五凌電力有限公司寧夏分公司 宗 嵩 韓富敬 馮 偉 樊立成 厲家東

智能化運(yùn)維技術(shù)指的是利用智能化設(shè)備對光伏電站的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別、分析，以及管理，以確保能夠提高光伏電站的運(yùn)維管理效率，有效減少光伏電站的運(yùn)維管理成本。然而，當(dāng)前光伏電站運(yùn)維技術(shù)的發(fā)展較為緩慢，運(yùn)維系統(tǒng)建設(shè)很難滿足光伏電站運(yùn)行管理需求，因此選擇合適的運(yùn)維技術(shù)，建立適合光伏電站運(yùn)行的智能化運(yùn)維管理系統(tǒng)，成為光伏電站建設(shè)發(fā)展道路上的重要目標(biāo)。

1 光伏電站智能化運(yùn)維管理系統(tǒng)建設(shè)

1.1 智能設(shè)備層建設(shè)

智能設(shè)備是光伏電站智能化運(yùn)維管理的重要組成部分，智能設(shè)備層在整個(gè)系統(tǒng)中起到了連接樞紐的作用，同時(shí)也是現(xiàn)實(shí)和系統(tǒng)融合的關(guān)鍵。因此，智能設(shè)備層必須具備全面、敏感的感知能力，在控制層和決策層的支持下，智能設(shè)備層能夠?qū)Σ僮餍盘?hào)進(jìn)行處理，并且傳遞到相應(yīng)的設(shè)備當(dāng)中，以此實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的控制和管理[1]。智能設(shè)備主要以監(jiān)測設(shè)備構(gòu)成，監(jiān)測設(shè)備能夠?qū)ιa(chǎn)環(huán)境的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測量，因?yàn)樵O(shè)備層工作強(qiáng)度較大，所以其必須具備較強(qiáng)的負(fù)荷能力。

1.2 智能控制層建設(shè)

智能控制層主要目的在于控制設(shè)備，而想要實(shí)現(xiàn)這種控制行為，必須建立完善且科學(xué)的規(guī)則模型，需要采用先進(jìn)的自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、診斷預(yù)測控制等技術(shù)，并且根據(jù)設(shè)備層所反饋的數(shù)據(jù)及指示信息，以滿足對光伏電站各運(yùn)行環(huán)節(jié)及系統(tǒng)的有效控制。由此可見，智能控制層的構(gòu)建要以算法完善和操作系統(tǒng)完善為目標(biāo)，技術(shù)人員在構(gòu)建智能控制層時(shí)，必須考慮光伏電站運(yùn)行的安全穩(wěn)定、節(jié)能環(huán)保，以及經(jīng)濟(jì)成本等多個(gè)方面，以確保智能控制層能夠滿足數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析，以及數(shù)據(jù)誤差修復(fù)的需求[2]。

1.3 智能決策層建設(shè)

智能決策層的功能在于結(jié)合光伏電站生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的信息及運(yùn)維平臺(tái)對光伏電站系統(tǒng)中所產(chǎn)生的信息展開數(shù)字化監(jiān)管，并且對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，智能決策層中具有大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)及管理信息，能夠滿足光伏電站智能運(yùn)維管理工作各個(gè)決策的需求，并且提供輔助參考，在構(gòu)建決策層的過程中必須結(jié)合實(shí)際的環(huán)境需求對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，以此滿足對光伏電站智能化運(yùn)維的需求[3]。

2 光伏電站智能化運(yùn)維技術(shù)的應(yīng)用

2.1 智能運(yùn)維無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

智能運(yùn)維無人機(jī)技術(shù)是指利用無人機(jī)完成光伏電站巡檢、故障定位、設(shè)備維護(hù)等任務(wù)的技術(shù)，無人機(jī)技術(shù)相對來說效率較高，而且操作簡單，在光伏電站智能化運(yùn)維中能夠應(yīng)用到以下幾個(gè)方面。

