林麗蓉

（國網(wǎng)（青海）綜合能源服務(wù)有限公司，青海 西寧 810000）

隨著全球能源需求的不斷增長，可再生能源的應(yīng)用越來越受到關(guān)注。光伏發(fā)電作為一種重要的可再生能源，已經(jīng)在許多國家得到廣泛應(yīng)用，但光伏電站的運維工作愈發(fā)復(fù)雜，需借助高效精細化的運維管理技術(shù)確保電站的正常化運行。光伏電站運行環(huán)境相對嚴酷，尤其是在天氣、溫度、濕度等因素的影響下，導(dǎo)致光伏電站不可避免出現(xiàn)電池板老化、設(shè)備故障等問題，加之光伏電站的信息化程度相對較低，無法實現(xiàn)電站的實時監(jiān)測。為此需要逐步優(yōu)化光伏電站運維管理水平，加強對設(shè)備的監(jiān)測維護程度，及時發(fā)現(xiàn)、處理光伏電站存在的設(shè)備故障問題，大大提高電站的可靠性與穩(wěn)定性，降低運維成本，為可再生能源的發(fā)展作出貢獻。

1 光伏電站

現(xiàn)如今為妥善解決能源緊缺的狀況，需要積極開展可再生資源的開發(fā)利用工作。國內(nèi)開展能源研究主要是以調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，強化對綠色能源的應(yīng)用水平。光伏電站是指采用光伏發(fā)電技術(shù)的大型電站，利用太陽能將光能轉(zhuǎn)化為電能，借助電網(wǎng)將電力源源不斷地輸送給用戶。光伏電站是可再生能源的一種重要形式，具有環(huán)保、可持續(xù)、分布式等優(yōu)勢，其主要是由并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)以及獨立發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成，利用太陽能實施光伏發(fā)電以及光熱發(fā)電工作。太陽能是一種可以再生的能源，光伏電站的發(fā)電過程沒有任何損耗，光伏電站具有非常好的可再生性，同時光伏電站運行過程中不會產(chǎn)生有害氣體，并不需要消耗燃料，因此具備良好的環(huán)保效果。但光伏電站的能源密度相對較低，需要占用大面積的土地或建筑物來安裝光伏電池板，加之光伏電站只能在陽光充足的情況下才能發(fā)電，一旦遭遇天氣不佳的外界環(huán)境下，光伏電站的發(fā)電量將會受到影響。此外光伏電站的初始投資相對較高，需要建造大面積的光伏電池板，并需要配套相應(yīng)的電網(wǎng)及逆變器等電力設(shè)備。

光伏電站主要構(gòu)成：光電轉(zhuǎn)換組件、太陽能跟蹤設(shè)備、蓄電池組、太陽能電池矩陣、控制設(shè)備、逆變器設(shè)備。

2 光伏電站運維管理現(xiàn)狀

光伏電站設(shè)備的長期運行不可避免會發(fā)生各種故障，如逆變器損壞、電纜老化、組件防反射涂層破損等，若未能及時開展故障維修工作將會影響光伏電站的發(fā)電效率和穩(wěn)定性。同時光伏電站的組件表面可能會積累灰塵、沙塵等污垢，導(dǎo)致光能轉(zhuǎn)換效率下降，加之光伏電站的運行極易受到風(fēng)暴、臺風(fēng)、暴雨等環(huán)境因素的影響，光伏電站裝置也極易遭受損壞，需要立刻開展維修工作。此外，光伏電站建設(shè)和運維管理需要大量資金投入，由于資金限制部分光伏電站無法有效開展設(shè)備采購、維修維護、人員培訓(xùn)等工作，加之由于技術(shù)限制光伏電站無法掌握最新的運維管理技術(shù)，從而影響運維管理效果。

3 光伏電站優(yōu)化運維技術(shù)應(yīng)用

3.1 基于智能化技術(shù)優(yōu)化光伏電站運維技術(shù)

3.1.1 智能運維無人機技術(shù)應(yīng)用

由于部分光伏電站建立于山區(qū)、沙地等偏遠地區(qū)，在后期運維管理過程中無法積極開展人工巡檢工作，所應(yīng)用的智能運維無人機技術(shù)可搭載紅外成像相機開展光伏電站的表面灰塵檢測及光伏組件紅外檢測工作，實現(xiàn)對光伏電站運行情況的有效診斷與檢測。智能運維無人機主要是由動力模塊、支撐模塊以及控制模塊所構(gòu)成，其具備機動靈活以及荷載水平低的特點。在智能運維無人機技術(shù)應(yīng)用過程中需要在系統(tǒng)內(nèi)標注作業(yè)區(qū)域，設(shè)定任務(wù)高度、飛行起始點以及路徑間隔等數(shù)據(jù)參數(shù)，針對巡檢區(qū)域可能出現(xiàn)障礙物需要提前進行備注，確保無人機飛行過程中能夠有效躲避障礙物。此外智能運維無人機可將拍攝的照片利用圖像拼接程序?qū)嵤╇x線拼接處理工作，繼而生成光伏電站三維全景圖像，為管理人員開展的光伏電站運維管控提供信息支撐。

