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(shù)的發(fā)展。光伏發(fā)電具有經(jīng)濟性和安全性等諸多優(yōu)勢成為能源轉(zhuǎn)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(fā)電的安全性和效率。

【關(guān)鍵詞】光伏電站;智能化;運檢管理

引言

近幾年來，中國生態(tài)文明建設(shè)水平不斷提高，治理污染受到國家的重視。在國家環(huán)保政策的支持下，光伏發(fā)電在中國迅速發(fā)展起來。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，目前中國的光伏電站容量已經(jīng)位居世界前列。光伏電站的運維工作不僅關(guān)系到電站能否穩(wěn)定運行，還關(guān)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(shè)備、逆變器設(shè)備、太陽能跟蹤控制系統(tǒng)等設(shè)備組成的一種利用太陽能資源進行發(fā)電的發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以與其他電網(wǎng)連接并傳輸電力。由于其在環(huán)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(fā)項目。一般情況下，太陽能光伏電站主要分為兩種建設(shè)形式，一種是獨立發(fā)電系統(tǒng)，另一種是并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。二者的區(qū)別是前者含有蓄電池，后者沒有。現(xiàn)階段人們所說的太陽能發(fā)電大多是指的是光伏發(fā)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(huán)保性質(zhì)。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(fā)電，在發(fā)電過程中，光伏電站不同于傳統(tǒng)的火力發(fā)電站，其具有噪聲小、綠色無污染以及操作安全等優(yōu)勢，對環(huán)境的影響幾乎可以忽略不計。另外，光伏發(fā)電對于工作地址沒有過多要求，實用性高，產(chǎn)生的能源質(zhì)量也較高。最后，光伏發(fā)電站的建設(shè)工期較短，能源產(chǎn)生時間較短，工作效率較高。由于光伏發(fā)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(qū)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(dǎo)致光伏電站無法連續(xù)不間斷的供應(yīng)和獲取能源，給發(fā)電工作造成困擾。

2光伏電站智能化運維管理系統(tǒng)功能

要實現(xiàn)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(tǒng)。智能化的運維系統(tǒng)是一個集分析、判斷、評價等為一體的系統(tǒng)，通過對日常指標的評價，使電站設(shè)備處于多維的監(jiān)控狀態(tài)，能對發(fā)電系統(tǒng)進行日常監(jiān)護，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中老化和存在問題的組件，并根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫資源進行分析評價、提供解決方案，若發(fā)生系統(tǒng)故障可及時發(fā)出告警，并自動進行處理。智能化運維管理系統(tǒng)主要功能包括以下幾個方面：

1）監(jiān)控電站的建設(shè)情況，比對在建工程質(zhì)量和數(shù)據(jù)庫標準，判斷分析監(jiān)控工程是否達標。2）系統(tǒng)進行故障自檢，若發(fā)現(xiàn)隱患會及時向業(yè)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(huán)境和天氣狀況等所有情況，全方位搜集數(shù)據(jù)形成知識庫，推薦合適的防阻塞和除塵方案，合理規(guī)劃投入成本，幫助電站制定經(jīng)濟運行周期，確保電站收益最大化。4）通過與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)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(shù)字信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計算技術(shù)的支持下預(yù)測電站瞬時功率和年發(fā)電量，實現(xiàn)電站發(fā)電量的精細化管理。5）給光伏電站的技術(shù)人員提供差異化的數(shù)據(jù)支持和服務(wù)，保證電站的全面、快捷高效運行。6）智能化管理技術(shù)可以為未來電站的設(shè)計規(guī)劃和設(shè)備管理提供經(jīng)驗數(shù)據(jù)，保證新設(shè)備在投入、使用和維護等環(huán)節(jié)進行最佳匹配。

3光伏電站智能化運檢管理系統(tǒng)

3.1搭建光伏電站大數(shù)據(jù)分析預(yù)警系統(tǒng)

