機(jī)接收電站SCADA監(jiān)控系統(tǒng)后臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)的逆變器、匯流箱、升壓站遙測(cè)和電能計(jì)量表（安全Ⅱ區(qū)）、環(huán)境監(jiān)測(cè)儀數(shù)據(jù)，并經(jīng)過橫向隔離裝置（正向型）傳輸?shù)焦芾硇畔^(qū)的數(shù)據(jù)服務(wù)器，位于服務(wù)器中的解析程序?qū)魅氲臄?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)解析、入庫(kù)和統(tǒng)計(jì)分析。

2 平臺(tái)功能

對(duì)電站站端的相電壓、線電壓、相電流、功率、功率因數(shù)、廠用電、頻率和開關(guān)狀態(tài)量等運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，大數(shù)據(jù)運(yùn)維平臺(tái)利用其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)站端生產(chǎn)運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)故障問題進(jìn)行預(yù)警、報(bào)警，對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行遙控和遙調(diào)。

2.1 地圖導(dǎo)航

如圖2所示，通過在線地圖，展示各電站的地理位置信息、運(yùn)行狀態(tài)、裝機(jī)情況、節(jié)能減排、年實(shí)際發(fā)電量、年理論發(fā)電量等情況。用戶可快速了解各電站的整體運(yùn)行狀況及運(yùn)行水平。同時(shí)，可直接點(diǎn)擊在線地圖上的任一電站圖標(biāo)，系統(tǒng)直接進(jìn)入該電站，了解電站詳細(xì)運(yùn)行信息。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖2 地圖導(dǎo)航界面

2.2 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

支持實(shí)時(shí)采集電站的運(yùn)行狀態(tài)、電站PR、等效小時(shí)數(shù)、越限告警信息、設(shè)備（光伏組件、逆變器、匯流箱、箱變、升壓站、集電線路等）運(yùn)行數(shù)據(jù)、異常設(shè)備情況、站端報(bào)警，實(shí)行實(shí)時(shí)展示并秒級(jí)刷新，以便提前發(fā)現(xiàn)站端故障點(diǎn)，及時(shí)處理故障點(diǎn)，減少電量損失，提高發(fā)電效率。

2.3 智能運(yùn)維

運(yùn)用大數(shù)據(jù)運(yùn)維平臺(tái)的數(shù)據(jù)分析計(jì)算能力，對(duì)采集的站端各類數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，預(yù)測(cè)電站的運(yùn)行趨勢(shì)；發(fā)現(xiàn)站端設(shè)備在運(yùn)行過程中潛在的故障點(diǎn)，以便提前處理，避免形成故障后造成更大的損失；對(duì)于已產(chǎn)生的故障，通過大數(shù)據(jù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)處理計(jì)算功能，快速準(zhǔn)確的定位設(shè)備故障，找到故障產(chǎn)生的原因，并制定可借鑒的專業(yè)化解決方案，輔助運(yùn)維人員處理故障，提高電站的整體運(yùn)維水平和效率，減少損失。

2.4 對(duì)標(biāo)管理

對(duì)各電站運(yùn)行狀況進(jìn)行不同維度的對(duì)比，如發(fā)電量對(duì)標(biāo)、發(fā)電效率對(duì)標(biāo)、能耗對(duì)標(biāo)、故障處理效率對(duì)標(biāo)、安全完成率對(duì)標(biāo)等。通過對(duì)標(biāo)，了解各電站的實(shí)際整體運(yùn)行水平，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行較差的電站及設(shè)備，從而針對(duì)性地制定策略提升其整體運(yùn)行水平，最終實(shí)現(xiàn)提高發(fā)電量。

2.5 電站運(yùn)行分析

電站管理人員從綜合效率、計(jì)劃完成率、棄光或棄風(fēng)電量（檢修棄光或棄風(fēng)、故障棄光或棄風(fēng)、限電棄光或棄風(fēng)）、損耗（逆變器損耗等價(jià)時(shí)、組串損耗等價(jià)時(shí)、匯流箱損耗等價(jià)時(shí)、箱變運(yùn)行損耗、線纜損耗等）、太陽(yáng)能資源、逆變器性能等進(jìn)行分析，確定影響電站性能的具體因素，并及時(shí)處理，從而保證電站整體運(yùn)行的穩(wěn)定、高效。

