智能集控平臺(tái)在光伏發(fā)電站生產(chǎn)中的應(yīng)用

張秋業(yè)

（江蘇林洋光伏運(yùn)維有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用、互聯(lián)網(wǎng)+的理念等深入生活，以光伏發(fā)電為代表的新能源行業(yè)在這種大環(huán)境下自然也會(huì)應(yīng)用到大數(shù)據(jù)平臺(tái)的相關(guān)產(chǎn)品，通過(guò)大數(shù)據(jù)平臺(tái)統(tǒng)一對(duì)進(jìn)行光伏電站的數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、生產(chǎn)管理等，為了投資者帶來(lái)便利的同時(shí)，依托于大數(shù)據(jù)分析最大限度地保證投資者的收益回報(bào)的實(shí)現(xiàn)[1]。

1 智能集控平臺(tái)的概述

隨著科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大數(shù)據(jù)、大平臺(tái)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)及大數(shù)據(jù)技術(shù)等多個(gè)知識(shí)體系的智能集控平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生。作為多種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，我國(guó)智能化集控平臺(tái)正在經(jīng)歷起步到應(yīng)用推廣的階段，目的是通過(guò)最大限度減少勞動(dòng)力成本、少人甚至無(wú)人運(yùn)維光伏電站來(lái)進(jìn)一步提高工業(yè)自動(dòng)化、智能化的水平。作為一種在傳統(tǒng)電力工程領(lǐng)域衍生起來(lái)的新興智能化技術(shù)，其已經(jīng)在電力行業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐中扮演著重要的角色，受到越來(lái)越多光伏行業(yè)人員的關(guān)注。

智能集控平臺(tái)是以可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)服務(wù)器為基礎(chǔ)，以現(xiàn)場(chǎng)部署的采集服務(wù)器為前提條件，通過(guò)在服務(wù)器中部署數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，即實(shí)時(shí)庫(kù)和歷史庫(kù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)上層的軟件在網(wǎng)頁(yè)上得以呈現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí)，結(jié)合相應(yīng)的算法進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，呈現(xiàn)出想要的結(jié)果或者預(yù)期的結(jié)果。同時(shí)，結(jié)合光伏運(yùn)維工作中的實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景，結(jié)合響應(yīng)的流程操作，將日常線下的生產(chǎn)工作遷移到統(tǒng)一的集控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)智能化和無(wú)紙化的辦公[2]。

2 智能集控平臺(tái)在光伏生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 光伏發(fā)電站智能平臺(tái)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控

早期的變電站和發(fā)電廠數(shù)據(jù)監(jiān)控依托于本地的SCADA系統(tǒng)，通過(guò)本地部署的服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)電壓、電流、功率、溫度、開(kāi)關(guān)位置、變壓器油溫等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，實(shí)時(shí)地檢測(cè)各類(lèi)故障告警信息，通過(guò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)、刀閘等一次高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的遠(yuǎn)程遙控等功能。本文中所提及的智能集控平臺(tái)，通過(guò)在本地部署數(shù)據(jù)服務(wù)器，加裝防火墻以及安全隔離設(shè)備，在保證網(wǎng)絡(luò)安全的前提下，將數(shù)據(jù)通過(guò)VPN加密的方式，傳輸?shù)綐I(yè)主方所部署的數(shù)據(jù)服務(wù)器中進(jìn)行存儲(chǔ)和分析。因此，智能集控平臺(tái)具備了本地SCADA系統(tǒng)功能，即數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集監(jiān)測(cè)功能。同時(shí)，該平臺(tái)還具備數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸能力。圖1為光伏發(fā)電站智能平臺(tái)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控。

