光伏電站智能運(yùn)維發(fā)展趨勢(shì)

楊政

作為清潔能源的重要組成部分，國(guó)家對(duì)光伏發(fā)電的發(fā)展一直鼎力支持，在許多地區(qū)建立了光伏電站，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的建設(shè)，電站已經(jīng)開(kāi)始投入使用，如今在使用過(guò)程中最主要的問(wèn)題已經(jīng)變成了電站的運(yùn)營(yíng)與維護(hù)工作。隨著網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的飛速發(fā)展，光伏電站也開(kāi)始利用智能化手段進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)。本文將光伏技術(shù)中開(kāi)始運(yùn)用的數(shù)字信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，探討光伏電站只能化運(yùn)維的發(fā)展。

一、智能光伏運(yùn)維電站定義

光伏電站是指與電網(wǎng)相連并向電網(wǎng)輸送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)，為確保發(fā)電工作的正常推動(dòng)，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行定期的運(yùn)維。智能化運(yùn)維是減少人工的參與，利用智能化軟件與技術(shù)，在系統(tǒng)使用過(guò)程中可以盡早地發(fā)現(xiàn)排查故障，并能自動(dòng)地解決簡(jiǎn)單的問(wèn)題，降低運(yùn)維的成本，提高企業(yè)的收入。

二、光伏電站智能化運(yùn)維發(fā)展過(guò)程

按照智能化運(yùn)維發(fā)展的過(guò)程，可以將其劃分為三部分，分別是自動(dòng)化、信息化和智能化，以下分別對(duì)其進(jìn)行介紹。

（一）自動(dòng)化

自動(dòng)化最主要的特征就是減少了大量的人工，在對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)中，不用易損的部件，降低維護(hù)的成本，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)存在的問(wèn)題也不需要專(zhuān)家處理。但是，當(dāng)前在使用傳統(tǒng)的方案，運(yùn)維過(guò)程中還是存在一些問(wèn)題。

一直以來(lái)我國(guó)光伏電站都將設(shè)備存放于房頂或集裝箱頂，由于這些設(shè)備較大，在吊裝時(shí)需要大型機(jī)械設(shè)備，安裝也較復(fù)雜，因此成本居高不下；過(guò)去使用了很多熔絲去實(shí)施組串的防護(hù)，這些熔絲設(shè)置在匯流箱中，在使用過(guò)程中，必須加強(qiáng)對(duì)這些熔絲的維護(hù)工作，無(wú)形中增加了大量的人工；對(duì)系統(tǒng)的散熱工作一般會(huì)依靠外部的風(fēng)扇來(lái)實(shí)施，但是風(fēng)扇在工作時(shí)存在很大的缺點(diǎn)，比如防護(hù)等級(jí)不足，在使用過(guò)程中還會(huì)發(fā)出很大的噪音，維護(hù)起來(lái)十分繁瑣，而且也不夠穩(wěn)定，一旦出現(xiàn)故障將影響整體的效果。

（二）信息化

信息化是借用了計(jì)算機(jī)作為分析傳輸?shù)墓ぞ撸瑢⒋罅康臄?shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的形式進(jìn)行快速的傳達(dá)，成本低精度準(zhǔn)，可靠性強(qiáng)。過(guò)去光伏發(fā)電設(shè)備在進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)沒(méi)有做到很細(xì)致，檢測(cè)時(shí)較為粗糙，還會(huì)出現(xiàn)不同程度的誤差。無(wú)論是集中式的還是集散式的逆變器都缺少了組串的監(jiān)控，導(dǎo)致數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中容易出現(xiàn)丟失，據(jù)統(tǒng)計(jì)檢測(cè)的精確度要高于3%。況且由于設(shè)備種類(lèi)較多，需要不同生產(chǎn)商生產(chǎn)來(lái)提供設(shè)備，其在使用方法和操作習(xí)慣上也存在差異，這就會(huì)導(dǎo)致地電位差的存在，影響接口模塊的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

智能光伏電站在采用信息化的方法時(shí)，使用最先進(jìn)的霍爾傳感器，用高頻差分算法，能夠?qū)M串進(jìn)行智能化測(cè)試，這樣檢測(cè)出的數(shù)據(jù)可以達(dá)到低于0.5%的誤差，這樣就確保了組串電壓和電流信息的準(zhǔn)確性，其精度可以達(dá)到智能匯流箱的6倍左右。無(wú)論組串出現(xiàn)怎樣的變化都可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的監(jiān)控，一旦出現(xiàn)異常，立即就會(huì)定位到故障方位，為專(zhuān)家提供解決方案。

（三）智能化

智能化電站的建設(shè)是建立在當(dāng)前網(wǎng)路、大數(shù)據(jù)背景下的，可以主動(dòng)對(duì)電站運(yùn)維過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行建議。它的實(shí)施可以利用遠(yuǎn)程移動(dòng)來(lái)結(jié)合專(zhuān)家的指導(dǎo)，也可以借用專(zhuān)家運(yùn)維系統(tǒng)，對(duì)問(wèn)題提早進(jìn)行預(yù)防，還可以使用自動(dòng)報(bào)表的系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)采用多層次的報(bào)告。智能化的光伏電站摒棄了傳統(tǒng)系統(tǒng)中復(fù)雜的配件設(shè)備，盡可能地將其簡(jiǎn)單化，把許多單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)的工作進(jìn)行結(jié)合，刪掉過(guò)去易損耗的零件，使整個(gè)運(yùn)維工作更加流暢，操作也較簡(jiǎn)單，電站建設(shè)的時(shí)間也相應(yīng)地縮短，提高了發(fā)電站的工作效率，也使發(fā)電工作更加穩(wěn)定。

