基于云平臺(tái)的光伏電站運(yùn)維管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李達(dá)

摘要：分布式光伏電站存在著互通性較差的問題。為了使決策層實(shí)時(shí)的整體了解把控該地區(qū)所有光伏電站的運(yùn)維情況，本文設(shè)計(jì)了一套光伏電站運(yùn)維管理系統(tǒng)。以云平臺(tái)為依托，提供了監(jiān)控、管理、分析和運(yùn)維四個(gè)子系統(tǒng)，使其具備了將分散的光伏電站運(yùn)維數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)上傳和分析，并進(jìn)行整體集成化運(yùn)維管理的條件。

關(guān)鍵詞：光伏電站;運(yùn)維管理;云平臺(tái)

1 前言

光伏電站作為一種清潔能源受到了廣泛關(guān)注[1]，其受到地理位置與氣候因素的影響較大，因此現(xiàn)階段的廣泛電站主要分為兩種，一種是在太陽能資源發(fā)達(dá)的地區(qū)大規(guī)模建設(shè)光伏電站，集中發(fā)電并網(wǎng)[2];另一種是結(jié)合地形等因素發(fā)展分布式光伏電站，此種電站多位于復(fù)雜地形區(qū)域，其分布范圍廣，數(shù)量多，這對光伏電站的集中管理和監(jiān)測提出了巨大的挑戰(zhàn)[3]?，F(xiàn)階段的光伏電站大多每個(gè)電站有一套本地監(jiān)控管理系統(tǒng)，與其他光伏電站的互通性較差，使得決策層與管理層無法實(shí)時(shí)的整體了解把控該地區(qū)所有光伏電站的運(yùn)維情況，對于部分偏遠(yuǎn)地區(qū)的光伏電站，其故障信息也無法及時(shí)采集，決策管理信息也無法及時(shí)有效的傳達(dá)到位，故障信息處理能力差[4]。因此，我們迫切的需要一款能夠?qū)λ械墓夥娬具M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管控制的管理平臺(tái)，以規(guī)范電站管理體系，降低電站集中運(yùn)維成本，提高電力生產(chǎn)效率。每一處光伏電站都會(huì)產(chǎn)生大量的監(jiān)測與運(yùn)維數(shù)據(jù)[5]，采用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集與分析方法將浪費(fèi)大量的人力物力，但是隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，云存儲(chǔ)與云計(jì)算技術(shù)的不斷成熟，使得我們具備了將分散的光伏電站運(yùn)維數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)上傳和分析，并進(jìn)行整體集成化運(yùn)維管理的條件。

2 基于云平臺(tái)的光伏電站運(yùn)維管理系統(tǒng)整體架構(gòu)

為了將各獨(dú)立分散的光伏電站進(jìn)行實(shí)時(shí)互聯(lián)，該光伏電站采用大數(shù)據(jù)與云技術(shù)為技術(shù)依托，并且采用5G、光纖、寬帶等技術(shù)實(shí)現(xiàn)各基站之間的實(shí)時(shí)互聯(lián)，并且即時(shí)的上傳到云端系統(tǒng)。其整體架構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)圖1所示，整個(gè)光伏電站運(yùn)維管理系統(tǒng)主要包含四項(xiàng)功能，首先是實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)通過Mod Bus協(xié)議、IEC103/104協(xié)議、第三方系統(tǒng)接口、SCADA數(shù)據(jù)等硬件對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集上傳。采集到的數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其包括實(shí)施數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)倉庫和分布式數(shù)據(jù)，在此考慮使用云存儲(chǔ)技術(shù)，保證上傳到的數(shù)據(jù)可以得到有效存儲(chǔ)，并且可以通暢的上傳下載。隨后根據(jù)不同類型的光伏電站以及產(chǎn)生的不同數(shù)據(jù)類型選擇不同類型的架構(gòu)平臺(tái)，例如日志平臺(tái)、規(guī)則庫平臺(tái)、GIS平臺(tái)等等。最上層則為光伏電站運(yùn)維管理系統(tǒng)的應(yīng)用功能，其中分為了四個(gè)大類，其中監(jiān)控中心主要負(fù)責(zé)綜合監(jiān)控、設(shè)備監(jiān)控和組態(tài)監(jiān)控;生產(chǎn)分析主要負(fù)責(zé)運(yùn)行分析、設(shè)備分析和綜合分析;故障檢修則主要包含故障智能告警、故障流程管理和智能巡檢;以及基礎(chǔ)功能，例如生產(chǎn)管理、兩票管理和資產(chǎn)管理等等。

