基于互聯網技術的光伏監控平臺的設計與實現

黃岳文 黃浩 謝建國

摘? ?要：文章結合“互聯網+光伏電站”的思想，利用互聯網技術，通過將光伏電站數字化，建立了本地智能運維管理系統和遠程協同運維管理系統，將現場光伏電站中各類設備的數據實時傳輸到集團數據中心并存儲，并對數據進行統計和分析，實現了以大屏的方式實時展示。

關鍵詞：互聯網技術;光伏監控平臺;能源

1? ? 研究背景

太陽能屬于可再生能源的一種，具有儲量大、永久性、清潔無污染、可再生、就地可取等特點，因此，成為目前人類所知可利用的最佳能源選擇。隨著全球可持續發展戰略的實施，該技術得到了許多國家政府的大力支持，在全球范圍內廣泛使用。隨著光伏發電行業逐步邁入了“平價上網”時代，未來我國的光伏行業具有巨大的發展空間，預計2019年我國光伏新增裝機容量將達到43 GW，累計裝機容量達到216 GW。

隨著規模性的光伏電站的陸續建設和投入運行，光伏電站的建設質量問題、安全問題大量出現，設計缺陷、設備質量缺陷、施工不規范等問題都給光伏電站的質量和后期運維帶來了嚴峻的挑戰。這些問題單靠人力進行現場管理，不光是一種人力資源的浪費，而且無法及時發現和預防各種電站故障[1]。為達到保證光伏發電系統質量、安全、經濟、高效運行的目的，建設一套集實時監控、集中管理、智能預警分析、災害防范為一體的光伏電站智能化遠程運營信息管理系統，來保證電站建立規范和有效的管理機制，特別是保證電站高效質量管理和運維管理，顯得尤為重要。

2? ? 現狀及目的

目前，市場上相關的光伏監控類產品比較雜，但是基于“互聯網+”的光伏大數據平臺應用不多，整個行業方向尚處于探索階段。

目前，業內比較有名的監控平臺廠家有合肥陽光的“智慧光伏云”系統以及華為的“智慧光伏電站”系統，這類系統目前主要是針對單個電站進行智能化管理，只是簡單地運用了相關的信息技術，尚未將大數據技術真正融合到光伏系統中去，同時，這類企業在光伏行業的涉及面不廣，在光伏的整個產業鏈方面具有一定的局限性。

智能光伏電站是全數字化電站，可真正實現“可信、可視、可管、可控”。智能光伏電站采用創新組網方案，打破現有設計束縛，從簡化建設、最佳系統性能匹配、簡化維護等角度，重新對組件、線纜、逆變器、升壓變、監控與數據采集單元等系統部件進行組合優化。智能光伏電站具有主動電網自適應技術，利用智能逆變器的高速處理能力、高采樣和控制頻率、控制算法等優勢，主動適應電網的變化，實現更好的多機并聯控制、更佳的并網諧波質量，更好地滿足電網接入要求，提高在惡劣電網環境下的適應能力。建設光伏電站監控平臺主要解決的問題及目的：（1）提高對生產現場的實時監控能力。（2）實現對光伏電站的質量監控。（3）實現對發電生產的信息化、自動化管理。（4）為提高管理與決策水平提供信息支撐。（5）建設光伏電站監控設備的統一管理平臺。（6）整合各類監測數據，實現對不同人員的差異化服務。

3? ? 設計與實現

結合“互聯網+光伏電站”的思想，利用互聯網技術，通過將光伏電站數字化、建立本地智能運維管理系統和遠程協同運維管理系統，將現場光伏電站中各類設備的數據實時傳輸到集團數據中心并存儲，然后對數據進行統計和分析，并大屏的方式實時展示，以充分滿足用戶對光伏電站的高發電量、低初始投資、低運維成本、高可靠性和安全性等需求為目的，在25年生命周期內，實現高收益、可運營、可管理、可演進。使管理人員快速、準確地了解光伏電站的發電效率和發電量，使運維人員對光伏電站中出現的設備故障做出及時的響應，對可能出現的質量問題做出有效的預防，從而提高光伏電站的發電效率和運行質量。