圖1 光伏發(fā)電站智能平臺(tái)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控

2.2 光伏電站集控平臺(tái)的智能化告警

隨著光伏裝機(jī)體量的逐漸擴(kuò)大，業(yè)主方持有的電站規(guī)模越來(lái)越大。光伏電站屬于重資產(chǎn)，小至幾億的投資，大至幾十億上百億的投資，如何做到資產(chǎn)的保值、增值非常重要，事關(guān)業(yè)主方投資的收益回報(bào)。如此龐大的資產(chǎn)需要保持可控、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行。智能集控平臺(tái)通過(guò)自帶的智能化、精準(zhǔn)的告警分析、推送功能，保證光伏電站在發(fā)生故障的第一時(shí)間讓運(yùn)維人員以及業(yè)主方知悉。光伏電站的數(shù)據(jù)量是非常龐大的，上傳到集控平臺(tái)的數(shù)據(jù)繁多，如何從龐雜的數(shù)據(jù)中獲取有效、準(zhǔn)確的故障告警信息至關(guān)重要。光伏電站設(shè)備長(zhǎng)期處于惡劣環(huán)境中，難免會(huì)發(fā)生短路、開(kāi)路、局部陰影遮擋及異常老化等故障，影響發(fā)電效率，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)事故。有效監(jiān)測(cè)光伏設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)出告警信息，對(duì)光伏系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定運(yùn)行尤為重要。針對(duì)上述問(wèn)題，智能集控平臺(tái)通過(guò)大數(shù)據(jù)機(jī)器學(xué)習(xí)，對(duì)無(wú)效的告警信息進(jìn)行過(guò)濾，同時(shí)支持人工配置、過(guò)濾掉無(wú)效的數(shù)據(jù)，并且支持按不同的需求，將不同級(jí)別的故障信息精準(zhǔn)推送到個(gè)人。平臺(tái)的智能化告警，是保證光伏電站穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。依托智能化告警，可以快速地處理影響發(fā)電的問(wèn)題，以知識(shí)庫(kù)的方式對(duì)故障進(jìn)行分析，給出分析提示或者診斷報(bào)告，優(yōu)化故障診斷，查找故障產(chǎn)生的原因，應(yīng)用人工智能減少檢修及故障分析的時(shí)間，從而可以最大限度地提升運(yùn)維效率，減少發(fā)電量的損失，保證業(yè)主方的資產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行和收益。

2.3 光伏電站集控平臺(tái)的運(yùn)維管理

在我國(guó)，光伏電站管理多以粗放式的線下運(yùn)維管理，存在很多不可控的環(huán)節(jié)，無(wú)法做到全面、全流程的多節(jié)點(diǎn)管控。另外，線下運(yùn)維往往需要投入大量的人力、物力成本以及時(shí)間成本，流程管理無(wú)法實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、流程化；從投資角度來(lái)說(shuō)，不能最大化地降低成本。在此背景下，從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，依托于光伏電站智能集控平臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)維管理勢(shì)在必行。通過(guò)平臺(tái)化的管理，在線上派發(fā)工作任務(wù)，工作人員接到任務(wù)后開(kāi)展工作。平臺(tái)對(duì)工作開(kāi)展的時(shí)間進(jìn)行分析，整個(gè)工作流程以及處理時(shí)間、處理方式會(huì)清晰呈現(xiàn)在平臺(tái)上，大大提高了工作效率。借助平臺(tái)的運(yùn)維管理功能，將電力行業(yè)線下的一二種工作票、操作票等標(biāo)準(zhǔn)化流程固化到平臺(tái)中，在平臺(tái)中新建典型操作票和典型工作票，減少人工填寫(xiě)的時(shí)間；各個(gè)節(jié)點(diǎn)專(zhuān)人審批，在保證規(guī)化的前提下，線上開(kāi)展各項(xiàng)工作。對(duì)于日常的巡檢工作，平臺(tái)自動(dòng)生成巡檢任務(wù)表單，人員根據(jù)表單內(nèi)容開(kāi)展工作，同時(shí)自動(dòng)繪制人員的行蹤軌跡圖，最后生成巡檢報(bào)告，對(duì)異常項(xiàng)給出初步的判斷及分析[3]。

