數(shù)據(jù)分析在光伏電站運(yùn)維中的應(yīng)用

魏東

摘 要：國(guó)內(nèi)光伏電站當(dāng)前為搶高電價(jià)而重建設(shè)、輕管理，上下游廠商為降低成本而重?cái)?shù)量、輕質(zhì)量的思想導(dǎo)致了光伏電站生產(chǎn)管理能力不足、運(yùn)維方法不科學(xué)，使得光伏電站實(shí)際發(fā)電效率達(dá)不到設(shè)計(jì)值，企業(yè)發(fā)電利潤(rùn)得不到可靠保障。本文簡(jiǎn)要討論了通過(guò)對(duì)光伏電站的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)統(tǒng)計(jì)和分析，深入挖掘電站發(fā)電潛力，提高電站發(fā)電量，使得電站收益真正達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本文還簡(jiǎn)單介紹了我公司紅原電站應(yīng)用數(shù)據(jù)分析在運(yùn)維活動(dòng)中，使得電站從各方陣發(fā)電能力差異較大，逐漸改善并達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)的例子。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)分析；光伏電站；運(yùn)維管理

正如所有的產(chǎn)品一樣，光伏電站在長(zhǎng)達(dá)25年的壽命周期中，組件效率、電器元件性能會(huì)逐步降低，發(fā)電量隨之逐年遞減，除去這些自然老化的因素之外，還有組件、逆變器質(zhì)量問(wèn)題，線(xiàn)路布局、灰塵、串并聯(lián)損失、線(xiàn)纜損失等多種因素。因此，光伏電站必須要有科學(xué)合理可行的運(yùn)維管理方法和手段，保證電站在正常衰減外的平穩(wěn)運(yùn)行。

1 主要思路和做法

解決上述問(wèn)題，要做到有的放矢地進(jìn)行運(yùn)維工作，提高運(yùn)維效率，就需要通過(guò)相應(yīng)手段快速準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)光場(chǎng)異常、定位異常。這個(gè)手段就是數(shù)據(jù)分析，將數(shù)據(jù)分析應(yīng)用到運(yùn)維活動(dòng)中并作為一個(gè)重要組成部分，通過(guò)對(duì)光場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，判斷問(wèn)題所在位置，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)問(wèn)題原因，進(jìn)而找到處理辦法。

數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)當(dāng)然是要有數(shù)據(jù)粒度足夠的、覆蓋范圍足夠的反映光場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)粒度方面來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)粒度越細(xì)，能夠更真實(shí)全面的反應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。現(xiàn)在光伏電站光場(chǎng)數(shù)據(jù)基本采集到逆變器，即數(shù)據(jù)粒度能夠達(dá)到逆變器級(jí)，有的采用智能匯流箱或者組串式逆變器的電站，數(shù)據(jù)粒度能夠達(dá)到組串級(jí)別。目前我公司紅原花海20MW光伏電站和若爾蓋卓坤30MW光伏電站，采用的36kW組串式逆變器，光場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的可以細(xì)化到每一個(gè)光伏組串，記錄有時(shí)間、逆變器狀態(tài)、發(fā)電量、輸入功率、有功功率、無(wú)功功率、電網(wǎng)各相/線(xiàn)電壓相電流、各光伏組串輸入電壓電流等34個(gè)數(shù)據(jù)字段，時(shí)間分辨率為5min，每個(gè)逆變器每天產(chǎn)生9792（288×34）個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)。數(shù)據(jù)覆蓋范圍來(lái)說(shuō)，除了光伏組串運(yùn)行狀態(tài)、逆變器運(yùn)行狀態(tài)、箱變運(yùn)行狀態(tài)等常規(guī)數(shù)據(jù)外，環(huán)境監(jiān)測(cè)站（包括太陽(yáng)輻射觀測(cè)設(shè)備）的各氣象數(shù)據(jù)也必須記錄，特別是光伏組件敏感的環(huán)境因素：太陽(yáng)輻射，環(huán)境溫度或者組件背板溫度，風(fēng)速風(fēng)向，這些氣象數(shù)據(jù)是判斷光場(chǎng)發(fā)電能力是否處于正常狀態(tài)的重要輸入?yún)?shù)。

