光伏电站智能化运维技术的分析与应用

  截止2019年底我国光伏电站装机总量达205GW,为世界第一光伏应用大国。面对如此庞大的装机规模,如何通过运维来提高发电效率、降低运维成本,以及如何确保光伏电站的收益最大化已成最重要的问题。作为能源互联网的业务模式之一,背靠“互联网+”这股东风,光伏电站的智能化运维也迎来了难得的发展机遇。

  光伏电站是指一种利用太阳光能、采取了特殊材料诸如晶硅板、逆变器等电子元件组成的发电体系,与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。早在1969年世界上第一座太阳能发电站诞生于法国,至此以后太阳能光伏发电技术在全世界蔓延[1]。

  光伏电站智能化运维技术主要是采用集中统一的运营管理,减少光伏电站值守人员的投入、实现全自动化无人运行,实现故障的自动发现、自动诊断和自动修复,结合无线通信网络中的云计算对大数据进行相对有效的分析,让电站的运维管理变得简单化、标准化、专业化、科学化。总的来说,光伏电站运维智能化管理可实现对电站远程监测和控制、远程智能运维管理、发电效率分析及优化服务、电站资产的评估等,可提高发电效率、减少维护成本、增加系统收益,给光伏电站的安全、智能发电,高效方便打下坚实的基础。

  光伏电站的智能化监控。光伏电站的光伏系统由多个部件组成,需对不同部件做综合分析,发挥不同设备应有的优点。首先,一直在优化组件的功率,保证主串结构电缆、电参数达到相应标准,调节逆变器达到相应的参数。有必要注意一下的是在结合智能监控项目时,需利用人工处理、轨道式红外成像体系以及视频监测移动平台来建立标准的控制管理系统。基于此,操作人员需加强对监控系统的数据管理工作,可建立数据台账,总结全面资料,对监控结果实时分析,及时找出设备中潜在的问题,做出预防性维护,提高设备的运行效率,降低故障率,保证设备在安全标准的状态下运行。

  光伏电站中加入智能材料。智能材料作为光伏电站智能化运维体系的基础环节,它在光伏电站的实际发展过程中加入智能材料在光伏玻璃的表面起到保护作用,提高玻璃透光率的性能。光伏玻璃表面通过智能材料的加入能够形成一张透明的保护膜,就好比智能材料作为玻璃表面的保护皮,在某些特定的程度上促使玻璃有自动清理的功能,大大节约企业的经济开支,促进光伏电站的运行效率,保证光伏电站的稳定运行。

  智能的光伏组件。所谓智能光伏组件是应用物联网技术,集成了对组件做测量和管理的能力,对不同光伏组件的电流、电压、温度等运行参数进行监测,然后利用智能化云平台对监测后的数据保存、分析,提供了有效的监视整个光伏发电系统的技术方法,使维护人员能迅速确定发电水平,及时有效地发现组件存在的问题及具置并发出报警信号。通过智能光伏组件的应用在某些特定的程度上提高了光伏电站的发电效率,在不同组件进行独立跟踪,减轻光伏电站的运维经济成本,提升企业的社会经济效益。

  科学的预测瞬时功率。光伏电站主要是借助太阳能资源发电,在发电过程中容易受到气候、环境、自然因素的影响,光伏发电存在多种不稳定性。企业要根据实际情况加大对光伏电站的管理和监督力度,尤其是科学预测瞬时功率,纳入现代科学技术对云图像的数据来进行实时分析,判断出云的移动速度,然后测出当地光伏电站的运转功率,科学地提高管理、监督的质量和效率。

  智能化运维技术在光伏电站的应用。辽宁省某光伏电站占地面积7649亩,安装4609台逆变器、737460多块组件,实际装机容量为190MWp。场址所在地区多年平均温度7.9℃,极端最低温度零下32.6℃,极端最高温度37.5℃。当地气候寒冷期长,风沙、干旱、雷电、冰雹等灾害性天气多发。太阳能电池板浮尘、积雪覆盖几率较大,传统运维管理方式成本高。该电站通过应用智能化运维技术进行自动化运维,集中统一管理,对各组件进行实时数据采集,通过大数据分析实现预防性维护,并利用智能监控系统和远程网络技术实现高效运维和移动化运维。电站在成本投入、生产运维、巡检、投资回报等方面有了显著的提升,年平均发电量提升5%以上,收益率也提升3%以上[2]。

