光伏電站智能化運維探析

董若飛

（國電電力內蒙古新能源開發有限公司，內蒙古呼和浩特 010010）

0 引言

在傳統能源日益衰竭的情況下，新能源發電行業不斷發展，光伏電站不斷涌現。然而，目前國內光伏電站運營管理水平遠遠滿足不了規模不斷擴大的需求，管理水平的欠缺逐漸成為制約光伏電站發展的重要因素。光伏電站要不斷提高運行效率，縮短運行巡檢時間，對各項操作進行全面的記錄管理，發現故障隱患及時消除，從而提高整體運維管理水平，改善內部治理結構，促進經濟效益的提升。

1 光伏電站智能化運維的必要性

智能化運維，能夠對電站日常運行情況進行分析、判斷和評價，使電站設備處于智能化監控狀態下，以便及時發現設備隱藏故障，提高電站的運行效率。

（1）智能化運維可以實時監測電站的建設情況。智能化運維能保證有關人員對建設工程的實時監控，監測工程質量滿足相關標準要求，保證電站投用后正常運轉。

（2）智能化運維能夠發現組件中的隱藏故障。智能化運維借助現代科技對故障位置進行精準定位，并判斷出故障的原因和類型，為工作人員提供精準的解決方案，大大提高維修效率，節省人力資源成本，提高電站的運行水平。

（3）智能化運維能夠對電站周邊的環境因素進行詳細分析，依托大數據技術，建立完善的環境數據庫，并依托數據庫資源，制定出合理的防阻塞和除塵方案，節約規劃投入成本。

（4）智能化運可以實現光伏電站之間的資源共享，通過各電站之間的信息互聯互通，利用云計算、數字信息等先進技術，實現對電站瞬時功率和年發電量的準確預測，有利于光伏電站的精準管理。

2 光伏電站智能化體系

2.1 智能光伏組件

智能光伏組件，是指在充分利用物聯網技術的前提下，對每塊光伏組件的溫度、電壓、電流等運行情況，以及被陰影遮擋情況進行實時監測，通過智能化云平臺對監測數據進行詳細分析，及時發現異常組件并進行預警。智能光伏組件的應用，能有效提升光伏電站的運行效率，實現不同光伏組件之間的獨立運行和獨立跟蹤，有效改善陰霾天氣環境下太陽光電系統的運行效率，降低光伏電站的運維成本，提高電站運行效率。

2.2 智能匯流箱

光伏匯流箱是連接光伏列陣和逆變器的設備，能夠為光伏電站的正常運行提供防雷及過流保護，同時還能有效監測光伏列陣的單串電流、電壓和防雷器的運行狀態。在實際運行中，光伏產業發展速度比較快的地區，受到雷擊災害影響的頻率也比較高。光伏發電系統內部需要的組件數量非常多，運行中會出現布線復雜現象。作為現代化的高科技設備，光伏逆變器的造價較高，并且由于性能的不完善，運行中很容易遭到雷擊損害。智能匯流箱能對逆變器的運行提供保護，有效避免因雷擊等對設備造成破壞。

在匯流箱的設計制作中，首先要保證匯流箱的性能能滿足室外環境下的使用需求，同時需要配備高壓防雷器。尤其要注意的是，匯流箱的正極和負極都要有防雷功能。此外，匯流箱的結構應比較堅固，箱體表面要保持光滑平整，不能有剝落、裂痕等現象。從匯流箱的性能來說，要不斷完善匯流箱對故障的監測、分析和判斷能力，提升匯流箱的報警功能，以便在故障發生時，技術人員能夠及時得到提醒，防止對設備造成更大規模的損壞。另一方面，也要對匯流箱進行技術上的延伸，可以利用感溫電纜等設備，提高匯流箱對溫度感知的敏感程度，加強對溫度變化的控制。

2.3 智能監控

智能監控系統運行過程中，技術人員要充分結合最新的科學技術，可以利用直升機設備、紅外成像、視頻監測平臺等技術設備建立起完善的監控系統。技術人員要加強對監控系統數據的管理工作，如可以通過總結建立歷史數據臺賬的方式，對監控結果進行詳細分析，及時發現設備中隱藏的故障發生點，并進行預防性維護，提高設備的運行性能。此外，技術人員要對容易發生缺陷的故障點進行總結，建立缺陷單，以提高對缺陷的處理效率。