第一，在巡檢任務(wù)方面，相對于傳統(tǒng)人工巡檢來說，智能無人機(jī)的應(yīng)用可以通過自主飛行和高空視角，快速覆蓋整個(gè)電站區(qū)域以實(shí)現(xiàn)全面的巡檢，智能無人機(jī)可以準(zhǔn)確地識(shí)別設(shè)備故障、損壞、污染等問題并及時(shí)生成報(bào)告，以此滿足巡檢工作對于效率和準(zhǔn)確性的需求。

第二，智能無人機(jī)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測和故障定位，可以通過搭載各種傳感器和攝像設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測光伏電站的運(yùn)行狀態(tài)和性能指標(biāo)，在運(yùn)維過程中無人機(jī)一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障、設(shè)備損壞等異常情況，便可以進(jìn)行快速定位并生成故障報(bào)告，方便維護(hù)人員進(jìn)行及時(shí)修復(fù)，確保能夠有效縮短處理時(shí)間并提高電站的可靠性和穩(wěn)定性。

第三，無人機(jī)技術(shù)能夠滿足預(yù)測性維護(hù)的需求，可以通過機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析算法對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，并且結(jié)合歷史數(shù)據(jù)對設(shè)備存在的問題及問題趨勢進(jìn)行識(shí)別和預(yù)測，以滿足提前預(yù)測設(shè)備的壽命和維護(hù)周期的需求并生成維護(hù)計(jì)劃，這對于減少突發(fā)故障及延長設(shè)備壽命的作用非常明顯[4]。

第四，智能無人機(jī)可以滿足大數(shù)據(jù)管理和綜合決策支持的需求，智能無人機(jī)的應(yīng)用可以傳輸大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)和圖像信息滿足光伏電站運(yùn)維需求，并且通過對數(shù)據(jù)的整合分析為運(yùn)維提供重要的決策和參考，以此保障運(yùn)維的合理性并且滿足對設(shè)備配置優(yōu)化的需求。

2.2 光伏組件自動(dòng)清洗技術(shù)的應(yīng)用

光伏組件自動(dòng)清洗技術(shù)是指利用自動(dòng)化設(shè)備對光伏電站中的太陽能組件進(jìn)行清潔的技術(shù)，該技術(shù)通過搭載噴淋裝置、刷子或無刷清洗器等設(shè)備來清除光伏組件表面的污染物、塵埃和污垢，以此滿足清洗光伏組件設(shè)備的需求。在實(shí)際應(yīng)用過程中，第一，光伏組件自動(dòng)清洗技術(shù)可以提高清洗效率。相對傳統(tǒng)的人工清洗，光伏組件自動(dòng)清洗技術(shù)可以利用自動(dòng)化設(shè)備快速、精確地對光伏組件進(jìn)行清洗，其效率和清洗效果能夠得到保障。第二，光伏組件自動(dòng)清洗技術(shù)可以減少清洗成本。傳統(tǒng)人工清洗所需要的人工成本和物力成本相對較高，而自動(dòng)清洗技術(shù)能夠減少人工投入，還可以控制資源利用，以此滿足控制清洗成本的需求。自動(dòng)清洗技術(shù)的應(yīng)用在滿足光伏組件發(fā)電效率需求方面的作用非常明顯，畢竟光伏組件的發(fā)電效率很容易受到環(huán)境的影響，尤其是表面的灰塵和污垢很容易干擾光伏組件的性能，而自動(dòng)清洗技術(shù)的應(yīng)用則能夠結(jié)合光伏組件的需求自動(dòng)清理灰塵和污垢，以減少環(huán)境因素對光伏組件發(fā)電效率的影響。

