浅谈智能化技术提升光伏电站运维工作安全管控水平

王 锋

（内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司）

0 引言

在党和政府的正确领导下， 我国的太阳能利用技术越来越成熟， 基于太阳能的光伏电站更是在短时间内取得了突破性的建设成就， 截止到2019 年底， 我国光伏电站装机总量达到205GW， 成为世界范围内应用光伏能源最多的国家[1］。在这种情况下， 充分发挥智能化技术的积极作用， 提升光伏电站运维工作安全管控水平， 成为未来工作的必然选择，而对本课题进行研究， 则有助于提升智能化技术的具体应用效果。

1 智能化技术与光伏电站概述

第一， 应对光伏电站进行简要了解。光伏电站是新能源事业不断发展的产物， 其能够借助太阳能、光伏发电设备等形成完整的发电系统， 将清洁无污染、 可持续再生的太阳能转化为电能， 供给本地区电力系统使用， 为广大人民群众提供更加高效便捷的电能支持。从实际情况来看， 光伏电站完全符合党和政府对新能源应用、 可持续发展的相关要求， 因此得到了越来越多的支持与关注。一般来说， 光伏电站的发电系统可以分成带蓄电池的独立发电系统以及不带蓄电池的并网发电系统两种， 其发电原理基本一致， 在避免能源浪费方面的作用也基本相同， 都能够避免能源浪费、 提升环境保护效果[2］。另外， 目前我国建成的光伏电站所生产的电能主要应用在以下几方面：

①应用在常规的电力系统中， 为人民群众生产生活提供电能支持， 目前有一部分城市已经建成了基于光伏电站的太阳能充电系统和交通电力系统，应用效果比较可观。

②在特殊地区进行应用， 特别是传统电力网络难以到达的区域， 光伏电站往往能发挥不可替代的重要作用， 其能够为当地居民的生活用电提供有力支持， 目前一些高原地区的城市已经建成了基于光伏电站的微波用电系统和通信用电系统。

③在并网发电中进行应用。其主要是基于分散化的光伏电池而对电能进行分散存储、 集中应用， 能够最大化地保证光伏电站的电能供应能力， 确保光伏电站的应用价值。第二， 应对智能化技术进行简要了解。智能化技术是我国高新技术发展的重要产物， 其囊括了代理自动化、 数据模型测算自动化、 运算自动化等多方面功能， 能够在许多行业的发展中扮演重要角色。现阶段来看， 我国的智能化技术已经十分成熟， 其能够在系统自动化控制、 集成化管理当中发挥积极作用， 切实提升了管理集成的实践收益， 因此得到了越来越多的认可和关注。将智能化技术应用到光伏电站当中， 能够有效提升光伏电站管理、 数据处理效果， 还能够在半导体控制模式的支持下， 对光伏电站集成电路的工作性能进行妥善控制， 保证光伏电站得以安全可靠的运行。

2 智能化技术提升光伏电站运维工作安全管控水平

2.1 应用智能材料优化光伏电站运维工作安全管控水平

智能化技术是广义上的概念， 智能材料是智能化技术的内容之一， 其往往具有一定的特殊性质和功能， 在环境刺激的情况下， 智能材料将会发生感应并对环境进行分析判断， 将智能材料应用到光伏电站运维工作中去， 是提升光伏电站运维安全性的有力手段[3］。目前常见的智能材料主要具有以下功能： ①在外界环境发生变化的情况下， 智能材料往往能第一时间对光线、 温度以及力等因素的变化情况进行感知和反应。②智能材料能够在发生感应的情况下进行响应， 并实现高灵敏度的系统控制等， 在外界环境刺激消除后， 智能材料还能快速恢复到原始状态并重新感知外界环境变化。将智能材料与光伏电站运维工作相结合， 能够提升运维系统的敏感性，使之在环境变化的情况下自动做出调整， 并在光伏设备等发生故障和异常情况的时候， 第一时间进行自动化控制和调整在确保光伏电站正常运行的基础上保证发电效率， 避免不必要的光伏电站运行安全风险。

2.2 应用智能光伏组件优化光伏电站运维工作安全管控水平

智能光伏组件同样是智能化技术的重要组成部分之一， 它主要是基于互联网技术、 信息化技术等而发挥作用， 其能够对光伏电站运行情况进行科学化测量和全面性管理， 功能性非常突出。比如， 智能光伏组件能够针对光伏电站中的不同位置运行情况、电流电压及温度变化等进行检测分析， 还能够将检测结果第一时间上传到光伏电站智能化运维平台上， 以便于系统和工作人员进一步进行数据分析和结果处理， 提升光伏电站运维工作安全管控的效率和有效性[4］。更重要的是， 根据智能光伏组件和智能化运维系统的运算结果， 工作人员将能够第一时间确定光伏电站运行中存在的各种问题， 并根据报警信号等进行运行故障定位， 这在一定程度上避免了不必要的光伏电站运行安全问题。

2.3 应用智能化监控优化光伏电站运维工作安全管控水平

光伏电站具有一定的复杂性， 其包含海量部件和极为复杂的运行维护系统， 想要保证光伏电站运维工作安全管控水平， 就必须要加强对各个部件的有效管理和综合分析， 确保每个部件都能稳定地运行。而在这个过程中， 智能化监控技术显然具有不可忽视的应用价值， 它能够协助工作人员对光伏电站中不同组件的功率进行优化， 保证各项参数的合理性和稳定性， 还能够与智能视频监测平台相结合，对光伏电站的整体运行情况进行一体化监管， 在对监控数据进行高效加工处理的基础上形成光伏电站监控数据台账， 以便于工作人员更准确地判断光伏电站运行维护过程中存在的异常问题[5］。这样一来， 光伏电站的运行维护问题将会事无巨细地展现在工作人员面前， 光伏设备运行存在的问题将会第一时间得到解决和处理， 而光伏电站运维工作安全管控水平必定会得到提升。