原始數(shù)據(jù)冗余繁多，且單純的原始數(shù)據(jù)沒(méi)有分析的意義。因此，原始數(shù)據(jù)收集以后要經(jīng)過(guò)篩選和處理，初步統(tǒng)計(jì)出需要的數(shù)據(jù)。如我紅原電站的逆變器記錄的原始數(shù)據(jù)有9792項(xiàng)/天，但最重要最具有實(shí)際意義的是功率數(shù)據(jù)、時(shí)間數(shù)據(jù)、發(fā)電量數(shù)據(jù)、組串電流電壓等；氣象站數(shù)據(jù)中主要需要的是太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)、環(huán)境溫度數(shù)據(jù)、風(fēng)速風(fēng)向等。從原始數(shù)據(jù)中篩選初步統(tǒng)計(jì)出需要的數(shù)據(jù)后，下一步就是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，成為具備可比性的數(shù)據(jù)。如氣象站測(cè)得的水平面太陽(yáng)輻照度、水平面散射輻照度、法向直接輻照度，經(jīng)過(guò)處理和計(jì)算得到光伏組件陣列面實(shí)際接收的輻照度和曝輻量、通過(guò)實(shí)測(cè)光伏陣列輸出功率數(shù)據(jù)，計(jì)算得到光伏方陣實(shí)際系統(tǒng)效率、歸一化系統(tǒng)效率，將各個(gè)方陣的的發(fā)電量歸一化處理為標(biāo)準(zhǔn)等價(jià)發(fā)電時(shí)數(shù)等等。

在得到了上述的數(shù)據(jù)后，就可以用于分析電站的實(shí)際發(fā)電能力情況。通過(guò)歸一化處理后的發(fā)電時(shí)數(shù)，可以橫向比較電站各個(gè)方陣的運(yùn)行情況；通過(guò)系統(tǒng)效率可以縱向比較方陣的發(fā)電能力是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在找到發(fā)電量能力落后的方陣后，就可以進(jìn)一步仔細(xì)分析該方陣的原始數(shù)據(jù)，并且運(yùn)維人員可以有重點(diǎn)的關(guān)注和檢查方陣的各個(gè)設(shè)備和環(huán)節(jié)，從而找到其發(fā)電量能力落后的原因并消除。

另外，由于光伏電站會(huì)產(chǎn)生大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)，上述數(shù)據(jù)收集、分類(lèi)統(tǒng)計(jì)、處理計(jì)算和分析過(guò)程，必須要采用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行或輔助處理?，F(xiàn)在市場(chǎng)有很多供應(yīng)商提出了所謂的“智能光伏解決方案”，但基本上其“智能”程度僅僅是做到將原始數(shù)據(jù)收集存儲(chǔ)，少部分有一些簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)，沒(méi)有處理計(jì)算，難以達(dá)到運(yùn)維真正需要的程度。有的“智能光伏”解決方案考慮到了一些對(duì)原始數(shù)據(jù)的處理計(jì)算，但非常粗獷，如我公司使用的某廠商的智能光伏監(jiān)控平臺(tái)，根本不符合我電站跟蹤式光伏和聚光光伏的實(shí)際情況，所謂的“智能”數(shù)據(jù)根本不具備參考價(jià)值。究其根本，主要是因?yàn)檫@些“智能光伏解決方案”供應(yīng)商光伏發(fā)電知識(shí)和實(shí)際電站運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)的欠缺，不清楚電站用戶(hù)的需求，而大多數(shù)光伏電站用戶(hù)也不重視科學(xué)運(yùn)營(yíng)，提不出自己清晰的需要。

2 效果和經(jīng)驗(yàn)

我公司紅原電站通過(guò)對(duì)電站運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)了電站各方陣發(fā)電能力的差異，C7系統(tǒng)發(fā)電能力最好與最差方陣相比，等效滿(mǎn)發(fā)時(shí)數(shù)高約9.4%，發(fā)電能力最好方陣與全部方陣平均水平相比，等效滿(mǎn)發(fā)時(shí)數(shù)高約4.1%；T0系統(tǒng)發(fā)電能力最好與最差方陣相比，等效滿(mǎn)發(fā)時(shí)數(shù)高約8.8%，發(fā)電能力最好方陣與全部方陣平均水平相比，等效滿(mǎn)發(fā)時(shí)數(shù)高約4.6%。數(shù)據(jù)分析團(tuán)隊(duì)對(duì)各方陣詳細(xì)數(shù)據(jù)的分析，為現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員提供了針對(duì)性的巡檢建議，使得運(yùn)維人員高效精確的找到了造成方陣發(fā)電能力差異較大的原因，并及時(shí)快速定位問(wèn)題所在，逐步提高電站的各個(gè)方陣的發(fā)電能力。現(xiàn)在，紅原電站并網(wǎng)已有8個(gè)月，T0方陣光場(chǎng)平均效率達(dá)到14.03%，C7方陣光場(chǎng)平均效率達(dá)到18.76%。

3 自評(píng)意見(jiàn)

通過(guò)對(duì)紅原光伏電站大量的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的分類(lèi)統(tǒng)計(jì)、處理計(jì)算并分析，掌握電站實(shí)際運(yùn)行情況，快速定位缺陷點(diǎn)，提高運(yùn)維效率，避免電站“亞健康”狀態(tài)運(yùn)行，挖掘潛在發(fā)電能力，使得紅原電站T0方陣光場(chǎng)平均效率達(dá)到14.03%、C7方陣光場(chǎng)平均效率達(dá)到18.76%的設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)

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