2.4 主動(dòng)數(shù)據(jù)分析

與普通的電力系統(tǒng)的變電站相比，光伏電站的數(shù)據(jù)量是龐大的，給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)分析帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。因此，需要在海量的數(shù)據(jù)中檢索出有用的信息，對(duì)有用數(shù)據(jù)信息進(jìn)行提煉、分析，也可以借助于機(jī)器學(xué)習(xí)或者神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等強(qiáng)化平臺(tái)的數(shù)據(jù)分析能力。借助于強(qiáng)大的算法，可以找出存在異常數(shù)據(jù)的設(shè)備，提前給出預(yù)警信息并做好預(yù)防工作。通過(guò)對(duì)于電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)的分析，可以對(duì)發(fā)電處于亞健康狀態(tài)的設(shè)備出具一份體檢報(bào)告，并且給出處理建議。同時(shí)，也可以以告警推送的方式，第一時(shí)間將存在異常的設(shè)備推送到運(yùn)維人員的手機(jī)，從而大大提高了問(wèn)題發(fā)現(xiàn)的及時(shí)性。主動(dòng)數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用，目的在于化被動(dòng)為主動(dòng)，擺脫老舊的工作模式，即當(dāng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后再去處理，而不是提前診斷出問(wèn)題。通過(guò)主動(dòng)分析可以大大減少損失電量的產(chǎn)生，從而降低經(jīng)濟(jì)損失，保證電站運(yùn)行的價(jià)值。

3 智能集控平臺(tái)的發(fā)展技術(shù)前景

在大數(shù)據(jù)時(shí)代，每天甚至每分鐘都會(huì)產(chǎn)生數(shù)量巨大的信息和數(shù)據(jù)，同樣在新能源領(lǐng)域的光伏電站，以秒級(jí)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)。因光伏發(fā)電站常處于比較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，不采用統(tǒng)一的集控平臺(tái)，在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中監(jiān)控時(shí)會(huì)十分繁雜，不利于業(yè)主方的管控。另外，常規(guī)的本地后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)不滿(mǎn)足集中監(jiān)控的條件，本地后臺(tái)只能就地監(jiān)測(cè)一個(gè)電站的數(shù)據(jù)。對(duì)于投資者來(lái)說(shuō)，分布在全國(guó)各自的重量級(jí)資產(chǎn)無(wú)法實(shí)時(shí)掌握其動(dòng)態(tài)，是不可接受的事情。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)日益成熟的今天，資源共享、技術(shù)共享，昂貴的進(jìn)口服務(wù)器正逐漸被國(guó)產(chǎn)化的集群、可擴(kuò)展的服務(wù)器所取代，行業(yè)的壁壘正在逐漸被打破，技術(shù)條件已經(jīng)完全具備。智能集控平臺(tái)較常規(guī)后臺(tái)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在滿(mǎn)足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)監(jiān)控的常規(guī)功能同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)TB級(jí)別的數(shù)據(jù)處理與分析，在可擴(kuò)展的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的框架上，開(kāi)發(fā)衍生出滿(mǎn)足各種需求的功能產(chǎn)品。平臺(tái)功能以產(chǎn)品的形式源源不斷地呈現(xiàn)出來(lái)，使得平臺(tái)將跟隨時(shí)代的步伐，不斷地提升以滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的需求。

4 結(jié) 論

在光伏行業(yè)中，隨著我國(guó)光伏裝機(jī)體量的不斷提升，智能集控平臺(tái)的需求將不斷提升。平臺(tái)的應(yīng)用將會(huì)大幅度提升光伏電站的透明度、資產(chǎn)的可控度以及健康度，有利于投資者了解資產(chǎn)的真實(shí)情況，從而做出正確的投資決策。對(duì)于功能應(yīng)用的要求，必將日益嚴(yán)苛，依托于平臺(tái)的智能化運(yùn)維模式將成為主流，平臺(tái)技術(shù)的應(yīng)用將擁有廣闊的發(fā)展前景。