郭凱華，丁 寧，胡俊葵，董 明

（華能上安電廠，河北石家莊 050399）

0 引言

為實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)，各地大力推進(jìn)分布式光伏的建設(shè)，推動新能源生成和消費。企業(yè)投資建設(shè)的光伏電站數(shù)量、規(guī)模都在逐年增加，大多數(shù)光伏發(fā)電企業(yè)的運維管理水平或手段不能匹配電站建設(shè)的速度，導(dǎo)致光伏電站生產(chǎn)管理能力不足，光伏電站發(fā)電效率低下，企業(yè)利潤得不到可靠保障。

1 光伏發(fā)電企業(yè)存在的問題

（1）由于分布式光伏建設(shè)時期不同、承建商不同等原因，企業(yè)選用的設(shè)備，尤其是逆變器也是來自不同品牌，致使采集數(shù)據(jù)上傳至各自的逆變器廠家平臺。光伏企業(yè)需要查看光伏數(shù)據(jù)只能在不同平臺之間切換。

（2）光伏企業(yè)需使用數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計匯總或展示時，只能通過手動抄錄。此種方式增加了較大的工作量，在準(zhǔn)確性、及時性等方面也難以得到保證。

（3）光伏設(shè)備運行數(shù)據(jù)大部分直接發(fā)送到設(shè)備廠商平臺，存在數(shù)據(jù)外泄等安全隱患。

（4）因數(shù)據(jù)分散在多個平臺，監(jiān)測、運維不及時導(dǎo)致部分設(shè)備長期處于低效運行或故障停機狀態(tài)，直接影響了項目發(fā)電收益。

探索研究分布式光伏電站集中化運營可行性和應(yīng)用成效。通過“互聯(lián)網(wǎng)+”與光伏電站智能監(jiān)控的有效融合，將大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)在光伏電站集中監(jiān)控平臺，智能輔助決策、故障定位、移動巡檢等功能中具體應(yīng)用，實現(xiàn)各光伏企業(yè)對光伏電站的智能化、數(shù)字化運維和可視化管理。

2 光伏智能監(jiān)控平臺設(shè)計

2.1 光伏智能監(jiān)控平臺技術(shù)方案

為保障信息安全，平臺項目安全防護(hù)框架體系遵循國家及公司網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)要求，針對系統(tǒng)面臨的主要安全風(fēng)險，重點從邊界安全防護(hù)、應(yīng)用安全防護(hù)、數(shù)據(jù)安全防護(hù)、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)、終端安全防護(hù)方面加強安全防護(hù)。光伏智慧運維管控平臺部署在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)，平臺主要由現(xiàn)場側(cè)、互聯(lián)網(wǎng)采集前置、企業(yè)內(nèi)網(wǎng)平臺、大屏展示側(cè)、移動端應(yīng)用5 個部分構(gòu)成。平臺網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 平臺網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

（1）分布式光伏采集數(shù)據(jù)經(jīng)防火墻后發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)側(cè)采集前置機。采集前置機負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)解密、生成e 文件，然后通過反向隔離傳輸?shù)綇S區(qū)內(nèi)網(wǎng)平臺。

（2）光伏管控平臺包括物聯(lián)采集中心、數(shù)據(jù)服務(wù)中心和光伏智能管理云平臺。云平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析、計算和存儲，按用戶需要生成各種報表、全過程閉環(huán)管理工單、分類及自動推送的報警，并提供對外服務(wù)。

（3）監(jiān)控展示大屏實現(xiàn)分布式項目運行狀況的全景監(jiān)測，實現(xiàn)大屏數(shù)據(jù)存儲及分析計算，由大屏終端機通過企業(yè)內(nèi)網(wǎng)直接訪問展示。

（4）移動應(yīng)用客戶端，可以通過手機安裝APP，由手機客戶端軟件通過企業(yè)內(nèi)網(wǎng)直接訪問展示，可以實現(xiàn)分布式項目運行狀況的全景監(jiān)測。

2.2 光伏電站數(shù)據(jù)采集

分布式光伏電站數(shù)據(jù)采集的對象主要為光伏逆變器。數(shù)據(jù)采集方式包括加裝數(shù)據(jù)采集器、第三方平臺數(shù)據(jù)接入兩種方式。增量光伏項目以加裝數(shù)據(jù)采集器方式實現(xiàn)，存量光伏項目如具備條件則通過第三方平臺接入。

（1）逆變器數(shù)據(jù)直接采集。新增的光伏項目，在每個逆變器設(shè)備上加裝一臺數(shù)據(jù)采集器，使用RS485 接口讀取逆變器運行信息，經(jīng)過協(xié)議轉(zhuǎn)換處理后，使用無線通信方式加密后將數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程服務(wù)器?；谶\營商APN/VPN 專網(wǎng)接入主站的終端SIM 卡進(jìn)行白名單控制，阻止非法終端接入，SIM 卡與采集終端綁定，關(guān)閉不必要端口，并使用專用通道進(jìn)行加密傳輸。基于SSL/SASL 構(gòu)建加密傳輸通道，利用基于終端設(shè)備證書簽名驗簽的方式，進(jìn)行終端身份鑒別和訪問控制，阻止非法終端接入，保證數(shù)據(jù)安全。

（2）第三方平臺數(shù)據(jù)接入。對于已建的存量光伏項目，綜合考慮技術(shù)可行性及經(jīng)濟(jì)性，通過對接逆變器廠商的監(jiān)控平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和運行監(jiān)測。第三方平臺的光伏數(shù)據(jù)采用e 文件形式進(jìn)行推送，頻率為15 min，平臺定時進(jìn)行e 文件解析入庫。

