光伏电站智能化运维探析

董若飞

（国电电力内蒙古新能源开发有限公司，内蒙古呼和浩特 010010）

0 引言

在传统能源日益衰竭的情况下，新能源发电行业不断发展，光伏电站不断涌现。然而，目前国内光伏电站运营管理水平远远满足不了规模不断扩大的需求，管理水平的欠缺逐渐成为制约光伏电站发展的重要因素。光伏电站要不断提高运行效率，缩短运行巡检时间，对各项操作进行全面的记录管理，发现故障隐患及时消除，从而提高整体运维管理水平，改善内部治理结构，促进经济效益的提升。

1 光伏电站智能化运维的必要性

智能化运维，能够对电站日常运行情况进行分析、判断和评价，使电站设备处于智能化监控状态下，以便及时发现设备隐藏故障，提高电站的运行效率。

（1）智能化运维可以实时监测电站的建设情况。智能化运维能保证有关人员对建设工程的实时监控，监测工程质量满足相关标准要求，保证电站投用后正常运转。

（2）智能化运维能够发现组件中的隐藏故障。智能化运维借助现代科技对故障位置进行精准定位，并判断出故障的原因和类型，为工作人员提供精准的解决方案，大大提高维修效率，节省人力资源成本，提高电站的运行水平。

（3）智能化运维能够对电站周边的环境因素进行详细分析，依托大数据技术，建立完善的环境数据库，并依托数据库资源，制定出合理的防阻塞和除尘方案，节约规划投入成本。

（4）智能化运可以实现光伏电站之间的资源共享，通过各电站之间的信息互联互通，利用云计算、数字信息等先进技术，实现对电站瞬时功率和年发电量的准确预测，有利于光伏电站的精准管理。

2 光伏电站智能化体系

2.1 智能光伏组件

智能光伏组件，是指在充分利用物联网技术的前提下，对每块光伏组件的温度、电压、电流等运行情况，以及被阴影遮挡情况进行实时监测，通过智能化云平台对监测数据进行详细分析，及时发现异常组件并进行预警。智能光伏组件的应用，能有效提升光伏电站的运行效率，实现不同光伏组件之间的独立运行和独立跟踪，有效改善阴霾天气环境下太阳光电系统的运行效率，降低光伏电站的运维成本，提高电站运行效率。

2.2 智能汇流箱

光伏汇流箱是连接光伏列阵和逆变器的设备，能够为光伏电站的正常运行提供防雷及过流保护，同时还能有效监测光伏列阵的单串电流、电压和防雷器的运行状态。在实际运行中，光伏产业发展速度比较快的地区，受到雷击灾害影响的频率也比较高。光伏发电系统内部需要的组件数量非常多，运行中会出现布线复杂现象。作为现代化的高科技设备，光伏逆变器的造价较高，并且由于性能的不完善，运行中很容易遭到雷击损害。智能汇流箱能对逆变器的运行提供保护，有效避免因雷击等对设备造成破坏。

在汇流箱的设计制作中，首先要保证汇流箱的性能能满足室外环境下的使用需求，同时需要配备高压防雷器。尤其要注意的是，汇流箱的正极和负极都要有防雷功能。此外，汇流箱的结构应比较坚固，箱体表面要保持光滑平整，不能有剥落、裂痕等现象。从汇流箱的性能来说，要不断完善汇流箱对故障的监测、分析和判断能力，提升汇流箱的报警功能，以便在故障发生时，技术人员能够及时得到提醒，防止对设备造成更大规模的损坏。另一方面，也要对汇流箱进行技术上的延伸，可以利用感温电缆等设备，提高汇流箱对温度感知的敏感程度，加强对温度变化的控制。

2.3 智能监控

智能监控系统运行过程中，技术人员要充分结合最新的科学技术，可以利用直升机设备、红外成像、视频监测平台等技术设备建立起完善的监控系统。技术人员要加强对监控系统数据的管理工作，如可以通过总结建立历史数据台账的方式，对监控结果进行详细分析，及时发现设备中隐藏的故障发生点，并进行预防性维护，提高设备的运行性能。此外，技术人员要对容易发生缺陷的故障点进行总结，建立缺陷单，以提高对缺陷的处理效率。

