光伏電站優化運維技術分析

林麗蓉

（國網（青海）綜合能源服務有限公司，青海 西寧 810000）

隨著全球能源需求的不斷增長，可再生能源的應用越來越受到關注。光伏發電作為一種重要的可再生能源，已經在許多國家得到廣泛應用，但光伏電站的運維工作愈發復雜，需借助高效精細化的運維管理技術確保電站的正常化運行。光伏電站運行環境相對嚴酷，尤其是在天氣、溫度、濕度等因素的影響下，導致光伏電站不可避免出現電池板老化、設備故障等問題，加之光伏電站的信息化程度相對較低，無法實現電站的實時監測。為此需要逐步優化光伏電站運維管理水平，加強對設備的監測維護程度，及時發現、處理光伏電站存在的設備故障問題，大大提高電站的可靠性與穩定性，降低運維成本，為可再生能源的發展作出貢獻。

1 光伏電站

現如今為妥善解決能源緊缺的狀況，需要積極開展可再生資源的開發利用工作。國內開展能源研究主要是以調整能源結構，強化對綠色能源的應用水平。光伏電站是指采用光伏發電技術的大型電站，利用太陽能將光能轉化為電能，借助電網將電力源源不斷地輸送給用戶。光伏電站是可再生能源的一種重要形式，具有環保、可持續、分布式等優勢，其主要是由并網發電系統以及獨立發電系統構成，利用太陽能實施光伏發電以及光熱發電工作。太陽能是一種可以再生的能源，光伏電站的發電過程沒有任何損耗，光伏電站具有非常好的可再生性，同時光伏電站運行過程中不會產生有害氣體，并不需要消耗燃料，因此具備良好的環保效果。但光伏電站的能源密度相對較低，需要占用大面積的土地或建筑物來安裝光伏電池板，加之光伏電站只能在陽光充足的情況下才能發電，一旦遭遇天氣不佳的外界環境下，光伏電站的發電量將會受到影響。此外光伏電站的初始投資相對較高，需要建造大面積的光伏電池板，并需要配套相應的電網及逆變器等電力設備。

光伏電站主要構成：光電轉換組件、太陽能跟蹤設備、蓄電池組、太陽能電池矩陣、控制設備、逆變器設備。

2 光伏電站運維管理現狀

光伏電站設備的長期運行不可避免會發生各種故障，如逆變器損壞、電纜老化、組件防反射涂層破損等，若未能及時開展故障維修工作將會影響光伏電站的發電效率和穩定性。同時光伏電站的組件表面可能會積累灰塵、沙塵等污垢，導致光能轉換效率下降，加之光伏電站的運行極易受到風暴、臺風、暴雨等環境因素的影響，光伏電站裝置也極易遭受損壞，需要立刻開展維修工作。此外，光伏電站建設和運維管理需要大量資金投入，由于資金限制部分光伏電站無法有效開展設備采購、維修維護、人員培訓等工作，加之由于技術限制光伏電站無法掌握最新的運維管理技術，從而影響運維管理效果。

3 光伏電站優化運維技術應用

3.1 基于智能化技術優化光伏電站運維技術

3.1.1 智能運維無人機技術應用

由于部分光伏電站建立于山區、沙地等偏遠地區，在后期運維管理過程中無法積極開展人工巡檢工作，所應用的智能運維無人機技術可搭載紅外成像相機開展光伏電站的表面灰塵檢測及光伏組件紅外檢測工作，實現對光伏電站運行情況的有效診斷與檢測。智能運維無人機主要是由動力模塊、支撐模塊以及控制模塊所構成，其具備機動靈活以及荷載水平低的特點。在智能運維無人機技術應用過程中需要在系統內標注作業區域，設定任務高度、飛行起始點以及路徑間隔等數據參數，針對巡檢區域可能出現障礙物需要提前進行備注，確保無人機飛行過程中能夠有效躲避障礙物。此外智能運維無人機可將拍攝的照片利用圖像拼接程序實施離線拼接處理工作，繼而生成光伏電站三維全景圖像，為管理人員開展的光伏電站運維管控提供信息支撐。