2.3 光伏電站集中監(jiān)控

基于采集的光伏電站運行數(shù)據(jù)，經(jīng)大數(shù)據(jù)分析處理，通過PC端、移動端及監(jiān)控大屏進(jìn)行展示。使決策者能夠?qū)崟r掌握企業(yè)、電站的各項經(jīng)營指標(biāo)；支撐運維人員移動化作業(yè)，且能實時了解電站、設(shè)備的運行狀態(tài)。智能監(jiān)控平臺如圖2 所示。

圖2 智能監(jiān)控平臺

（1）監(jiān)控平臺通過匯聚所有光伏電站的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行集中展示。監(jiān)控首頁整體布局包括左、中、右三部分，監(jiān)測數(shù)據(jù)更新頻率為15 s；大屏中部為核心區(qū)域，以地圖方式展示已建電站的分布情況，頁面自動輪循各站點并顯示選中站點的詳情信息，下方為所有站點當(dāng)年總發(fā)電量；大屏左側(cè)包括裝機容量信息、分布式光伏及集中式光伏建設(shè)情況、當(dāng)日發(fā)電功率；大屏右側(cè)為節(jié)能減排效果、發(fā)電量及發(fā)電功率信息、當(dāng)月發(fā)電趨勢分析；同時每15 s 生成一個碳減排量氣泡。

（2）村鎮(zhèn)級分布式光伏用戶列表監(jiān)測，在地圖上點擊光伏電站彈出展示；頁面左側(cè)為該區(qū)縣的已安裝光伏的村鎮(zhèn)列表；右側(cè)為分光伏用戶卡片列表，優(yōu)先顯示發(fā)電異常的用戶。支持用戶搜索，左側(cè)村鎮(zhèn)1 min 定時自動切換，用戶列表卡片如有分頁則10 s 自動切換一頁，點擊用戶卡片跳轉(zhuǎn)到用戶詳情頁。

（3）分布式光伏用戶詳情，上側(cè)顯示用戶基本信息及實時發(fā)電功率、當(dāng)日發(fā)電量、當(dāng)月發(fā)電量、累計發(fā)電量等統(tǒng)計信息；下方用TAB 頁分布展示發(fā)電量趨勢、逆變器列表，發(fā)電量趨勢展示近30 日發(fā)電量趨勢，逆變器列表展示各臺設(shè)備基本信息及實時運行信息。

（4）光伏逆變器監(jiān)測詳情，包括發(fā)電量、有功功率、無功功率、直流側(cè)功率、三相電流、電壓、功率、功率因數(shù)等監(jiān)測數(shù)據(jù)。

（5）異常告警監(jiān)測，通過大數(shù)據(jù)綜合分析，精準(zhǔn)識別存在發(fā)電異常的設(shè)備并及時推送提醒。

2.4 光伏電站智能運維

光伏智能監(jiān)控平臺集中展示分布式光伏逆變器的故障及告警信息，包括逆變器產(chǎn)生的故障告警和系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的告警閾值觸發(fā)的越限告警。告警預(yù)警界面上半部分顯示各類告警占比，下半部分顯示有告警場站列表，展示告警信息、告警狀態(tài)、告警設(shè)備及告警時間，點擊可查看實時告警數(shù)據(jù)及曲線。后臺支持告警類型、告警等級、告警臺區(qū)、告警用戶、告警設(shè)備、告警時間等條件篩選，可根據(jù)告警設(shè)備運行趨勢可對告警進(jìn)行忽略、轉(zhuǎn)故障研判、轉(zhuǎn)搶修工單等方式進(jìn)行處理。具體流程圖如圖3 所示。

圖3 智能監(jiān)控流程

（1）故障報修。監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障后可通過故障報修提交故障信息，平臺根據(jù)相關(guān)配置自動生成搶修工單，派發(fā)給運維人員進(jìn)行處理。

（2）生成搶修工單。平臺需實現(xiàn)按項目設(shè)置相應(yīng)的運維團(tuán)隊，在接收到嚴(yán)重故障時自動生成搶修工單并分配到指定的運維人員。同時通過移動端應(yīng)用向運維人員發(fā)送消息通知，提醒及時處理。普通告警信息由監(jiān)控人員根據(jù)設(shè)備運行情況進(jìn)行綜合研判確定是否需要生成工單，如需生成可手動生成并下發(fā)作業(yè)工單。

（3）工單派發(fā)。運維班組長接收到工單之后，可根據(jù)運維人員當(dāng)前位置及作業(yè)情況，派發(fā)工單給合適的運維人員。

（4）工單處理。運維人員接收到工單之后，對相應(yīng)的故障設(shè)備開展運維作業(yè)，平臺提供全流程閉環(huán)管控。

（5）工單評價。光伏企業(yè)可查詢所負(fù)責(zé)光伏場站的運維工單信息，監(jiān)控跟進(jìn)工單處理進(jìn)度，對處理完成的工單可進(jìn)行評價。

3 結(jié)束語

通過光伏智能監(jiān)控平臺的建設(shè)應(yīng)用，取得成效明顯，總結(jié)主要如下：①實現(xiàn)不同品牌、不同容量、不同型號逆變器設(shè)備的集中監(jiān)測和統(tǒng)一管理，為分布式光伏的集中管控提供了新的思路；②實現(xiàn)從設(shè)備運行風(fēng)險預(yù)警、智能化故障研判到工單生成，再到運維全過程記錄，最后實現(xiàn)運維的綜合評價，形成了全流程閉環(huán)管控；③實現(xiàn)光伏項目的數(shù)字化、精細(xì)化運營管理，降低了光伏設(shè)備故障發(fā)生率和故障時長，提升了光伏電站發(fā)電效率，有力保障了企業(yè)投資收益。