2.4 智能材料

对于光伏电站智能化运维体系来说，智能材料是构建整个体系的基础性元素。在目前光伏电站的发展实际中，智能材料主要用于喷涂在光伏玻璃的表面，发挥着提高玻璃透光率的性能。智能材料的运用能够在光伏玻璃表面形成一层透明的保护膜，在某种程度上来说，智能材料能够有效分解玻璃表面的有机物，提高玻璃的自动清理性能，节省人工成本，提升光伏组件的运行效率，从而提高电站的发电量，满足人们生产生活的实际需求[1]。

2.5 瞬时功率预测

光伏电站主要依托太阳能资源进行发电，运行过程容易受到气候条件等因素的影响，影响发电输出功率，造成运行的不稳定性。因此，有关部门要结合当地光伏电站的实际情况，加强对电网调度工作的监督力度，提高辖区内电力系统检测网络的覆盖面。比如，可以对光伏电站上空的云层进行详细研究，统计云的数量、厚度、灰度以及气候风向等条件的变化情况进，结合现代技术，对云图像的详情进行视频分析，从而准确判断出云的移动速度。同时结合统计数据，详细预测当地光伏电站的运转功率，分析运转情况，有效提高监督管理水平。

2.6 智能运维管理技术

提高光伏电站的智能运维管理技术，可以从两方面着手。一方面，管理人员要从光伏电站的实际操作情况出发，结合当地的市场需求，建立起完善的报警系统、分析系统和判断评价系统，并以这三个系统为基础，建立起一体化的光伏电站内部管理模式，保证电站内部信息的畅通，确保管理人员能够实时对设备规划进行统筹监督，改善光伏电站智能化管理水平，实现经济效益的最大化。另一方面，管理人员要充分结合现代大数据、云计算等新兴技术，构建起电站内部的智能管理系统，通过人工智能等对搜集到的数据进行详细分析，实现电站内部的数据共享、远程指导，保证组件上潜在隐患能被及时发现和处理，提高电站运行的可靠性，实现智能化运维。

3 智能化运维发展趋势

在能源建设日益受到社会关注的大环境下，要实现光伏电站智能化运维管理效率的提升，有关人员要始终坚持将电站运行的安全稳定作为核心要素，在此基础上建立起多能互补的中高压交流、直流电站，满足经济社会发展的需要[2]。光伏电站要不断创新技术发展，努力克服组件耐压参数低的困境，提高组件的力度，满足电站运营的承压要求。随着技术的发展，互联网、大数据和物联网等技术与光伏运维管理相结合，正在成为未来发展的主要趋势。

3.1 互联网

互联网技术的运用，能够推动光伏电站实现对数据的采集、计算和处理，尤其是实现对天气状况的实时监控，及时发现电站运行的潜在故障并消除。互联网技术的运用还能实现光伏电站的一键体检、自动巡检等服务，满足不同业务的发展需求，提高任务处理效率，减轻电站管理的压力。

3.2 大数据

大数据技术的运用能够实现光伏电站运维的数字化和智能化，其充分运用计算机软件、通信技术等手段，对光伏电站的运行情况实施监测，保证电站的稳定运行，节省人工成本。此外，通过大数据技术建立电站运转数据信息库，为研究人员提供研究数据，也为光伏电站管理水平的提升提供参考，推动光伏电站精简业务流程，保证各项资源得到充分、合理的利用，提高电站的发展水平和市场竞争力。

3.3 物联网

物联网技术，尤其是远程抄表技术的使用，对光伏电站主要设备进行全方位的实时监控，对于电站这一复杂的现场环境来说，能提高系统运转效率，优化体系架构，提高软硬件系统的稳定性，有效节省设备功耗[3]。在远程抄表系统建设过程中，嵌入式系统利用无线传感网络等方式，具有微型化、智能化的特点，能有效满足远程抄表系统的需求，保证数据采集的可靠性，已经成为未来发展的主要方向之一。

4 结语

智能化运维的建立，不仅能提高光伏电站运营维护效率，降低运营维护成本，同时也能对电站的逆变器等主要设备进行实时监控，对可能出现的故障进行预防性报警。智能化运维系统能最大限度地降低电站的能源消耗，提高电站发电效率。随着国家政策的大力推动，光伏行业已经成为促进国民经济发展的主要行业之一，提高光伏电站智能化运维水平，改善发电效率，实现光伏行业的可持续发展，满足国民经济发展的需要。