傳統(tǒng)的光伏電站運(yùn)行，受當(dāng)時(shí)光伏電站技術(shù)水平的限制和制約，頂層的智能化運(yùn)維發(fā)展系統(tǒng)尚不完備。而智能光伏電站通過(guò)建立一套自動(dòng)化的運(yùn)維系統(tǒng)，創(chuàng)建一體化運(yùn)維平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)能源資源互聯(lián)，光伏電站智能化運(yùn)維發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、組件智能清掃機(jī)器人.目前國(guó)內(nèi)外各種形式的積灰清潔方法主要分為人工清潔，機(jī)械清潔及機(jī)器人清潔。人工清潔勞動(dòng)強(qiáng)度大，而機(jī)械清潔操作難度大，只能局限于大型、平原地面電站應(yīng)用，應(yīng)用受限，清潔成本高。而組件清掃機(jī)器人可在不改變光伏陣列結(jié)構(gòu)的前提下，實(shí)現(xiàn)光伏自充電、自動(dòng)行走、無(wú)水化自動(dòng)清掃等功能。

組件智能清掃機(jī)器人主要由光伏清掃機(jī)、停車(chē)位置限位板、換向位置限位板、過(guò)橋連接架四大部分組成。其清掃工作原理是當(dāng)清掃驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)后，帶動(dòng)光伏清掃機(jī)清掃螺旋刷棍及毛刷旋轉(zhuǎn)，開(kāi)始進(jìn)行清掃。當(dāng)行走驅(qū)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，行走輪同步旋轉(zhuǎn)，依靠行走輪的輪面與光伏組件表面接觸的摩擦力，使光伏清掃機(jī)沿著光伏陣列表面開(kāi)始行走移動(dòng)。當(dāng)光伏清掃機(jī)行走至換向位置時(shí)，滑動(dòng)換向裝置與換向位置限位板接觸，產(chǎn)生位置信息的變化，控制箱檢測(cè)到變位信息后，控制行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)換向動(dòng)作。換向完成后，光伏清掃機(jī)將自動(dòng)反向清掃，當(dāng)行至停車(chē)位置時(shí)，滑動(dòng)換向裝置與停車(chē)位置限位板接觸，產(chǎn)生位置信息的變化，控制箱檢測(cè)到變位信息后，控制行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)及清掃驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止運(yùn)行，光伏清掃機(jī)最終停放在停車(chē)位置，一次清掃任務(wù)結(jié)束，等待下次清掃任務(wù)。

2、智能運(yùn)維無(wú)人機(jī)系統(tǒng).光伏電站智能運(yùn)維無(wú)人機(jī)系統(tǒng)是指利用智能無(wú)人機(jī)作為載體，通過(guò)搭載紅外成像相機(jī)和可見(jiàn)光成像相機(jī)精確全面的采集光伏組件的豐富信息，提供包括組件紅外檢測(cè)、組件表面灰塵檢測(cè)、組件裂紋破損檢測(cè)、組件遮擋檢測(cè)等在內(nèi)的組件檢測(cè)。還可搭載計(jì)算機(jī)智能終端，通過(guò)太陽(yáng)能電池板生成的熱信號(hào)來(lái)確定電池板受損情況，實(shí)現(xiàn)在高空對(duì)光伏組件熱斑效應(yīng)等問(wèn)題的檢查。

光伏電站智能運(yùn)維無(wú)人機(jī)系統(tǒng)是對(duì)光伏電站進(jìn)行巡檢所應(yīng)用的無(wú)人機(jī)、機(jī)載任務(wù)設(shè)備、通信設(shè)備及地面保障設(shè)備等的總和，通常由無(wú)人機(jī)分系統(tǒng)、任務(wù)載荷分系統(tǒng)和綜合保障分系統(tǒng)三部分組成。智能運(yùn)維無(wú)人機(jī)將采集到的組串、匯流箱等設(shè)備的信息實(shí)時(shí)圖傳至地面端，檢測(cè)內(nèi)容包括組件灰塵檢測(cè)、熱斑檢測(cè)、遮擋檢測(cè)、污垢檢測(cè)、裂痕檢測(cè)、不發(fā)電檢測(cè)以及匯流箱溫度檢測(cè)等數(shù)據(jù)。智能運(yùn)維無(wú)人機(jī)系統(tǒng)通過(guò)結(jié)合可見(jiàn)光數(shù)據(jù)和紅外數(shù)據(jù)，能快速便捷的檢查光伏板表面有無(wú)破損、污漬，并通過(guò)紅外熱量信息直觀(guān)的觀(guān)察光伏組件工作狀態(tài)。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，光伏電站的智能化運(yùn)維發(fā)展也成為行業(yè)發(fā)展新的趨勢(shì)和方向。智能化的光伏電站運(yùn)維系統(tǒng)可以通過(guò)信息化、智能化、自動(dòng)化的系統(tǒng)精準(zhǔn)排查故障，及時(shí)反饋問(wèn)題，對(duì)于減少電站損耗和提高設(shè)備運(yùn)行效率起著重要作用。光伏電站的智能化運(yùn)維也是當(dāng)前智能能源系統(tǒng)的發(fā)展的重要組成部分。