光伏背景及用戶痛點(diǎn)

隨著全球氣候變暖、環(huán)境污染以及化石能源的逐漸枯竭，世界各國積極開發(fā) 利用可再生能源和新能源來替代傳統(tǒng)化石能源。我國是能源消費(fèi)大國，具有"富煤、貧油、少氣"的能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀以及經(jīng)濟(jì)增長和環(huán)境保護(hù)的雙重任務(wù)，使得能源結(jié)構(gòu)調(diào)整成為我國能源發(fā)展的重要任務(wù)之一。2016年12月，國家發(fā)展改革委下發(fā)《可再生能源發(fā)展“十三五"規(guī)劃》，其中提出，實(shí)現(xiàn)非化石能源在2020 年和2030年分別占一次能源消費(fèi)比重15％和20％的目標(biāo)。到2020年底，全國 太陽能發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)確保實(shí)現(xiàn)1．1億千瓦以上。這表明在“十三五"及未來較長段時期，可再生能源的需求增長較快，市場前景廣闊。 近年來，在新能源光伏發(fā)電領(lǐng)域，隨著國家政策的大力扶持，以及相對開放 利好的市場環(huán)境，投資光伏發(fā)電的企業(yè)集團(tuán)數(shù)量及集團(tuán)下新建的光伏電站數(shù)量、 規(guī)模都在逐年增加。但在光伏發(fā)電行業(yè)欣欣向榮的發(fā)展背景下，存在著諸多問題， 尤其是發(fā)電集團(tuán)對所管轄光伏電站的運(yùn)維管理問題，大多數(shù)光伏發(fā)電集團(tuán)的運(yùn)維 管理水平或手段都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能匹配其電站建設(shè)的速度。再加之光伏電站地理位置分散、電站面積大、專業(yè)人員相對稀缺等特點(diǎn)和現(xiàn)狀，導(dǎo)致了各光伏發(fā)電企業(yè)集團(tuán)的光伏電站生產(chǎn)管理能力不足，光伏電站發(fā)電效率低下，企業(yè)利潤得不到可靠保障。

主要體現(xiàn)在如下幾個方面： 

(1)在管理上，集團(tuán)一般只能通過滯后的報(bào)表來了解集團(tuán)或各電站的經(jīng)營情況，嚴(yán)重影響企業(yè)的經(jīng)營和決策。

(2)在企業(yè)資產(chǎn)利用率方面，集團(tuán)化運(yùn)營下的各光伏電站及其產(chǎn)生的大量 數(shù)據(jù)實(shí)際上已成為企業(yè)的無形資產(chǎn)，但由于沒有有效地整合利用，經(jīng)常被閑置浪費(fèi)。

(3)在運(yùn)維方面，是以故障驅(qū)動的“被動運(yùn)維"模式，即只有故障發(fā)生了， 才去解決故障，這種被動運(yùn)維模式給發(fā)電企業(yè)帶來重大損失。

(4)在設(shè)備檢修方面，主要還是以預(yù)防性檢修為主的定期檢修，易導(dǎo)致對設(shè)備過修或失修。

將云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動通信技術(shù)與光伏電站運(yùn)維的實(shí)際業(yè)務(wù)需求相結(jié)合，運(yùn)用光伏電站在日常運(yùn)行過程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)對設(shè) 備發(fā)電量進(jìn)行預(yù)測，對可能產(chǎn)生的故障進(jìn)行預(yù)警，對實(shí)際發(fā)生的故障進(jìn)行準(zhǔn)確定位，對光伏電站進(jìn)行健康檢查和對標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)光伏電站運(yùn)維規(guī)范化、智能化、專業(yè)化。系統(tǒng)研究成功與推廣將對提升光伏電站智能運(yùn)維水平，提高光伏電站運(yùn) 維效率具有重要意義。