  光伏电站智能化运维存在的问题。首先,我国非公有制企业投资光伏电站的占比很大,忽视运营管理的情况都会存在。虽然一些光伏电站已采用了智能化运维技术进行运维管理,但电站管理不规范或维护管理上的水准跟不上、运维人员技能素质参差不齐,影响电站常规使用的寿命;其次,当前数据运维操作仍有诸多操作方面问题,一定要采用有效方案进行科学设计,并结合集成模拟、智能操控、机械设计的站点运营方法,有效保证各类技术处理规则均能达到相应的产业需求。必须将大数据处理以及云计算、远程网络技术、物联网技术等新兴技术科学、合理、充分的运用到光伏电站智能化运维中去。总之,光伏电站智能化运维技术需要提高社会管理系统,构建规范化的操作标准,组建一支高素质的运维团队,逐步的提升电站的发电效率,降低维护成本,促进光伏电站智能化运维技术朝着健康可持续方向发展。

  建立健全的运维计划。首先需考虑运维系统的整体管理,电站运维管理中需对管理过程中的计划进行讨论。计划中需包括上网电量的预算、发电量的预算以及运维管理过程中出现一些明显的异常问题的抢救措施预算等。这些计划都要经过相对应的申请、审批、批准后才能按照计划进行相对有效落实。只有根据科学计划严密实施才能保持数据可以轻松又有效的利用。总的来说,光伏电站的有效管理需建立在完善的运维管理计划基础之上。

  培养优质的运维团队。运维队伍最重要的包含线上客服队伍和线下实施队伍,运维服务内容有用能监控管理、设备运营整修、打包售后服务以及客户投诉处理等,光伏电站智能化运维就需要有专业运维队伍进行实时的监控,一经发现问题出现就需进行及时维护。当客户有投诉时应立即处理好客户的问题及时抢修有关问题。总的来说,只有逐渐完备服务体系,形成一个较为专业化的服务团队,才能实现用户的基本需求。运维团队的专业化不仅能提升企业的经济效益,还可以树立企业良好的形象。

  紧密联系互联网、大数据处理以及云计算。光伏电站智能化运维管理中需紧密结合互联网、大数据处理以及云计算。网络技术能够对天气进行实时监控,一旦电站出现潜在问题可立即上报将故障排除。网络技术做到一键体检、自动形成、实时监控,提高故障处理效率,降低电站管理的压力,提升企业的经济效益;大数据能够对光伏电站的资料做技术化管理,在某些特定的程度上节省了人力成本,通过大数据建立,数据信息库能够为相关操作人员提供全面的数据参考,精简业务流程,保证各项资料得到一定效果的利用,促进电站的发展,提升企业的市场竞争力[3]。

  深入光伏电站的数字化、自动化。针对光伏发电需要智能化、高速化、自动化改革,由于常规逆变器不仅是发电部件,也是综合电力变换、数据采集、在线分析、远程控制的智能控制器。针对现有低速传输通道做改造升级,保证电站可以有效的进行视频、语音通信,提高交流的有序性,将采集到的信息上传至云存储服务,利用大数据分析直观的展示光伏电站智能化运维技术的各项数据,便于人员做多元化的分析和后期操作。如AlphaGo技术利用神经元管理模式的数据评测方法借助自动化的管控技术来管理,来提升主体工作的功能效益。此外需要更新自动化创新理念,以创造智能光伏电站高效、安全、可靠为原则,逐步的提升电力控股额、管理客户的价值,推动光伏电站的有序发展,提升电站企业的社会经济效益[4]。

  加入物联网技术。物联网技术也需运用到光伏电站智能化运维技术中来,可实现远程采集数据。通过无线传感网络的方式来进行远程数据采集,它具有智能化、微型化的特征,满足采集数据的真实需求,同时保证数据的真实性、可靠性,必定成为光伏电站智能化运维技术的发展方向。

  在光伏电站智能化运维管理过程中,采用专业运维队伍和有效运维计划以及高效维修技术是对于光伏电站高效运转的重要保障。光伏电站应用了智能化运维技术,一方面可实现发电端的智能化运营维护,降低维护成本;另一方面可对处于运作时的状态的设备做预防性报警,增强客户的电站运行和产出效率,在保证安全的前提下实现收益最大化[5]。

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