3.1.2 光伏組件自動清洗技術(shù)應(yīng)用

光伏組件是維護光伏電站運轉(zhuǎn)的重要基礎(chǔ)，沙塵天氣下光伏組件表面會積累大量的沙塵和污垢，組件遮蓋物的存在將會影響光伏組件性能，降低光伏電站的發(fā)電效率。光伏組件自動清洗技術(shù)通過清洗機器人配合清洗水霧噴頭等清洗裝置，對光伏組件進行自動化的清洗和維護，利用高壓水槍對頑固的污垢進行清洗和除去，幫助光伏組件完成自動清洗工作?，F(xiàn)階段可通過光伏組件自身結(jié)構(gòu)調(diào)整工作，幫助光伏電站的光伏組件結(jié)構(gòu)完成自動清洗工作。如可通過太陽能電池板的連接區(qū)域安裝振動器，借助振動器實現(xiàn)對電池板遮蓋物的清除工作，全面提升光伏電站的發(fā)電效率。同時可進一步優(yōu)化光伏組件結(jié)構(gòu)材料，通過在組件結(jié)構(gòu)表面敷設(shè)一層超親水性材料作為自清潔性材料。

3.1.3 光伏組件功率預(yù)測技術(shù)應(yīng)用

（1）數(shù)值天氣預(yù)報系統(tǒng)模塊。光伏組件功率預(yù)測系統(tǒng)中的數(shù)值天氣預(yù)報系統(tǒng)模塊是指利用氣象學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)等相關(guān)知識，通過建立數(shù)學(xué)模型，對未來數(shù)小時或數(shù)天內(nèi)的天氣情況進行預(yù)測，并將預(yù)測結(jié)果作為光伏組件功率預(yù)測的重要參考，為光伏電站的運營管理提供有效的支持。模塊設(shè)計應(yīng)用如表1 所示。

表1 數(shù)值天氣預(yù)報系統(tǒng)模塊應(yīng)用

（2）預(yù)測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模塊。光伏組件功率預(yù)測系統(tǒng)中的預(yù)測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模塊是指利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，將歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)和預(yù)測數(shù)據(jù)等信息進行管理和存儲，為光伏組件功率預(yù)測提供數(shù)據(jù)支持和查詢服務(wù)。模塊設(shè)計應(yīng)用如表2 所示。

表2 預(yù)測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)模塊應(yīng)用

（3）光伏發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)模塊。光伏組件功率預(yù)測系統(tǒng)中的光伏發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)模塊是指利用各種數(shù)學(xué)建模和預(yù)測算法，對光伏組件發(fā)電功率進行預(yù)測和估算的模塊。模塊設(shè)計應(yīng)用如表3 所示。

表3 光伏發(fā)電功率預(yù)測系統(tǒng)模塊應(yīng)用

3.2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)化光伏電站運維技術(shù)

3.2.1 環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

我國大多數(shù)大型光伏電站主要建立在偏遠地區(qū)，光伏電站的運維管理人員無法獲得完整的環(huán)境數(shù)據(jù)，繼而對光伏電站的整體運行情況進行調(diào)度，嚴重影響光伏電站的運行效率?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計光伏電站環(huán)境數(shù)據(jù)實時監(jiān)測系統(tǒng)，對于光伏電站運行的濕度、溫度等數(shù)據(jù)信息進行采集，開展相應(yīng)的遠程實時監(jiān)測活動。

3.2.2 實時監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來優(yōu)化光伏電站監(jiān)控技術(shù)可以實現(xiàn)對光伏電站的全面監(jiān)控和管理，通過傳感器網(wǎng)絡(luò)、云端大數(shù)據(jù)、遠程監(jiān)控和預(yù)警機制等多種技術(shù)手段，可大大提高光伏電站的運行效率和管理效果，為光伏電站的可持續(xù)發(fā)展提供支持。數(shù)據(jù)實時監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用可對光伏電站的運行情況進行監(jiān)測以及診斷分析，利用互聯(lián)網(wǎng)平臺將本地控制中心接受與處理過的信號直接發(fā)送至遠程控制中心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的有效交互，將接收到的數(shù)據(jù)信息進行分類存儲，為光伏電站管理人員的數(shù)據(jù)分析工作開展提供保障，為光伏電站跨地域運營數(shù)據(jù)提供平臺。如遠程監(jiān)控中心可根據(jù)監(jiān)控數(shù)據(jù)的變化實時調(diào)整光伏組件的角度和方向，有效提高光伏組件的發(fā)電效率，同時也可通過遠程監(jiān)控的應(yīng)用，可實現(xiàn)設(shè)備的遠程維護、設(shè)備故障的快速響應(yīng)，提高光伏電站的運行效率和管理效果。降等運維難題，可充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能化技術(shù)等技術(shù)，大大提高光伏電站的運維效率，有效預(yù)測光伏電站的設(shè)備故障，促進光伏電站的可持續(xù)發(fā)展，為推動清潔能源發(fā)展作出貢獻。

4 結(jié)語

光伏電站是一種新型的清潔能源發(fā)電方式，其優(yōu)點在于環(huán)保、可再生、適應(yīng)性強等方面。在光伏電站實際運營過程中不可避免面臨設(shè)備故障、發(fā)電效率下