光伏電站智能化精益運檢管理淺談

劉美霞 鄭軍偉

【摘 ?要】在全球資源短缺的背景下，國家大力支持新能源技術的發展。光伏發電具有經濟性和安全性等諸多優勢成為能源轉型的方向。本文主要對光伏電站智能化運檢管理進行分析和闡述，以期提高光伏發電的安全性和效率。

【關鍵詞】光伏電站;智能化;運檢管理

引言

近幾年來，中國生態文明建設水平不斷提高，治理污染受到國家的重視。在國家環保政策的支持下，光伏發電在中國迅速發展起來。據相關數據統計，目前中國的光伏電站容量已經位居世界前列。光伏電站的運維工作不僅關系到電站能否穩定運行，還關系到電站的運維成本以及電站最終收益。所以對中國光伏電站的運維管理進行分析與探討是重中之重。

1光伏電站概述

光伏電站主要是由太陽能電池矩陣、蓄電池組、控制設備、逆變器設備、太陽能跟蹤控制系統等設備組成的一種利用太陽能資源進行發電的發電系統，該系統可以與其他電網連接并傳輸電力。由于其在環保方面貢獻極大，所以光伏電站是目前中國鼓勵力度較大的一類的綠色能源開發項目。一般情況下，太陽能光伏電站主要分為兩種建設形式，一種是獨立發電系統，另一種是并網發電系統。二者的區別是前者含有蓄電池，后者沒有。現階段人們所說的太陽能發電大多是指的是光伏發電模式。

光伏電站能夠得到國家的支持，最大的原因就是其具有的環保性質。太陽能作為一種天然能源，其本身是不會枯竭的，光伏電站利用太陽能進行發電，在發電過程中，光伏電站不同于傳統的火力發電站，其具有噪聲小、綠色無污染以及操作安全等優勢，對環境的影響幾乎可以忽略不計。另外，光伏發電對于工作地址沒有過多要求，實用性高，產生的能源質量也較高。最后，光伏發電站的建設工期較短，能源產生時間較短，工作效率較高。由于光伏發電利用的是太陽能，所以其主要劣勢在于太陽能資源收集困難。我國幅員遼闊，但是氣候差異較大，一些地區的太陽照射能量分布密度小，需要廣闊的覆蓋面積才能收集到足夠資源。另外，太陽能資源的收集受到天氣、晝夜交替等非人為控制因素的影響，導致光伏電站無法連續不間斷的供應和獲取能源，給發電工作造成困擾。

2光伏電站智能化運維管理系統功能

要實現對光伏電站的智能化運維管理，必須建立智能化的運維系統。智能化的運維系統是一個集分析、判斷、評價等為一體的系統，通過對日常指標的評價，使電站設備處于多維的監控狀態，能對發電系統進行日常監護，發現系統中老化和存在問題的組件，并根據歷史數據和數據庫資源進行分析評價、提供解決方案，若發生系統故障可及時發出告警，并自動進行處理。智能化運維管理系統主要功能包括以下幾個方面：

1）監控電站的建設情況，比對在建工程質量和數據庫標準，判斷分析監控工程是否達標。2）系統進行故障自檢，若發現隱患會及時向業主上報電站的體檢分析報告，并對故障位置進行精確定位，判斷故障類型，提出解決方案。3）綜合考慮光伏電站的地理環境和天氣狀況等所有情況，全方位搜集數據形成知識庫，推薦合適的防阻塞和除塵方案，合理規劃投入成本，幫助電站制定經濟運行周期，確保電站收益最大化。4）通過與網絡數據互通共享，主動收集分析周邊光伏電站信息和光照信息，在數字信息技術、互聯網技術和云計算技術的支持下預測電站瞬時功率和年發電量，實現電站發電量的精細化管理。5）給光伏電站的技術人員提供差異化的數據支持和服務，保證電站的全面、快捷高效運行。6）智能化管理技術可以為未來電站的設計規劃和設備管理提供經驗數據，保證新設備在投入、使用和維護等環節進行最佳匹配。

