光伏電站智能運維發(fā)展趨勢

楊政

作為清潔能源的重要組成部分，國家對光伏發(fā)電的發(fā)展一直鼎力支持，在許多地區(qū)建立了光伏電站，經(jīng)過一段時間的建設，電站已經(jīng)開始投入使用，如今在使用過程中最主要的問題已經(jīng)變成了電站的運營與維護工作。隨著網(wǎng)絡、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能的飛速發(fā)展，光伏電站也開始利用智能化手段進行運行維護。本文將光伏技術(shù)中開始運用的數(shù)字信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行結(jié)合，探討光伏電站只能化運維的發(fā)展。

一、智能光伏運維電站定義

光伏電站是指與電網(wǎng)相連并向電網(wǎng)輸送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)，為確保發(fā)電工作的正常推動，需要對系統(tǒng)進行定期的運維。智能化運維是減少人工的參與，利用智能化軟件與技術(shù)，在系統(tǒng)使用過程中可以盡早地發(fā)現(xiàn)排查故障，并能自動地解決簡單的問題，降低運維的成本，提高企業(yè)的收入。

二、光伏電站智能化運維發(fā)展過程

按照智能化運維發(fā)展的過程，可以將其劃分為三部分，分別是自動化、信息化和智能化，以下分別對其進行介紹。

（一）自動化

自動化最主要的特征就是減少了大量的人工，在對整個系統(tǒng)的運行與維護中，不用易損的部件，降低維護的成本，對現(xiàn)場存在的問題也不需要專家處理。但是，當前在使用傳統(tǒng)的方案，運維過程中還是存在一些問題。

一直以來我國光伏電站都將設備存放于房頂或集裝箱頂，由于這些設備較大，在吊裝時需要大型機械設備，安裝也較復雜，因此成本居高不下；過去使用了很多熔絲去實施組串的防護，這些熔絲設置在匯流箱中，在使用過程中，必須加強對這些熔絲的維護工作，無形中增加了大量的人工；對系統(tǒng)的散熱工作一般會依靠外部的風扇來實施，但是風扇在工作時存在很大的缺點，比如防護等級不足，在使用過程中還會發(fā)出很大的噪音，維護起來十分繁瑣，而且也不夠穩(wěn)定，一旦出現(xiàn)故障將影響整體的效果。

（二）信息化

信息化是借用了計算機作為分析傳輸?shù)墓ぞ?，將大量的?shù)據(jù)通過網(wǎng)絡的形式進行快速的傳達，成本低精度準，可靠性強。過去光伏發(fā)電設備在進行數(shù)據(jù)的傳輸時沒有做到很細致，檢測時較為粗糙，還會出現(xiàn)不同程度的誤差。無論是集中式的還是集散式的逆變器都缺少了組串的監(jiān)控，導致數(shù)據(jù)在傳輸過程中容易出現(xiàn)丟失，據(jù)統(tǒng)計檢測的精確度要高于3%。況且由于設備種類較多，需要不同生產(chǎn)商生產(chǎn)來提供設備，其在使用方法和操作習慣上也存在差異，這就會導致地電位差的存在，影響接口模塊的正常運轉(zhuǎn)。

智能光伏電站在采用信息化的方法時，使用最先進的霍爾傳感器，用高頻差分算法，能夠?qū)M串進行智能化測試，這樣檢測出的數(shù)據(jù)可以達到低于0.5%的誤差，這樣就確保了組串電壓和電流信息的準確性，其精度可以達到智能匯流箱的6倍左右。無論組串出現(xiàn)怎樣的變化都可以實現(xiàn)動態(tài)的監(jiān)控，一旦出現(xiàn)異常，立即就會定位到故障方位，為專家提供解決方案。

（三）智能化

智能化電站的建設是建立在當前網(wǎng)路、大數(shù)據(jù)背景下的，可以主動對電站運維過程中出現(xiàn)的問題進行建議。它的實施可以利用遠程移動來結(jié)合專家的指導，也可以借用專家運維系統(tǒng)，對問題提早進行預防，還可以使用自動報表的系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)采用多層次的報告。智能化的光伏電站摒棄了傳統(tǒng)系統(tǒng)中復雜的配件設備，盡可能地將其簡單化，把許多單獨運轉(zhuǎn)的工作進行結(jié)合，刪掉過去易損耗的零件，使整個運維工作更加流暢，操作也較簡單，電站建設的時間也相應地縮短，提高了發(fā)電站的工作效率，也使發(fā)電工作更加穩(wěn)定。