3 基于云平臺(tái)的光伏電站全面掌控

為了實(shí)現(xiàn)對光伏電站的全面掌控，整個(gè)光伏電站運(yùn)維管理系統(tǒng)涵蓋了四大子系統(tǒng)，分別是監(jiān)控子系統(tǒng)、管理子系統(tǒng)、分析子系統(tǒng)與運(yùn)維子系統(tǒng)。四大子系統(tǒng)環(huán)環(huán)相扣，共同構(gòu)成了智慧光伏云這一完整的閉環(huán)，共同維護(hù)其整個(gè)光伏電站運(yùn)維管理系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)隨著解決問題的增多，數(shù)據(jù)庫的擴(kuò)充，隨著對歷史數(shù)據(jù)的不斷挖掘，該系統(tǒng)還會(huì)進(jìn)一步迭代升級(jí)。

為了將大量的光伏電站進(jìn)行集中管控，運(yùn)維系統(tǒng)與管理系統(tǒng)均采用了模塊化設(shè)計(jì)，方便系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)換代以及擴(kuò)容。運(yùn)維系統(tǒng)主要用于管控端，常見的管控單元有家庭用戶電站、分布式電站和地面電站，在將來有了更加多樣化的電站模式后，依然可以納入到運(yùn)營系統(tǒng)中來。同樣的，管理系統(tǒng)用于本地監(jiān)控，其監(jiān)控形式與監(jiān)控手段有電子大屏展示、數(shù)據(jù)挖掘分析、遠(yuǎn)程專家診斷、值班人員監(jiān)察以及APP監(jiān)察等手段，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，越來越多的監(jiān)察手段將被納入到電站本地監(jiān)控體系中來。

4 結(jié)論：

光伏電站受到地形環(huán)境因素的影響，有時(shí)會(huì)呈現(xiàn)分布式布置。這些分布式光伏電站大多有一套本地監(jiān)控管理系統(tǒng)，而與其他光伏電站的互通性較差。為了解決該問題，本文提供了一套光伏電站運(yùn)維管理系統(tǒng)，并提供了其完整的系統(tǒng)架構(gòu)，該系統(tǒng)基于云技術(shù)，為了全面掌控系統(tǒng)內(nèi)的光伏電站，其涵蓋了監(jiān)控、管理、分析和運(yùn)維四個(gè)子系統(tǒng)，并采用模塊化設(shè)計(jì)，方便系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)換代以及擴(kuò)容。實(shí)現(xiàn)了光伏電站之間的實(shí)時(shí)互聯(lián)。

參考文獻(xiàn)

[1]黃凱，熊玉.基于大數(shù)據(jù)分析的eHorus智慧云智能診斷系統(tǒng)在光伏電站巡檢中的應(yīng)用[J].太陽能，2021（03）：45-50.

[2]黃鑫. 計(jì)及光伏周期性的并網(wǎng)光伏電站功率超短期預(yù)測研究[D].東北電力大學(xué)，2019.

[3]檀庭方，李靖霞，吳世偉，王濤，張哲，王紫東.基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智能光伏電站集中運(yùn)維系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[J].太陽能，2017（09）：23-28.

[4]李衛(wèi)，陳彥君，席林.基于面積校正的光伏電站地基云圖云團(tuán)移動(dòng)預(yù)測方法[J].上海電氣技術(shù)，2016，9（02）：45-48.

[5]陽光電源與阿里云計(jì)算合作推出智慧光伏云iSolarCloud推動(dòng)新能源走向“互聯(lián)網(wǎng)+”[J].電氣技術(shù)，2015（04）：2.