3光伏電站智能化運檢管理系統

3.1搭建光伏電站大數據分析預警系統

光伏電站的數量和規模不斷增長，光伏設備管理難度日益增加。其困境在于無法實時捕捉設備運行狀態，分析設備故障原因，準確判斷故障點，導致設備檢修時間較長，損失電量較高。光伏大數據分析預警系統是一種以光伏電站實時數據為基礎，通過相似性原理建模技術產生估算值，對設備的運行參數進行實時檢測，將實際值與估算值進行分析比較，對設備變化趨勢進行判斷，對潛在故障隱患做出提前警示，將設備的監測、分析、評估、管理、決策等相關信息流和工作流實時推送至相關專業和部門，實現設備在線監測診斷，根據大數據的分析的結果，預見設備故障，逐步實現狀態檢修，從而提高光伏場站可靠性，降低檢修成本，縮短檢修時間。

3.2集中運營系統研究

基于安全生產、保障效益、高效運維等設計思路，電站生產運行管理系統既要具備監視所有設備運行數據、故障報警、異常預警等功能，同時還要兼顧生產技術管理、安全監督管理、運行操作規程管理、物資管理，以及財務管理、人力資源管理、辦公管理等多項管理。這樣就形成了一套完整的電站級智能管理軟件，目標是規范和制度化管理電站的運行維護及經營活動。

基于集團業主及其技術、經營人員對旗下所有電站真實運行經營數據的需求，在設計集中運營系統時，首先應考慮各電站與集團總部之間運行經營信息的透明性，該系統應能與各電站的生產運行管理系統無縫對接;其次，對接之后能存儲海量的電站設備運行數據及電站生產管理數據，一方面為技術研究提供了實驗數據，另一方面為管理層做出科學決策提供了數據支撐;最后，提供高級應用，如區域電站對標分析、廠家設備質量評估、電站質量評價、投融資風險評估等，從而全面指導電站生產及運營，甚至促進新電站的建設能力。

3.3光伏電站網格化管理

網格化管理的思想就是將光伏電站按照一定需求劃分成若干網格單元，根據光伏電站山坡朝向差異大、地形復雜、高差變化大、陣列分散、分區復雜等特點，利用陣列布置特點、電氣系統的連接及檢修便利性等特點劃分不同的網格區域，所有設備處于不同的網格區域范圍內網格化管理助推光伏電站無人機巡檢及故障定位。光伏電站使用無人機搭載紅外成像裝置結合光伏電站網格化管理思想，采用分區域、劃片巡檢方式使得組串與組件的對比工作簡單化。由于同區域內光伏發電單元的運行工況基本一致，觀察范圍特定，能夠更容易識別定位組件表面破損、斷柵、缺角、碎片、二極管故障、草木遮擋、灰塵、鳥糞、其他污跡等等故障及污損，準確率達到98%以上。根據無人機巡視情況結合網格化信息，運維人員能快速找到設備故障點，避免人工巡視受地形影響，無法到達某些區域，從而產生巡檢盲點，更避免了山地光伏人員巡視可能產生的人員安全隱患。

3.4注重信息共享，構建優勢信息交流通道

在電站運維管理中，信息的有效共享對提升運維質量存在積極影響。對此，可依托信息技術、通信技術等先進技術，聯系已有經驗構建完善而科學的信息系統，為電站運維操作人員、設備生產制造企業、電站運維管理人員的溝通與交流提供平臺。以提升設備應用質量，保證電站故障的及時發現、上報與處理。

結語

我國光伏產業發展迅速，在國家政策的引導下，光伏電站的運行逐漸多元化，為了更好地提供發電服務，保障電站的安全高效運行，智能化運維是未來光伏電站運維技術的發展趨勢，不僅可降低運營成本、提高電站收益，綜合優勢也很明顯。

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（作者單位：魯能新能源（集團）有限公司陜西分公司）