基于物联网的光伏电站运维云平台的技术研究

摘要：本文介绍了光伏电站应用智能运维技术的现状，分析了该智能运维技术在光伏电站中的重要作用，分析了该技术在光伏电站未来发展中的作用和未来发展方向。

   关键词:光伏电站；智能运维技术；光伏运维云平台；分布式光伏；

引言

   近年来，随着我国经济的快速发展，人们对电力的需求正在迅速增长。同时，由于环境治理形式更加严峻，能源危机日益严重，我国也加强了光伏电站等新能源电站的建设，表明光伏电站数量和建设规模的不断扩大。同时，随着光伏发电技术的不断进步，在提光伏电站发电量的同时，也促进了光伏智能运维技术的发展和应用。本文简要分析了该技术的应用现状及相应的管理技术及其发展方向。

1、智能运维技术现状分析分析

   在目前的光伏电站中，光伏监测的要求通常是通过配置一个功能相对较弱的局部监测系统来满足的，但这种监测方案只能实现光伏电站的单独监测，而不能及时向集团投资者提供电站投资和建设的所有信息。此外，在这种方案下，也会导致电站运行统计数据不全面的问题。当这些数据通过电子文档提交给管理者时，也会导致管理者无法直观地分析数据。此外，在上述监控系统的运行中，很难及时准确地发现电站运行中的故障信息，这就要求运维人员在当地监控平台上阅读和申报电站故障信息。这样不仅劳动力量大，劳动力成本，而且故障响应速度慢，影响系统的正常运行。特别是对于通常建在偏远地区的光伏电站，由于运维人员经验不足和操作不规范，在运行中容易发生安全事故。

   针对上述光伏电站的监测现状，结合先进的大数据、云存储、网络技术和计算机技术，在光伏运维云平台上建立了光伏电站运维管理系统，并将上述系统应用于光伏电站的管理终端，可通过100GW+电站接入实现对所有电站的集中控制。此外，通过该管理系统的应用，可以确保电力设备的管理在完整的管理平台上进行，确保工作的标准化，也可以在该平台上进行标准化的运行和维护团队的建设和发展，提电站的运行效率，降低运行成本。同时，该系统的应用还可以提电力设备资产管理的透明度，实现发电站地位的实时控制，作为决策的重要依据，促进光伏发电站资产价值的提。

2、智能运维管理技术分析

   智能运维管理技术应用于光伏电站，可从时间、空间、设备等维度进行监控，重点进行维护、管理、分析、判断、评价、报警管理，重点进行光伏电站绩效评价指标。具体来说，通过该技术的应用，首先可以判断光伏电站的施工质量，重点是分析和判断其施工质量是否符合标准和设计要求。二是可以自动检测电站运行中的隐患，确保及时发现，及时向业主汇总检测结果，并在此结果的基础上分析确定故障的类型和位置。第三，通过该技术获得的数据也可以结合地理环境和气候特点来预测发电量，然后在预测结果的基础上确定更好的阻塞性和耐受性除尘方法，大大缩短经济周期，降低成本，提收入。第四，将该技术与未来的网络信息共享相结合，在综合分析电站信息和气象值预测数据的基础上，结合互联网、云计算等技术预测局部瞬时功率和未来时间的发电，提能量调度的精细化。第五，通过该技术为运营、维护和管理人员提供更完整的数据和差异化、方便的服务。第六，通过本技术提供的数据，便于光伏电站的后续设计和建设、设备规划和新设备的访问，也为系统和设备的维护、更新和早期故障预测提供了依据。

3、智能运维技术的发展方向

   物联网是因为它可以在基本的Internet框架中建立物与物之间的连接，共享和扩展信息。因此，设备和设施可以在终端操作中不受限制地建造和使用，相关操作可以自动化。发布订单，分析和处理参数。它在分析电力系统的稳定性和更大程度的剃须方面具有很大的技术优势。以多设备智能为代表的智能物联网网络系统也在逐步建立。下面将分别讨论这些问题。

3.1智能电网的物联网系统结构

   输变电设备应实时检查运行状态，并测试相关关键部件的寿命。其中，智能和自动化物联网技术框架的使用可以继续依靠计算机技术的更新和相应的物联网架构的改进，从而在长期发展的基础上腾飞智能网络的功能。

3.2在输变电设备状态下的应用

   在辅助链路中，传输和电力变换设备的状态检测及相关维护工作主要是基于感知层完成相应的程序。其中，不同类型和类型的传感器安装在塔和其他设备中。在不同的工作条件下收集当前传输线的特征参数，并通过实时传输进行网络注册和分析。根据作者的意见，相关输电线路的在线监测业务可以准备风向偏差监测、图像视频监测、微气象监测等海拔准时参数。