3.1? 監控平臺整體布局

光伏監控平臺采用純瀏覽器和服務器（Browser/Server，B/S）結構的模式，以實現分布于全球不同地域的電站集中監控管理為目標而進行開發設計，為全球電站提供接入服務。平臺系統主要由子站數據采集系統和遠程監控中心兩部分組成。實時采集各光伏電站運行參數數據，通過互聯網遠程傳送到監控平臺數據服務器內。監控中心服務器對每個電站數據進行匯總、分析、管理和展示，實現區域內所有光伏電站的狀態監控和運行指導。數據中心支持用戶通過瀏覽器或智能手機終端遠程登錄查詢。

監控中心提供強大的后臺數據庫服務器集群、數據磁盤陣列，以提供海量數據存儲;完備的災難恢復策略使用戶的運行數據不丟失;數據檢索、數據寫入分離設計，有效提高數據庫訪問速度。監控數據服務中心的建設為實現光伏電站無人值守、投資安全、最優運行、最佳維護提供技術保障。

3.2? 系統架構設計

光伏監控平臺從設備端、數據服務、應用服務3方面進行設計[2-3]。監控平臺系統模塊設計如圖1所示。設備端支持光伏電站中常用的設備如逆變器、匯流箱、環境監測儀、電表等，通過工業網關或通信管理機將不同廠家、不同型號及類型的設備進行統一數據管理，然后再通過不同的協議將數據上傳到數據服務端。數據服務端通過數據接入模塊、實時計算模塊、規則映射模塊將數據進行處理、統計、分析、分類存儲。應用服務將數據實時展示給決策管理人員及電站運維人員。

3.3? 系統技術實現

監控平臺可運行在Windows或Linux系統中，Web及APP應用接口采用PHP技術進行開發，可運行在IIS，Apache，Ngix服務器上;數據庫包含Redis，influxdb，MySQL數據庫;數據接入、實時計算、規則映射模塊采用C++開發。

3.4? 系統展示

決策層、管理層及運維人員可以在不同地點用多種不同的方式通過監控平臺實時了解、掌握各個電站運行的情況，可以快速響應電站出現的異常情況，減少電站的發電損失，提高運行效率。設計展示效果如圖2所示。

4? ? 結語

通過基于互聯網技術，實現了光伏電站的智能監控，主要解決了以下問題：（1）多類型電站及設備統一的接入標準化技術，簡化電站數據接入復雜度。（2）海量電站數據統計分析自動化技術，解決了常規統計分析從關系數據庫查詢速度慢的問題。（3）改變光伏電站運維方式，實現無人值守遠程運維。（4）大數據分析技術，為電站投資決策、電站設計、設備選型提供依據。

[參考文獻]

[1]馮相賽.國內光伏電站監控技術研究進展綜述[J].太陽能，2016（11）：47-50.

[2]張仲文.分布式光伏監控系統關鍵技術研究及標準應用[J].電力自動化，2018（4）：103-104.

[3]張巍，彭良平，杜毅，等.光伏電站監控系統分析[J].太陽能，2014（8）：17-21.

Design and implementation of photovoltaic monitoring platform based on internet technology

Huang Yuewen， Huang Hao， Xie Jianguo

（Hunan Red Sun New Energy Science and Technology Co.， Ltd.， Changsha 410000， China）

Abstract：Combined with the idea of “Internet + photovoltaic power station”， the Internet technology is used to digitize the photovoltaic power station， which establishes the local intelligent operation and maintenance management system and remote cooperative operation and maintenance management system in this paper， and transmit real-time data of all kinds of equipment in the photovoltaic power station to the data center of the group， the data of all kinds of equipment in the field photovoltaic power station are transmitted to the group data center in real time and stored. The data is counted and analyzed， and the real-time display is realized in a large screen.

Key words：Internet technology; photovoltaic monitoring platform; energy