2.3 光伏組件功率預(yù)測技術(shù)的應(yīng)用

光伏組件功率預(yù)測技術(shù)是利用氣象、地理、時(shí)間、歷史數(shù)據(jù)等多種因素，通過建立數(shù)學(xué)模型對光伏電站的發(fā)電功率進(jìn)行預(yù)測的智能化技術(shù)。第一，在光伏電站的智能化運(yùn)維工作中，光伏組件功率預(yù)測技術(shù)可以幫助電站管理人員準(zhǔn)確預(yù)測光伏組件的發(fā)電量并優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)而提高光伏組件的發(fā)電效率及降低運(yùn)行成本；可以通過各項(xiàng)數(shù)據(jù)及因素建立預(yù)測模型來準(zhǔn)確預(yù)測光伏組件的發(fā)電量，以此幫助電站管理人員優(yōu)化電站運(yùn)行參數(shù)并做好發(fā)電計(jì)劃，以確保能夠發(fā)揮光伏電站的最大化效率。第二，在降低運(yùn)營成本方面，對于光伏組件功率的預(yù)測能夠幫助電站管理人員合理安排設(shè)備維護(hù)和運(yùn)維計(jì)劃，以此避免停機(jī)維護(hù)問題，還能減少不必要的能源浪費(fèi)和設(shè)備更換，以此控制整體運(yùn)營成本。第三，在保障發(fā)電穩(wěn)定性方面，光伏組件功率預(yù)測技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測光伏組件的發(fā)電狀況，并且根據(jù)功率實(shí)時(shí)分析和預(yù)測了解光伏組件的故障情況及污染情況，以此保障光伏電站能夠穩(wěn)定運(yùn)行。圖1為分布式光伏電站功率預(yù)測與運(yùn)行管理系統(tǒng)。

圖1 分布式光伏電站功率預(yù)測與運(yùn)行管理系統(tǒng)

2.4 智能材料的應(yīng)用

在智能光伏電站運(yùn)維技術(shù)當(dāng)中，智能材料是指具備識(shí)別、感知、響應(yīng)和自適應(yīng)等功能的材料，智能材料可以用于制造智能化組件，比如智能防塵板、智能反光板等，以確保能夠提高光電轉(zhuǎn)換效率及光伏電站的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性。智能材料應(yīng)用的最大優(yōu)勢在于提高光電轉(zhuǎn)換效率，智能材料制造的智能防塵板、智能反光板等組件能夠滿足光電轉(zhuǎn)換效率提升的需求，例如智能防塵板可以根據(jù)光照強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)開合度減少灰塵對光伏電池板的遮擋來提高光電轉(zhuǎn)換效率，而智能反光板則可以根據(jù)光照角度自動(dòng)調(diào)節(jié)反射角度以增加陽光照射面積，這也是提高光電轉(zhuǎn)換效率的重要措施；在保障光伏電站安全性方面，智能材料制造的智能化斷路器能夠結(jié)合光伏電站的運(yùn)行狀況對光伏電站進(jìn)行控制，例如在設(shè)備存在故障風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，智能化斷路器可以立即斷開電路以保障電站的安全性，以此避免設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

3 強(qiáng)化光伏電站智能化運(yùn)維水平的幾點(diǎn)建議

隨著光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，光伏電站的智能化運(yùn)維技術(shù)已成為提升電站效率、降低運(yùn)維成本的關(guān)鍵。為進(jìn)一步強(qiáng)化光伏電站智能化運(yùn)維水平，以下提供幾點(diǎn)建議。

3.1 制定相對完善的運(yùn)維計(jì)劃

光伏電站的智能化運(yùn)維計(jì)劃應(yīng)基于電站的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)和環(huán)境特性，采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法進(jìn)行優(yōu)化。

第一，深入分析電站的運(yùn)維歷史數(shù)據(jù)是制定有效運(yùn)維計(jì)劃的基礎(chǔ)。這不僅包括電站的運(yùn)行效率和故障記錄，還包括環(huán)境因素如溫度、濕度、風(fēng)速等的影響分析。通過對這些數(shù)據(jù)的深入挖掘，可以識(shí)別出運(yùn)維活動(dòng)中的關(guān)鍵影響因素，如設(shè)備易損部位、高故障頻發(fā)期等，從而在未來的運(yùn)維活動(dòng)中有針對性地加以改進(jìn)。