2.4 智能材料

對于光伏電站智能化運維體系來說，智能材料是構建整個體系的基礎性元素。在目前光伏電站的發展實際中，智能材料主要用于噴涂在光伏玻璃的表面，發揮著提高玻璃透光率的性能。智能材料的運用能夠在光伏玻璃表面形成一層透明的保護膜，在某種程度上來說，智能材料能夠有效分解玻璃表面的有機物，提高玻璃的自動清理性能，節省人工成本，提升光伏組件的運行效率，從而提高電站的發電量，滿足人們生產生活的實際需求[1]。

2.5 瞬時功率預測

光伏電站主要依托太陽能資源進行發電，運行過程容易受到氣候條件等因素的影響，影響發電輸出功率，造成運行的不穩定性。因此，有關部門要結合當地光伏電站的實際情況，加強對電網調度工作的監督力度，提高轄區內電力系統檢測網絡的覆蓋面。比如，可以對光伏電站上空的云層進行詳細研究，統計云的數量、厚度、灰度以及氣候風向等條件的變化情況進，結合現代技術，對云圖像的詳情進行視頻分析，從而準確判斷出云的移動速度。同時結合統計數據，詳細預測當地光伏電站的運轉功率，分析運轉情況，有效提高監督管理水平。

2.6 智能運維管理技術

提高光伏電站的智能運維管理技術，可以從兩方面著手。一方面，管理人員要從光伏電站的實際操作情況出發，結合當地的市場需求，建立起完善的報警系統、分析系統和判斷評價系統，并以這三個系統為基礎，建立起一體化的光伏電站內部管理模式，保證電站內部信息的暢通，確保管理人員能夠實時對設備規劃進行統籌監督，改善光伏電站智能化管理水平，實現經濟效益的最大化。另一方面，管理人員要充分結合現代大數據、云計算等新興技術，構建起電站內部的智能管理系統，通過人工智能等對搜集到的數據進行詳細分析，實現電站內部的數據共享、遠程指導，保證組件上潛在隱患能被及時發現和處理，提高電站運行的可靠性，實現智能化運維。

3 智能化運維發展趨勢

在能源建設日益受到社會關注的大環境下，要實現光伏電站智能化運維管理效率的提升，有關人員要始終堅持將電站運行的安全穩定作為核心要素，在此基礎上建立起多能互補的中高壓交流、直流電站，滿足經濟社會發展的需要[2]。光伏電站要不斷創新技術發展，努力克服組件耐壓參數低的困境，提高組件的力度，滿足電站運營的承壓要求。隨著技術的發展，互聯網、大數據和物聯網等技術與光伏運維管理相結合，正在成為未來發展的主要趨勢。

3.1 互聯網

互聯網技術的運用，能夠推動光伏電站實現對數據的采集、計算和處理，尤其是實現對天氣狀況的實時監控，及時發現電站運行的潛在故障并消除。互聯網技術的運用還能實現光伏電站的一鍵體檢、自動巡檢等服務，滿足不同業務的發展需求，提高任務處理效率，減輕電站管理的壓力。

3.2 大數據

大數據技術的運用能夠實現光伏電站運維的數字化和智能化，其充分運用計算機軟件、通信技術等手段，對光伏電站的運行情況實施監測，保證電站的穩定運行，節省人工成本。此外，通過大數據技術建立電站運轉數據信息庫，為研究人員提供研究數據，也為光伏電站管理水平的提升提供參考，推動光伏電站精簡業務流程，保證各項資源得到充分、合理的利用，提高電站的發展水平和市場競爭力。

3.3 物聯網

物聯網技術，尤其是遠程抄表技術的使用，對光伏電站主要設備進行全方位的實時監控，對于電站這一復雜的現場環境來說，能提高系統運轉效率，優化體系架構，提高軟硬件系統的穩定性，有效節省設備功耗[3]。在遠程抄表系統建設過程中，嵌入式系統利用無線傳感網絡等方式，具有微型化、智能化的特點，能有效滿足遠程抄表系統的需求，保證數據采集的可靠性，已經成為未來發展的主要方向之一。

4 結語

智能化運維的建立，不僅能提高光伏電站運營維護效率，降低運營維護成本，同時也能對電站的逆變器等主要設備進行實時監控，對可能出現的故障進行預防性報警。智能化運維系統能最大限度地降低電站的能源消耗，提高電站發電效率。隨著國家政策的大力推動，光伏行業已經成為促進國民經濟發展的主要行業之一，提高光伏電站智能化運維水平，改善發電效率，實現光伏行業的可持續發展，滿足國民經濟發展的需要。