基于信息化的分布式光伏電站智慧運維模式研究

高 斌

（中國石化銷售股份有限公司華南分公司，廣東 廣州 510620）

1 信息化的光伏電站智慧運維

1.1 信息化技術的發展

信息化技術是人們進入信息技術革命的核心動能，由于信息化技術的不斷推進，其在今天的各個行業領域中發揮著非常重要的作用[1]。例如，互聯網、大數據分析、人工智能以及物聯網等信息化技術均發揮著重要作用，起著提高社會生產效率、完善服務以及推動社會經濟不斷發展的關鍵作用[2]。信息化技術在改造和升級傳統產業中發揮著重要作用。對于電力領域來說，隨著傳統發電理念的改造和電力發展方式的轉變，信息化技術進入新發電領域——光伏發電，減輕光伏發電站的運維成本的同時提高發電效率。

1.2 光伏電站智慧運維的必要性

光伏電站是產生電能的重要方式之一，但是隨著運行時間的增加會不斷增加光伏電站的損耗，可見光伏電站需要長期維護。由于光伏電站的運維在分布式環境下進行，長期依賴人工運維必然會增加工作的負擔和成本。雖然光伏電站可以利用太陽電能保護環境，為社會生活生產做出巨大貢獻，但是它的運維成本已經成為光伏發電的負擔[3]。隨著信息化技術的應用和深化發展，智慧運維的優勢在光伏電站運維中變得愈發突出。智慧運維系統不僅可以提高光伏發電站的發電效率，還可以降低光伏電站的耗損，并提高其經濟效益[4]。

2 基于信息化的分布式光伏電站運維應用

2.1 信息化材料技術在智慧運維中的應用

信息化材料在光伏領域的應用，改變了光伏發電的方式和提高發電效率。隨著科技的不斷進步，新型材料的出現提升了光伏組件的透光性，使更多的陽光可以照射到光伏板，提高能量轉化效率的同時在組件表面形成一層透明的保護膜，保障了光伏組件的穩定運行，延長組件的使用壽命。除了透光性的提升，新型信息化材料還具有自動清理功能，能夠自我清理雜質和灰塵，保持組件表面的清潔，保證光的透過率，從而提高了光伏發電系統的運行效率。這種自動清理功能不僅減少人工清潔的次數，節約時間和人力成本，還降低系統的維護成本，使得光伏電站具有經濟和環保的雙重效益。信息化材料的應用不僅帶來技術上的突破和提升，也為光伏發電行業注入新的活力和發展動力。隨著信息化材料在光伏領域的廣泛應用，光伏發電系統的整體運行效率不斷提高，能源利用效率也得到了進一步提高，為新能源的可持續發展提供了有力支撐。

2.2 信息化光伏組件技術在智慧運維中的應用

信息化光伏組件的應用在光伏電站中扮演著至關重要的角色。通過實時監測不同光伏組串的電流和電壓，運維人員可以及時了解光伏電站的運行狀態，保障發電系統的正常運行[5]。同時，利用智能化的軟件平臺全面分析評估數據，可以輔助發現問題并精確定位出現故障的具體位置。當光伏組件出現問題時，信息化光伏組件技術能夠迅速發現并解決問題，極大地提高光伏電站的運行效率。此外，信息化技術可以降低運維的經濟成本，保障光伏電站的經濟效益。通過及時發布告警信息，運維人員能夠迅速做出決策，確保光伏電站的安全穩定運行。信息化光伏組件的應用也為光伏電站的管理提供了便利。運維人員可以通過智能化軟件平臺進行遠程監控和管理，無須現場操作即可監測和分析光伏組件狀態。這不僅提高管理效率，還降低人力成本，符合節能減排的理念。

2.3 信息化故障診斷技術在智慧運維中的應用

隨著信息技術的不斷發展，信息化故障診斷技術廣泛應用于各個領域。其中，光伏逆變器作為太陽能發電系統中重要的部件之一，其信息化故障診斷顯得尤為重要。具體故障診斷技術如圖1 所示。