   目前，电源主要依靠太阳能，其他研究机构研究了压电磁能的提取，发现效果并不理想。因此，有必要从新的角度提温和低温下的能量存储容量，优化电源模式，提整个系统的电源容量。二是监测变压器设备的状况。物联网技术与变电站配置中的智能兼容性，因此，在实际应用水平上，应以电厂的智能运维为指导，并在此基础上进行推广。成本可控，操作维护方便。感知层主要反映在过程层中，因此应用层必须对应工作站的控制层。

3.3输变电设备全寿命周期管理

   资产计划和设计以长期利益为基础，以实现经济利益为基础，降低资产生命周期成本。电网资产的生命周期管理是为了实现安全管理，从而实现资产管理的结合。根据中国的基本国情，分析了电网公司在工业市场的技术和市场特点。通过不断总结实践管理经验，满足新的发展需求。此外，物联网技术的使用还可以监控能源设备的全景状态信息，并关联其属性来评估其使用寿命，从而为其周期成本和其他条件提供更有效的辅助功能。同时，还可以有效地关联能源资产的生命周期，从而提设备诊断过程的真实性和准确性。它还有利于科学管理的制造和安装阶段。

   在实际应用中，物联网技术可以收集各种关于变电站设备的信息，包括环境和测试。通过统计科学方法，分析了设备的现状和未来的发展因素，形成了基于物联网技术的设备风险评估方法。结合能量传输和转换设备的状态特性，结合一定的理论数据，形成了有效的评价方法，并建立了完整的文件。

4、介绍安科瑞分布式光伏运维云平台

4.1概述

          AcrelCloud-1200分布式光伏运维云平台通过监控光伏站的逆变器设备、气象设备和摄像头设备，帮助用户管理分散在各地的光伏站。主要功能包括：现场监控、逆变器监控、发电统计、逆变器一次图、操作日志、报警信息、环境监控、设备档案、操作维护管理、角色管理。通过WEB端和APP端访问平台，用户可以及时掌握光伏发电效率和发电效率。

4.2应用场所

   目前，我国的两种分布式应用场景是：农村屋顶的家用光伏和工商企业屋顶光伏。这两种分布式光伏电站今年发展迅速。

4.3系统结构

   逆变器和多功能电力计量仪器安装在光伏变电站，收集的数据通过网关上传到服务器，数据集中存储和管理。用户可以通过PC访问平台及时获取分布式光伏电站和逆变器的运行情况。平台的整体结构如图所示。

4.4系统功能

          AcrelCloud-1200分布式光伏运维云平台软件采用B/S架构，任何具备权限的用户都可以通过WEB浏览器根据权限范围监视分布在区域内各建筑的光伏电站的运行状态（如电站地理分布、电站信息、逆变器状态、发电功率曲线、是否并网、当前发电量、总发电量等信息）。