2.4 应用智能汇流箱优化光伏电站运维工作安全管控水平

智能汇流箱是基于智能化技术而存在的、 连接光伏列阵以及逆变器的设备， 其在光伏电站运行维护过程中扮演着不容忽视的重要角色， 能够提升光伏电站防雷保护以及过流保护的效果， 还能够对光伏列阵中的单串电流电压参数、 防雷设备运行状态等进行实时监测。在实际运行过程中， 光伏电站不可避免地受到雷击等自然灾害的威胁， 如果不能采取措施进行防雷，光伏电站的运行安全和综合效益都会大受影响， 当地的电能供应能力也会因此大打折扣， 特别是光伏发电系统更是如此， 其内部海量的复杂组件都会在雷击过程中受到严重损伤， 这对光伏电站的安全运行十分不利。而将智能汇流箱应用到光伏电站当中去， 则能有效提升光伏电站防雷设备运行检测水平， 确保防雷系统正常稳定运行、 避免光伏发电设备受到损伤， 进而达到提升光伏电站运维工作安全管控水平的效果。

2.5 应用智能运维管理技术优化光伏电站运维工作安全管控水平

智能化技术的应用价值毋庸置疑， 将其与光伏电站报警系统、 评价系统相结合， 是提升光伏电站运维工作安全管控水平的不二之选[6］。在今后的发展中， 工作人员应结合本地区光伏发电的市场需求和光伏电站的系统特征等， 对原有的报警系统和评价系统进行完善， 提升光伏电站内部运维数据的共享效果， 确保各个光伏设备都能得到统筹监督和规划， 提高光伏电站运维工作智能化安全管理的质量。除此之外， 要充分发挥大数据技术、 云计算技术的积极作用， 尽快搭建一体化智能管理系统， 在智能化技术的支持下， 对光伏电站运行数据进行分析处理， 解决传统模式下数据处理、 信息共享困难的问题， 为光伏电站远程运维控制打下坚实的基础。这样一来， 光伏电站运维工作中存在的安全风险将会被降到最低水平， 光伏电站运维工作安全管控效果必将会得到提升。同时， 目前有一部分工作人员根据光伏电站运维工作安全管控的需求， 探索物联网技术与智能化技术相结合的新方法， 确实取得了一定的阶段性成果。物联网技术本身具有远程数据采集、 数据传输的功能， 在光伏电站无线传感网络的基础上， 其能够更进一步提升光伏电站运行数据的采集效率， 同时保证数据的真实性、 可靠性， 为提升光伏电站运维工作安全管控水平提供有力支持。

2.6 应用无人机智能巡检技术优化光伏电站运维工作安全管控水平

无人机智能巡检技术是基于无人机控制技术和智能化技术而成型的新型技术手段之一， 它同时具有无人机技术和智能化技术的优势功能， 能够在光伏电站运维工作安全管控中发挥不可替代的积极作用。根据实际工作经验来看， 利用无人机智能巡检技术开展光伏电站设备监测， 是提升光伏电站运维工作安全管控水平的重要手段。光伏电站具有设备安装数量多、 分布范围广、 运行场地复杂的特点， 利用人工模式进行巡检有一定的难度， 整体的巡检效率非常低， 即使是最专业的工作人员也很难同时对大量光伏设备进行管理，难以及时发现光伏设备存在的质量问题， 在设备因环境变化发生故障的情况下也无法第一时间进行处置，这可能会带来许多不必要的安全事故[7］。而利用无人机智能巡检技术进行光伏电站运维管控， 则能解决上述问题， 无人机本身具有立体化高程作业功能， 能够对分布广、 类型多的光伏电站设备进行快速巡检， 同时无人机还具有安装简单、 便于携带的特点， 工作人员只需要简单学习即可掌握操作方法， 并利用无人机进行多角度航拍、 温度监测等， 第一时间发现光伏电站设备运行问题， 确保光伏电站运维工作安全管控水平。比如，利用无人机智能巡检技术进行光伏组件热斑检测， 就能够取得比较可观的成效。在过去的工作模式下， 工作人员需要利用手持式红外成像设备在部件的表面进行扫描， 在比对测试功耗的基础上完成组件热斑检测，工作效率低、 耗费时间长， 难以保证光伏电站运维工作安全管控水平。而合理利用无人机智能巡检技术以后， 给无人机配备红外热像仪并保证其稳定飞行， 即可对光伏电站设备的运行情况进行检测， 工作人员可以在接收反馈数据的基础上判断电池实际运行状态， 并第一时间找到热点进行处理， 这对于优化光伏电站运维工作安全管控水平有不可忽视的积极作用。

3 结束语

光伏电站是新时期我国电力行业发展的新产物，其完全符合可持续发展战略的有关要求， 能够利用清洁无污染的太阳能进行发电， 在避免环境污染和资源浪费的基础上， 为广大人民群众提供优质生活体验。将智能化技术应用到光伏电站当中去， 则是保证光伏电站运维工作安全管控水平的必然选择， 除了文中提到的智能材料、 智能监控系统、 智能汇流箱以及无人机智能巡检技术之外， 工作人员还需要根据光伏电站运维工作安全管控需求， 进一步探索智能化技术的应用方向。