光伏電站的數(shù)量和規(guī)模不斷增長，光伏設(shè)備管理難度日益增加。其困境在于無法實時捕捉設(shè)備運行狀態(tài)，分析設(shè)備故障原因，準確判斷故障點，導(dǎo)致設(shè)備檢修時間較長，損失電量較高。光伏大數(shù)據(jù)分析預(yù)警系統(tǒng)是一種以光伏電站實時數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過相似性原理建模技術(shù)產(chǎn)生估算值，對設(shè)備的運行參數(shù)進行實時檢測，將實際值與估算值進行分析比較，對設(shè)備變化趨勢進行判斷，對潛在故障隱患做出提前警示，將設(shè)備的監(jiān)測、分析、評估、管理、決策等相關(guān)信息流和工作流實時推送至相關(guān)專業(yè)和部門，實現(xiàn)設(shè)備在線監(jiān)測診斷，根據(jù)大數(shù)據(jù)的分析的結(jié)果，預(yù)見設(shè)備故障，逐步實現(xiàn)狀態(tài)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(tǒng)研究

基于安全生產(chǎn)、保障效益、高效運維等設(shè)計思路，電站生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)既要具備監(jiān)視所有設(shè)備運行數(shù)據(jù)、故障報警、異常預(yù)警等功能，同時還要兼顧生產(chǎn)技術(shù)管理、安全監(jiān)督管理、運行操作規(guī)程管理、物資管理，以及財務(wù)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(guī)范和制度化管理電站的運行維護及經(jīng)營活動。

基于集團業(yè)主及其技術(shù)、經(jīng)營人員對旗下所有電站真實運行經(jīng)營數(shù)據(jù)的需求，在設(shè)計集中運營系統(tǒng)時，首先應(yīng)考慮各電站與集團總部之間運行經(jīng)營信息的透明性，該系統(tǒng)應(yīng)能與各電站的生產(chǎn)運行管理系統(tǒng)無縫對接;其次，對接之后能存儲海量的電站設(shè)備運行數(shù)據(jù)及電站生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)，一方面為技術(shù)研究提供了實驗數(shù)據(jù)，另一方面為管理層做出科學(xué)決策提供了數(shù)據(jù)支撐;最后，提供高級應(yīng)用，如區(qū)域電站對標分析、廠家設(shè)備質(zhì)量評估、電站質(zhì)量評價、投融資風(fēng)險評估等，從而全面指導(dǎo)電站生產(chǎn)及運營，甚至促進新電站的建設(shè)能力。

3.3光伏電站網(wǎng)格化管理

網(wǎng)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(wǎng)格單元，根據(jù)光伏電站山坡朝向差異大、地形復(fù)雜、高差變化大、陣列分散、分區(qū)復(fù)雜等特點，利用陣列布置特點、電氣系統(tǒng)的連接及檢修便利性等特點劃分不同的網(wǎng)格區(qū)域，所有設(shè)備處于不同的網(wǎng)格區(qū)域范圍內(nèi)網(wǎng)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(jié)合光伏電站網(wǎng)格化管理思想，采用分區(qū)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(qū)域內(nèi)光伏發(fā)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(jù)無人機巡視情況結(jié)合網(wǎng)格化信息，運維人員能快速找到設(shè)備故障點，避免人工巡視受地形影響，無法到達某些區(qū)域，從而產(chǎn)生巡檢盲點，更避免了山地光伏人員巡視可能產(chǎn)生的人員安全隱患。

3.4注重信息共享，構(gòu)建優(yōu)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(zhì)量存在積極影響。對此，可依托信息技術(shù)、通信技術(shù)等先進技術(shù)，聯(lián)系已有經(jīng)驗構(gòu)建完善而科學(xué)的信息系統(tǒng)，為電站運維操作人員、設(shè)備生產(chǎn)制造企業(yè)、電站運維管理人員的溝通與交流提供平臺。以提升設(shè)備應(yīng)用質(zhì)量，保證電站故障的及時發(fā)現(xiàn)、上報與處理。

結(jié)語

我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，在國家政策的引導(dǎo)下，光伏電站的運行逐漸多元化，為了更好地提供發(fā)電服務(wù)，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(shù)的發(fā)展趨勢，不僅可降低運營成本、提高電站收益，綜合優(yōu)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）