(1)運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，開創(chuàng)大數(shù)據(jù)驅(qū)動的運(yùn)維模式，實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)維。基于設(shè)備實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)和生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)故障告警、對標(biāo)分析、發(fā)電量預(yù)測等功能，根據(jù)電站運(yùn)行的實(shí)時狀態(tài)自動組織日常生產(chǎn)，各級管理人員和現(xiàn)場檢修人員依據(jù)內(nèi)置的管理要求和生產(chǎn)規(guī)范高效運(yùn)維。

(2)采用云計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多級管控模式下的集分析、監(jiān)管、生產(chǎn)于一體的集中平臺。通過云計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)、區(qū)域、電站多級管控模式，上下聯(lián)動，層層穿透，權(quán)責(zé)清晰，協(xié)同運(yùn)維。形成了集遠(yuǎn)程監(jiān)管、智能分析和日常生產(chǎn)于一體的智 能集中運(yùn)維平臺，為光伏電站電力生產(chǎn)歸口部門和各級生產(chǎn)人員提供了統(tǒng)一的工作界面，解決了原來多級部署帶來的數(shù)據(jù)存儲混亂，應(yīng)用平臺多異，系統(tǒng)管理任 務(wù)繁重等諸多問題，提升光伏運(yùn)維企業(yè)整體運(yùn)維管理水平。

(3)采用移動通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)少人值守和高效運(yùn)維。 平臺通過實(shí)時采集電站相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)，快速準(zhǔn)確的定位故障，依據(jù)故障的等 級，及時報(bào)警并通知區(qū)域／電站運(yùn)維人員進(jìn)行消缺。解決因?yàn)殡娬驹O(shè)備分散較廣 而導(dǎo)致的運(yùn)維效率低下問題。

(4)科學(xué)指標(biāo)評價體系，提升集團(tuán)電站整體運(yùn)營水平與發(fā)電收益。

(5)大數(shù)據(jù)智能分析，為集團(tuán)優(yōu)化管理、投資規(guī)劃、設(shè)備選型等提供決策支持。

系統(tǒng)功能

光伏電站運(yùn)維云平臺主要包含的功能有：在線監(jiān)測、能效分析、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、運(yùn)維管 理、系統(tǒng)設(shè)置等，需提供實(shí)用且高效的應(yīng)用功能，提高電站運(yùn)維水平，提高發(fā)電量，提 升電站的整體投資收益。

(1) 在線監(jiān)測。主要包括系統(tǒng)概覽、用戶中心、設(shè)備曲線及逆變器實(shí)時監(jiān)測，需完 成對光伏各設(shè)備電參數(shù)的采集，包括：電壓、電流、功率、溫度和頻率等，并進(jìn)行實(shí)時 監(jiān)測，各功能具體需求分析如表所示。

(2) 能效分析。主要包括：報(bào)警分析、負(fù)荷分析、設(shè)備用電量對比、逆變器發(fā)電量 對比，數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，其各功能具體需求分析如表所示。

(3) 統(tǒng)計(jì)報(bào)表。主要包括逆變器發(fā)電量報(bào)表、設(shè)備用電量報(bào)表、負(fù)荷統(tǒng)計(jì)報(bào)表，并支持報(bào)表導(dǎo)出為 excel 格式，其各功能具體需求分析如表所示。

(4) 運(yùn)維管理。主要包括運(yùn)維信息管理、設(shè)備巡檢，其中運(yùn)維信息管理是分為管理運(yùn)維人員和運(yùn)維單位信息。設(shè)備巡檢的功能需求為用戶編輯和管理設(shè)備巡檢計(jì)劃，并能根據(jù)用戶設(shè)定的日期進(jìn)行提醒。

(5) 系統(tǒng)設(shè)置。包括用戶管理、系統(tǒng)角色和菜單，主要功能需求為管理用戶組別、權(quán)限及系統(tǒng)功能菜單的調(diào)整。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

   在光伏變電站安裝逆變器、以及多功能電力計(jì)量儀表，通過網(wǎng)關(guān)將采集的數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲管理。用戶可以通過PC訪問平臺，及時獲取分布式光伏電站的運(yùn)行情況以及各逆變器運(yùn)行狀況。平臺整體結(jié)構(gòu)如圖所示。