第二，結(jié)合當(dāng)前智能化技術(shù)的發(fā)展，光伏電站的運(yùn)維計(jì)劃應(yīng)涵蓋更多的預(yù)防性維護(hù)措施。包括使用先進(jìn)的監(jiān)測設(shè)備和診斷工具，如熱成像攝像頭、無人機(jī)巡檢等，以及利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)對電站運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析，提前發(fā)現(xiàn)潛在的故障和問題。通過這些技術(shù)手段，可以實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和恢復(fù)，極大地提高了電站的運(yùn)維效率和可靠性。

第三，運(yùn)維計(jì)劃還需考慮光伏電站所在地的季節(jié)性變化對電站運(yùn)行的影響，如雨季可能導(dǎo)致的設(shè)備腐蝕問題，以及冬季積雪可能對光伏板的遮擋效應(yīng)。因此，運(yùn)維計(jì)劃應(yīng)根據(jù)季節(jié)變化調(diào)整維護(hù)策略，如增加雨季的防腐蝕措施和冬季的雪地清掃工作。

第四，隨著光伏電站設(shè)備的老化及新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，運(yùn)維計(jì)劃需要不斷地更新和優(yōu)化。這意味著，光伏電站的運(yùn)維團(tuán)隊(duì)需要持續(xù)跟蹤最新的行業(yè)發(fā)展趨勢和技術(shù)進(jìn)步，及時(shí)調(diào)整和更新運(yùn)維策略和技術(shù)手段，以確保運(yùn)維計(jì)劃始終能夠滿足電站運(yùn)行的最新需求，保證其長期穩(wěn)定高效地運(yùn)行。

3.2 積極創(chuàng)新光伏發(fā)電技術(shù)

創(chuàng)新是推動(dòng)光伏電站智能化運(yùn)維水平提升的關(guān)鍵動(dòng)力。光伏行業(yè)應(yīng)持續(xù)關(guān)注和研究新的發(fā)電技術(shù)、材料科學(xué)，以及智能化技術(shù)，如更高效的光伏組件、更智能的監(jiān)控和診斷系統(tǒng)等。例如，利用人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)對光伏電站的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析，能夠更精確地預(yù)測設(shè)備故障和發(fā)電量，從而優(yōu)化維護(hù)計(jì)劃和發(fā)電策略。同時(shí)，研究和開發(fā)新型智能材料，如自清潔或能自適應(yīng)環(huán)境變化的光伏組件，可以顯著提高光伏電站的運(yùn)維效率和發(fā)電性能。此外，光伏電站還應(yīng)積極探索和應(yīng)用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)，建立更加靈活和高效的運(yùn)維管理系統(tǒng)。通過制定完善的運(yùn)維計(jì)劃和積極創(chuàng)新光伏發(fā)電技術(shù)，不僅能夠提高光伏電站的運(yùn)維效率和降低運(yùn)維成本，還能增強(qiáng)光伏電站的可靠性和穩(wěn)定性，為光伏電站的可持續(xù)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持。

4 結(jié)語

總的來說，在利用智能技術(shù)提高光伏電站運(yùn)維效率和效果的過程中，不僅要利用先進(jìn)的管理系統(tǒng)滿足光伏電站的運(yùn)維需求，同時(shí)還需要利用無人機(jī)、自動(dòng)清洗、功率預(yù)測、智能匯流箱、智能材料等先進(jìn)的技術(shù)滿足智能化運(yùn)維的需求，以確保智能技術(shù)的優(yōu)勢能夠在光伏電站運(yùn)維工作中得到充分發(fā)揮。