光伏電站智能化運維技術應用

五凌電力有限公司寧夏分公司 宗 嵩 韓富敬 馮 偉 樊立成 厲家東

智能化運維技術指的是利用智能化設備對光伏電站的實時運行狀態進行識別、分析，以及管理，以確保能夠提高光伏電站的運維管理效率，有效減少光伏電站的運維管理成本。然而，當前光伏電站運維技術的發展較為緩慢，運維系統建設很難滿足光伏電站運行管理需求，因此選擇合適的運維技術，建立適合光伏電站運行的智能化運維管理系統，成為光伏電站建設發展道路上的重要目標。

1 光伏電站智能化運維管理系統建設

1.1 智能設備層建設

智能設備是光伏電站智能化運維管理的重要組成部分，智能設備層在整個系統中起到了連接樞紐的作用，同時也是現實和系統融合的關鍵。因此，智能設備層必須具備全面、敏感的感知能力，在控制層和決策層的支持下，智能設備層能夠對操作信號進行處理，并且傳遞到相應的設備當中，以此實現對設備的控制和管理[1]。智能設備主要以監測設備構成，監測設備能夠對生產環境的運行參數進行測量，因為設備層工作強度較大，所以其必須具備較強的負荷能力。

1.2 智能控制層建設

智能控制層主要目的在于控制設備，而想要實現這種控制行為，必須建立完善且科學的規則模型，需要采用先進的自適應控制、模糊控制、神經網絡控制、診斷預測控制等技術，并且根據設備層所反饋的數據及指示信息，以滿足對光伏電站各運行環節及系統的有效控制。由此可見，智能控制層的構建要以算法完善和操作系統完善為目標，技術人員在構建智能控制層時，必須考慮光伏電站運行的安全穩定、節能環保，以及經濟成本等多個方面，以確保智能控制層能夠滿足數據處理、數據分析，以及數據誤差修復的需求[2]。

1.3 智能決策層建設

智能決策層的功能在于結合光伏電站生產過程中產生的信息及運維平臺對光伏電站系統中所產生的信息展開數字化監管，并且對這些數據進行分析，智能決策層中具有大量的運行數據及管理信息，能夠滿足光伏電站智能運維管理工作各個決策的需求，并且提供輔助參考，在構建決策層的過程中必須結合實際的環境需求對系統進行優化，以此滿足對光伏電站智能化運維的需求[3]。

2 光伏電站智能化運維技術的應用

2.1 智能運維無人機技術的應用

智能運維無人機技術是指利用無人機完成光伏電站巡檢、故障定位、設備維護等任務的技術，無人機技術相對來說效率較高，而且操作簡單，在光伏電站智能化運維中能夠應用到以下幾個方面。

第一，在巡檢任務方面，相對于傳統人工巡檢來說，智能無人機的應用可以通過自主飛行和高空視角，快速覆蓋整個電站區域以實現全面的巡檢，智能無人機可以準確地識別設備故障、損壞、污染等問題并及時生成報告，以此滿足巡檢工作對于效率和準確性的需求。

第二，智能無人機可以實現遠程監測和故障定位，可以通過搭載各種傳感器和攝像設備實時監測光伏電站的運行狀態和性能指標，在運維過程中無人機一旦發現設備故障、設備損壞等異常情況，便可以進行快速定位并生成故障報告，方便維護人員進行及時修復，確保能夠有效縮短處理時間并提高電站的可靠性和穩定性。

第三，無人機技術能夠滿足預測性維護的需求，可以通過機器學習和數據分析算法對歷史數據進行深入分析，并且結合歷史數據對設備存在的問題及問題趨勢進行識別和預測，以滿足提前預測設備的壽命和維護周期的需求并生成維護計劃，這對于減少突發故障及延長設備壽命的作用非常明顯[4]。

第四，智能無人機可以滿足大數據管理和綜合決策支持的需求，智能無人機的應用可以傳輸大量的監測數據和圖像信息滿足光伏電站運維需求，并且通過對數據的整合分析為運維提供重要的決策和參考，以此保障運維的合理性并且滿足對設備配置優化的需求。

2.2 光伏組件自動清洗技術的應用

光伏組件自動清洗技術是指利用自動化設備對光伏電站中的太陽能組件進行清潔的技術，該技術通過搭載噴淋裝置、刷子或無刷清洗器等設備來清除光伏組件表面的污染物、塵埃和污垢，以此滿足清洗光伏組件設備的需求。在實際應用過程中，第一，光伏組件自動清洗技術可以提高清洗效率。相對傳統的人工清洗，光伏組件自動清洗技術可以利用自動化設備快速、精確地對光伏組件進行清洗，其效率和清洗效果能夠得到保障。第二，光伏組件自動清洗技術可以減少清洗成本。傳統人工清洗所需要的人工成本和物力成本相對較高，而自動清洗技術能夠減少人工投入，還可以控制資源利用，以此滿足控制清洗成本的需求。自動清洗技術的應用在滿足光伏組件發電效率需求方面的作用非常明顯，畢竟光伏組件的發電效率很容易受到環境的影響，尤其是表面的灰塵和污垢很容易干擾光伏組件的性能，而自動清洗技術的應用則能夠結合光伏組件的需求自動清理灰塵和污垢，以減少環境因素對光伏組件發電效率的影響。