3.1.2 光伏組件自動清洗技術應用

光伏組件是維護光伏電站運轉的重要基礎，沙塵天氣下光伏組件表面會積累大量的沙塵和污垢，組件遮蓋物的存在將會影響光伏組件性能，降低光伏電站的發電效率。光伏組件自動清洗技術通過清洗機器人配合清洗水霧噴頭等清洗裝置，對光伏組件進行自動化的清洗和維護，利用高壓水槍對頑固的污垢進行清洗和除去，幫助光伏組件完成自動清洗工作。現階段可通過光伏組件自身結構調整工作，幫助光伏電站的光伏組件結構完成自動清洗工作。如可通過太陽能電池板的連接區域安裝振動器，借助振動器實現對電池板遮蓋物的清除工作，全面提升光伏電站的發電效率。同時可進一步優化光伏組件結構材料，通過在組件結構表面敷設一層超親水性材料作為自清潔性材料。

3.1.3 光伏組件功率預測技術應用

（1）數值天氣預報系統模塊。光伏組件功率預測系統中的數值天氣預報系統模塊是指利用氣象學、數學、計算機科學等相關知識，通過建立數學模型，對未來數小時或數天內的天氣情況進行預測，并將預測結果作為光伏組件功率預測的重要參考，為光伏電站的運營管理提供有效的支持。模塊設計應用如表1 所示。

表1 數值天氣預報系統模塊應用

（2）預測數據庫系統模塊。光伏組件功率預測系統中的預測數據庫系統模塊是指利用數據庫技術，將歷史數據、實時數據和預測數據等信息進行管理和存儲，為光伏組件功率預測提供數據支持和查詢服務。模塊設計應用如表2 所示。

表2 預測數據庫系統模塊應用

（3）光伏發電功率預測系統模塊。光伏組件功率預測系統中的光伏發電功率預測系統模塊是指利用各種數學建模和預測算法，對光伏組件發電功率進行預測和估算的模塊。模塊設計應用如表3 所示。

表3 光伏發電功率預測系統模塊應用

3.2 基于物聯網技術優化光伏電站運維技術

3.2.1 環境監測技術的應用

我國大多數大型光伏電站主要建立在偏遠地區，光伏電站的運維管理人員無法獲得完整的環境數據，繼而對光伏電站的整體運行情況進行調度，嚴重影響光伏電站的運行效率。基于物聯網技術設計光伏電站環境數據實時監測系統，對于光伏電站運行的濕度、溫度等數據信息進行采集，開展相應的遠程實時監測活動。

3.2.2 實時監控技術的應用

基于物聯網技術來優化光伏電站監控技術可以實現對光伏電站的全面監控和管理，通過傳感器網絡、云端大數據、遠程監控和預警機制等多種技術手段，可大大提高光伏電站的運行效率和管理效果，為光伏電站的可持續發展提供支持。數據實時監控系統的設計應用可對光伏電站的運行情況進行監測以及診斷分析，利用互聯網平臺將本地控制中心接受與處理過的信號直接發送至遠程控制中心，實現數據信息的有效交互，將接收到的數據信息進行分類存儲，為光伏電站管理人員的數據分析工作開展提供保障，為光伏電站跨地域運營數據提供平臺。如遠程監控中心可根據監控數據的變化實時調整光伏組件的角度和方向，有效提高光伏組件的發電效率，同時也可通過遠程監控的應用，可實現設備的遠程維護、設備故障的快速響應，提高光伏電站的運行效率和管理效果。降等運維難題，可充分利用物聯網技術、智能化技術等技術，大大提高光伏電站的運維效率，有效預測光伏電站的設備故障，促進光伏電站的可持續發展，為推動清潔能源發展作出貢獻。

4 結語

光伏電站是一種新型的清潔能源發電方式，其優點在于環保、可再生、適應性強等方面。在光伏電站實際運營過程中不可避免面臨設備故障、發電效率下