4.4.1光伏发电

4.4.1.1综合看板

●显示所有光伏电站的数量，装机容量，实时发电功率。

●累计日、月、年发电量及发电收益。

●累计社会效益。

●柱状图展示月发电量

4.4.1.2电站状态

●电站状态展示当前光伏电站发电功率，补贴电价，峰值功率等基本参数。

●统计当前光伏电站的日、月、年发电量及发电收益。

●摄像头实时监测现场环境，并且接入辐照度、温湿度、风速等环境参数。

●显示当前光伏电站逆变器接入数量及基本参数。

4.4.1.3逆变器状态

●逆变器基本参数显示。

●日、月、年发电量及发电收益显示。

●通过曲线图显示逆变器功率、环境辐照度曲线。

●直流侧电压电流查询。

●交流电压、电流、有功功率、频率、功率因数查询。

4.4.1.4电站发电统计

●展示所选电站的时、日、月、年发电量统计报表。

4.4.1.5逆变器发电统计

●展示所选逆变器的时、日、月、年发电量统计报表

4.4.1.6配电图

●实时展示逆变器交、直流侧的数据。

●展示当前逆变器接入组件数量。

●展示当前辐照度、温湿度、风速等环境参数。

●展示逆变器型号及厂商。

4.4.1.7逆变器曲线分析

●展示交、直流侧电压、功率、辐照度、温度曲线。

4.4.2事件记录

●操作日志：用户登录情况查询。

●短信日志：查询短信推送时间、内容、发送结果、回复等。

●平台运行日志：查看仪表、网关离线状况。

●报警信息：将报警分进行分级处理，记录报警内容，发生时间以及确认状态。

4.4.3运行环境

●视频监控：通过安装在现场的视频摄像头，可以实时监视光伏站运行情况。对于有硬件条件的摄像头，还支持录像回放以及云台控制功能。

4.5系统硬件配置

4.5.1交流220V并网

   交流220V并网的光伏发电系统多用于居民屋顶光伏发电，装机功率在8kW左右。

   部分小型光伏电站为自发自用，余电不上网模式，这种类型的光伏电站需要安装防逆流保护装置，避免往电网输送电能。光伏电站规模较小，而且比较分散，对于光伏电站的管理者来说，通过云平台来管理此类光伏电站非常有必要，安科瑞在这类光伏电站提供的解决方案包括以下方面：

4.5.2交流380V并网

   根据国家电网Q/GDW1480-2015《分布式电源接入电网技术规定》，8kW~400kW可380V并网，超出400kW的光伏电站视情况也可以采用多点380V并网，以当地电力部门的审批意见为准。这类分布式光伏多为工商业企业屋顶光伏，自发自用，余电上网。分布式光伏接入配电网前，应明确计量点，计量点设置除应考虑产权分界点外，还应考虑分布式电源出口与用户自用电线路处。每个计量点均应装设双向电能计量装置，其设备配置和技术要求符合DL/T448的相关规定，以及相关标准、规程要求。电能表采用智能电能表，技术性能应满足国家电网公司关于智能电能表的相关标准。用于结算和考核的分布式电源计量装置，应安装采集设备，接入用电信息采集系统，实现用电信息的远程自动采集。

   光伏阵列接入组串式光伏逆变器，或者通过汇流箱接入逆变器，然后接入企业380V电网，实现自发自用，余电上网。在380V并网点前需要安装计量电表用于计量光伏发电量，同时在企业电网和公共电网连接处也需要安装双向计量电表，用于计量企业上网电量，数据均应上传供电部门用电信息采集系统，用于光伏发电补贴和上网电量结算。

   部分光伏电站并网点需要监测并网点电能质量，包括电源频率、电源电压的大小、电压不平衡、电压骤升/骤降/中断、快速电压变化、谐波/间谐波THD、闪变等，需要安装单独的电能质量监测装置。部分光伏电站为自发自用，余电不上网模式，这种类型的光伏电站需要安装防逆流保护装置，避免往电网输送电能，系统图如下。

   这种并网模式单体光伏电站规模适中，可通过云平台采用光伏发电数据和储能系统运行数据，安科瑞在这类光伏电站提供的解决方案包括以下方面：

4.5.310kV或35kV并网

   根据《国家能源局关于2019年风电、光伏发电项目建设有关事项通知》（国发新能〔2019〕49号），对于需要国家补贴的新建工商业分布式光伏发电项目，需要满足单点并网装机容量小于6兆瓦且为非户用的要求，支持在符合电网运行安全技术要求的前提下，通过内部多点接入配电系统。

   此类分布式光伏装机容量一般比较大，需要通过升压变压器升压后接入电网。由于装机容量较大，可能对公共电网造成比较大的干扰，因此供电部门对于此规模的分布式光伏电站稳控系统、电能质量以及和调度的通信要求都比较。

   光伏电站并网点需要监测并网点电能质量，包括电源频率、电源电压的大小、电压不平衡、电压骤升/骤降/中断、快速电压变化、谐波/间谐波THD、闪变等，需要安装单独的电能质量监测装置。

   上图为一个1MW分布式光伏电站的示意图，光伏阵列接入光伏汇流箱，经过直流柜汇流后接入集中式逆变器(直流柜根据情况可不设置)，后经过升压变压器升压至10kV或35kV后并入中压电网。由于光伏电站装机容量比较大，涉及到的保护和测控设备比较多，主要如下表：

5、结语

   在目前我国相关政策的支持下，光伏市场中表现出了抢装潮的发展趋势，表现出光伏电站的建设数量不断增多和建设规模的扩大，覆盖范围也更加广泛，同时也在结合目前先进的技术来推动光伏电站向智能化方向发展。尤其是针对智能运维技术的应用，基于智能运维平台，在融入多种新技术、设备以及方案等同时，推动光伏电站向未来的数字化和智能化电站，以及全球自动化运维等方向发展。

【参考文献】

[1]水华伟.光伏电站的智能运维技术研究[J].工作研究，2020.01.039

[2]宋星，王凯丰，丁亚鹏等．光伏电站集中远程监控智能运维平台的建设于产业化分析[J].太阳能，2019（8）

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022.05版