2.3 光伏組件功率預測技術的應用

光伏組件功率預測技術是利用氣象、地理、時間、歷史數據等多種因素，通過建立數學模型對光伏電站的發電功率進行預測的智能化技術。第一，在光伏電站的智能化運維工作中，光伏組件功率預測技術可以幫助電站管理人員準確預測光伏組件的發電量并優化運行參數，進而提高光伏組件的發電效率及降低運行成本；可以通過各項數據及因素建立預測模型來準確預測光伏組件的發電量，以此幫助電站管理人員優化電站運行參數并做好發電計劃，以確保能夠發揮光伏電站的最大化效率。第二，在降低運營成本方面，對于光伏組件功率的預測能夠幫助電站管理人員合理安排設備維護和運維計劃，以此避免停機維護問題，還能減少不必要的能源浪費和設備更換，以此控制整體運營成本。第三，在保障發電穩定性方面，光伏組件功率預測技術可以實時監測光伏組件的發電狀況，并且根據功率實時分析和預測了解光伏組件的故障情況及污染情況，以此保障光伏電站能夠穩定運行。圖1為分布式光伏電站功率預測與運行管理系統。

圖1 分布式光伏電站功率預測與運行管理系統

2.4 智能材料的應用

在智能光伏電站運維技術當中，智能材料是指具備識別、感知、響應和自適應等功能的材料，智能材料可以用于制造智能化組件，比如智能防塵板、智能反光板等，以確保能夠提高光電轉換效率及光伏電站的運行效率和穩定性。智能材料應用的最大優勢在于提高光電轉換效率，智能材料制造的智能防塵板、智能反光板等組件能夠滿足光電轉換效率提升的需求，例如智能防塵板可以根據光照強度自動調節開合度減少灰塵對光伏電池板的遮擋來提高光電轉換效率，而智能反光板則可以根據光照角度自動調節反射角度以增加陽光照射面積，這也是提高光電轉換效率的重要措施；在保障光伏電站安全性方面，智能材料制造的智能化斷路器能夠結合光伏電站的運行狀況對光伏電站進行控制，例如在設備存在故障風險時，智能化斷路器可以立即斷開電路以保障電站的安全性，以此避免設備損壞的風險。

3 強化光伏電站智能化運維水平的幾點建議

隨著光伏產業的快速發展，光伏電站的智能化運維技術已成為提升電站效率、降低運維成本的關鍵。為進一步強化光伏電站智能化運維水平，以下提供幾點建議。

3.1 制定相對完善的運維計劃

光伏電站的智能化運維計劃應基于電站的實際運行數據和環境特性，采用數據驅動的方法進行優化。

第一，深入分析電站的運維歷史數據是制定有效運維計劃的基礎。這不僅包括電站的運行效率和故障記錄，還包括環境因素如溫度、濕度、風速等的影響分析。通過對這些數據的深入挖掘，可以識別出運維活動中的關鍵影響因素，如設備易損部位、高故障頻發期等，從而在未來的運維活動中有針對性地加以改進。

第二，結合當前智能化技術的發展，光伏電站的運維計劃應涵蓋更多的預防性維護措施。包括使用先進的監測設備和診斷工具，如熱成像攝像頭、無人機巡檢等，以及利用大數據和人工智能技術對電站運行狀態進行實時監測和分析，提前發現潛在的故障和問題。通過這些技術手段，可以實現快速響應和恢復，極大地提高了電站的運維效率和可靠性。

第三，運維計劃還需考慮光伏電站所在地的季節性變化對電站運行的影響，如雨季可能導致的設備腐蝕問題，以及冬季積雪可能對光伏板的遮擋效應。因此，運維計劃應根據季節變化調整維護策略，如增加雨季的防腐蝕措施和冬季的雪地清掃工作。

第四，隨著光伏電站設備的老化及新技術的不斷出現，運維計劃需要不斷地更新和優化。這意味著，光伏電站的運維團隊需要持續跟蹤最新的行業發展趨勢和技術進步，及時調整和更新運維策略和技術手段，以確保運維計劃始終能夠滿足電站運行的最新需求，保證其長期穩定高效地運行。

3.2 積極創新光伏發電技術

創新是推動光伏電站智能化運維水平提升的關鍵動力。光伏行業應持續關注和研究新的發電技術、材料科學，以及智能化技術，如更高效的光伏組件、更智能的監控和診斷系統等。例如，利用人工智能和大數據技術對光伏電站的運行狀態進行實時監控和分析，能夠更精確地預測設備故障和發電量，從而優化維護計劃和發電策略。同時，研究和開發新型智能材料，如自清潔或能自適應環境變化的光伏組件，可以顯著提高光伏電站的運維效率和發電性能。此外，光伏電站還應積極探索和應用云計算、物聯網等現代信息技術，建立更加靈活和高效的運維管理系統。通過制定完善的運維計劃和積極創新光伏發電技術，不僅能夠提高光伏電站的運維效率和降低運維成本，還能增強光伏電站的可靠性和穩定性，為光伏電站的可持續發展提供堅實的技術支持。

4 結語

總的來說，在利用智能技術提高光伏電站運維效率和效果的過程中，不僅要利用先進的管理系統滿足光伏電站的運維需求，同時還需要利用無人機、自動清洗、功率預測、智能匯流箱、智能材料等先進的技術滿足智能化運維的需求，以確保智能技術的優勢能夠在光伏電站運維工作中得到充分發揮。