傳統(tǒng)的光伏電站運行，受當時光伏電站技術(shù)水平的限制和制約，頂層的智能化運維發(fā)展系統(tǒng)尚不完備。而智能光伏電站通過建立一套自動化的運維系統(tǒng)，創(chuàng)建一體化運維平臺，實現(xiàn)能源資源互聯(lián)，光伏電站智能化運維發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1、組件智能清掃機器人.目前國內(nèi)外各種形式的積灰清潔方法主要分為人工清潔，機械清潔及機器人清潔。人工清潔勞動強度大，而機械清潔操作難度大，只能局限于大型、平原地面電站應用，應用受限，清潔成本高。而組件清掃機器人可在不改變光伏陣列結(jié)構(gòu)的前提下，實現(xiàn)光伏自充電、自動行走、無水化自動清掃等功能。

組件智能清掃機器人主要由光伏清掃機、停車位置限位板、換向位置限位板、過橋連接架四大部分組成。其清掃工作原理是當清掃驅(qū)動電機啟動后，帶動光伏清掃機清掃螺旋刷棍及毛刷旋轉(zhuǎn)，開始進行清掃。當行走驅(qū)動機啟動后，行走輪同步旋轉(zhuǎn)，依靠行走輪的輪面與光伏組件表面接觸的摩擦力，使光伏清掃機沿著光伏陣列表面開始行走移動。當光伏清掃機行走至換向位置時，滑動換向裝置與換向位置限位板接觸，產(chǎn)生位置信息的變化，控制箱檢測到變位信息后，控制行走驅(qū)動電機反向旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)換向動作。換向完成后，光伏清掃機將自動反向清掃，當行至停車位置時，滑動換向裝置與停車位置限位板接觸，產(chǎn)生位置信息的變化，控制箱檢測到變位信息后，控制行走驅(qū)動電機及清掃驅(qū)動電機停止運行，光伏清掃機最終停放在停車位置，一次清掃任務結(jié)束，等待下次清掃任務。

2、智能運維無人機系統(tǒng).光伏電站智能運維無人機系統(tǒng)是指利用智能無人機作為載體，通過搭載紅外成像相機和可見光成像相機精確全面的采集光伏組件的豐富信息，提供包括組件紅外檢測、組件表面灰塵檢測、組件裂紋破損檢測、組件遮擋檢測等在內(nèi)的組件檢測。還可搭載計算機智能終端，通過太陽能電池板生成的熱信號來確定電池板受損情況，實現(xiàn)在高空對光伏組件熱斑效應等問題的檢查。

光伏電站智能運維無人機系統(tǒng)是對光伏電站進行巡檢所應用的無人機、機載任務設備、通信設備及地面保障設備等的總和，通常由無人機分系統(tǒng)、任務載荷分系統(tǒng)和綜合保障分系統(tǒng)三部分組成。智能運維無人機將采集到的組串、匯流箱等設備的信息實時圖傳至地面端，檢測內(nèi)容包括組件灰塵檢測、熱斑檢測、遮擋檢測、污垢檢測、裂痕檢測、不發(fā)電檢測以及匯流箱溫度檢測等數(shù)據(jù)。智能運維無人機系統(tǒng)通過結(jié)合可見光數(shù)據(jù)和紅外數(shù)據(jù)，能快速便捷的檢查光伏板表面有無破損、污漬，并通過紅外熱量信息直觀的觀察光伏組件工作狀態(tài)。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，光伏電站的智能化運維發(fā)展也成為行業(yè)發(fā)展新的趨勢和方向。智能化的光伏電站運維系統(tǒng)可以通過信息化、智能化、自動化的系統(tǒng)精準排查故障，及時反饋問題，對于減少電站損耗和提高設備運行效率起著重要作用。光伏電站的智能化運維也是當前智能能源系統(tǒng)的發(fā)展的重要組成部分。