圖1 信息化故障診斷技術應用

在此背景下，基于大數據的光伏逆變器信息化故障診斷技術應運而生。基于大數據的光伏逆變器信息化故障診斷技術通過收集、分析以及處理海量的光伏逆變器運行數據，可以實現對逆變器的實時監測和故障診斷。通過對數據進行深度學習和模式識別，可以準確判斷光伏逆變器的工作狀態，及時發現并排除故障，保證系統穩定運行。決策樹故障診斷技術是一種基于規則的信息化故障診斷方法。通過構建決策樹模型，將光伏逆變器的運行數據與已知故障的特征進行匹配，可以準確診斷出光伏逆變器的故障類型和原因。這種方法不僅具有較高的診斷準確性，還可以為維護人員提供有效的故障排除方案。反向傳播（Back Propagation，BP）神經網絡故障診斷技術是一種基于神經網絡的信息化故障診斷方法。訓練神經網絡模型，將光伏逆變器的運行數據轉化為一系列權重和偏差，可以實現快速診斷逆變器故障。BP 神經網絡具有強大的非線性擬合能力和高度的自適應性，可以有效應用于復雜的光伏逆變器故障診斷場景。

2.4 信息化運維技術在智慧運維中的應用

信息化技術在運維方面的應用主要體現在大數據與云計算技術的結合運用上。這種聯合可以構建信息化、智能化的運維系統。此類技術使管理人員可以實時監測設備的狀態和效率，進而提高光伏電站的管理水平。因此，通過建設電站監測與診斷的智能系統，管理人員可以快速獲取電站的相關數據，并開展有效評估，識別光伏電站的相關問題和潛在風險，以維護電站的安全運行，提高光伏電站的穩定性能和運維水準，降低運維的成本。總而言之，利用信息化技術可以助力管理人員工作水平的提高，全面優化光伏電站的工作狀態。隨著信息化技術的廣泛應用，信息化運維技術能夠在光伏電站應用場域中發揮更大的智能化和便捷化效用，為清潔電能的應用提供強有力的支撐。

3 光伏電站智慧運維的模型架構

隨著社會對光伏電站的依賴不斷增加，光伏電站自身的規模也在不斷擴展，其所需要的維護成本也在不斷增加。智慧運維已經成為降低光伏電站運維成本和提高運維效率的必然之選。在智慧運維中信息化技術至關重要。智慧運維模型架構包括信息化設備層、信息化控制層、信息化監視層以及信息化決策層。這4 個模型層均因信息化技術實現了運維的高效協作與智慧運轉。光伏電站智慧運維的模型架構如圖2 所示。

圖2 光伏電站智慧運維的模型架構

3.1 信息化設備層

信息化設備層是智慧運維的基礎。在這一層面上，各種傳感器和設備被應用于光伏電站的運維，實時收集并傳輸各種數據到系統。例如，智能溫度傳感器可以實時監測光伏板的溫度，智能攝像頭可以實時監控光伏電站的安全情況。這些智能設備不僅提高運維的效率，也使得運維更加精細化和智能化。

3.2 信息化控制層

信息化控制層是智慧運維的關鍵。在這一層面上，通過數據分析和算法優化，實現對光伏電站各個部分的遠程控制和調節。例如，通過智能控制系統可以實現光伏板的角度調整，使得光照更加充分，從而提高光伏電站的發電效率。另外，智能控制系統可以進行設備的故障診斷和自動修復，減少人工干預的需求，增強運維的穩定性和可靠性。

3.3 信息化監視層

信息化監視層是智慧運維的監控中心。在這一層面上，通過數據可視化和實時監控，運維人員可以隨時掌握光伏電站的運行情況，并及時發現問題和異常。例如，智能監視系統可以實時顯示光伏電站的發電量、工作狀態以及設備運行情況，運維人員可以通過手機或計算機隨時查看。這樣一來，運維人員可以迅速做出反應，從而提高運維的響應速度和準確性。

3.4 信息化決策層

信息化決策層是智慧運維的智慧大腦。信息化決策層使用數據挖掘和人工智能算法，實現對光伏電站運行數據的分析和預測。例如，智能決策系統可以根據歷史數據和實時數據，預測未來幾天的天氣情況，從而調整光伏電站的發電計劃。另外，智能決策系統可以通過大數據分析，優化光伏電站的運維方案，提高運維效率和降低成本。

4 結 論

基于信息化的分布式光伏電站智慧運維模式是一個具有廣闊前景的研究領域。通過信息化技術的應用，可以提高光伏電站的效率和可靠性，實現智能化管理和運維。未來，隨著物聯網和數字孿生技術等新技術的不斷發展和應用，光伏電站智慧運維模式將會得到進一步完善，為光伏產業的可持續發展做出更大貢獻。