2.6 運(yùn)維管理

運(yùn)維管理為電站日常運(yùn)維工作的操作臺(tái)，包含兩票管理、檢修管理、巡視管理、培訓(xùn)管理、缺陷管理、運(yùn)維工作臺(tái)、考核管理、交接班管理、設(shè)備更換等內(nèi)容。充分利用信息化來實(shí)現(xiàn)運(yùn)維管理全過程跟蹤管理，強(qiáng)化運(yùn)維管理執(zhí)行力度和效率，提高運(yùn)維的執(zhí)行質(zhì)量。

2.7 運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)是根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行管理要求，以電站運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)生成的各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表，具體報(bào)表格式可由根據(jù)電站運(yùn)營(yíng)管理的需要，自由定制表格，滿足多樣化的需求。

系統(tǒng)對(duì)電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行多層次、多維度綜合對(duì)比分析，有助于準(zhǔn)確評(píng)估電站實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行情況，達(dá)到電站的精細(xì)化管理目標(biāo)。

2.8 設(shè)備資產(chǎn)管理

實(shí)現(xiàn)對(duì)電站設(shè)備資產(chǎn)臺(tái)帳及其緊密相關(guān)的業(yè)務(wù)信息的集中管理，從而提高設(shè)備的可靠性及可利用率，減少設(shè)備的故障率和停用小時(shí)數(shù)，控制和降低設(shè)備維護(hù)及檢修成本，縮短檢修響應(yīng)和檢修工作時(shí)間，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，增強(qiáng)電站的安全性。

2.9 安全管理

通過對(duì)發(fā)電生產(chǎn)安全相關(guān)的組織、人員、措施、事件、臺(tái)帳等工作進(jìn)行全面的信息管理，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理安全意識(shí)的提高，同時(shí)對(duì)電站安全生產(chǎn)進(jìn)行規(guī)范化管理和信息監(jiān)督，減少事故的發(fā)生和危害程度。充分利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提高安全監(jiān)督工作的效率、減輕安監(jiān)人員的工作強(qiáng)度、提高安全生產(chǎn)管理水平。

2.10 專家知識(shí)庫(kù)

記錄了大量光伏電站運(yùn)維相關(guān)專業(yè)技術(shù)、故障解決應(yīng)用案例、運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)總結(jié)等知識(shí)，同時(shí)建立了知識(shí)庫(kù)模型[4]，方便現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)維情況和自身經(jīng)驗(yàn)總結(jié)按知識(shí)庫(kù)模型，自行完善知識(shí)庫(kù)的建設(shè)。專家知識(shí)庫(kù)不僅有助于運(yùn)維團(tuán)隊(duì)培訓(xùn)運(yùn)維人員，提升運(yùn)維人員的專業(yè)水平，而且在發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，通過對(duì)故障點(diǎn)的數(shù)據(jù)計(jì)算進(jìn)行分析對(duì)比，系統(tǒng)自動(dòng)搜索專家知識(shí)庫(kù)，提供類似案例的解決方案，為運(yùn)維人員提供技術(shù)參考。

2.11 移動(dòng)APP功能

支持移動(dòng)終端（手機(jī)、平板電腦等）接入電站，了解光伏電站的地理位置信息、裝機(jī)容量、發(fā)電效率、節(jié)能減排、運(yùn)維評(píng)估情況（包括工作票，操作票，缺陷票的生成數(shù)量和閉環(huán)數(shù)量）、電站收益等。

3 結(jié) 論

本文針對(duì)光伏電站傳統(tǒng)運(yùn)維方式存在的問題，提出了通過建設(shè)大數(shù)據(jù)智能運(yùn)維平臺(tái)，運(yùn)維實(shí)現(xiàn)信息化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、集中化管理，不僅減少了站端值守人員數(shù)，而且利用大數(shù)據(jù)運(yùn)維平臺(tái)強(qiáng)大的計(jì)算分析能力，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)維的智能化，有效地提高運(yùn)維管理水平、運(yùn)維效率，實(shí)現(xiàn)了光伏電站效益最大化。