光伏电站智能化运维技术应用

五凌电力有限公司宁夏分公司 宗 嵩 韩富敬 冯 伟 樊立成 厉家东

智能化运维技术指的是利用智能化设备对光伏电站的实时运行状态进行识别、分析，以及管理，以确保能够提高光伏电站的运维管理效率，有效减少光伏电站的运维管理成本。然而，当前光伏电站运维技术的发展较为缓慢，运维系统建设很难满足光伏电站运行管理需求，因此选择合适的运维技术，建立适合光伏电站运行的智能化运维管理系统，成为光伏电站建设发展道路上的重要目标。

1 光伏电站智能化运维管理系统建设

1.1 智能设备层建设

智能设备是光伏电站智能化运维管理的重要组成部分，智能设备层在整个系统中起到了连接枢纽的作用，同时也是现实和系统融合的关键。因此，智能设备层必须具备全面、敏感的感知能力，在控制层和决策层的支持下，智能设备层能够对操作信号进行处理，并且传递到相应的设备当中，以此实现对设备的控制和管理[1]。智能设备主要以监测设备构成，监测设备能够对生产环境的运行参数进行测量，因为设备层工作强度较大，所以其必须具备较强的负荷能力。

1.2 智能控制层建设

智能控制层主要目的在于控制设备，而想要实现这种控制行为，必须建立完善且科学的规则模型，需要采用先进的自适应控制、模糊控制、神经网络控制、诊断预测控制等技术，并且根据设备层所反馈的数据及指示信息，以满足对光伏电站各运行环节及系统的有效控制。由此可见，智能控制层的构建要以算法完善和操作系统完善为目标，技术人员在构建智能控制层时，必须考虑光伏电站运行的安全稳定、节能环保，以及经济成本等多个方面，以确保智能控制层能够满足数据处理、数据分析，以及数据误差修复的需求[2]。

1.3 智能决策层建设

智能决策层的功能在于结合光伏电站生产过程中产生的信息及运维平台对光伏电站系统中所产生的信息展开数字化监管，并且对这些数据进行分析，智能决策层中具有大量的运行数据及管理信息，能够满足光伏电站智能运维管理工作各个决策的需求，并且提供辅助参考，在构建决策层的过程中必须结合实际的环境需求对系统进行优化，以此满足对光伏电站智能化运维的需求[3]。

2 光伏电站智能化运维技术的应用

2.1 智能运维无人机技术的应用

智能运维无人机技术是指利用无人机完成光伏电站巡检、故障定位、设备维护等任务的技术，无人机技术相对来说效率较高，而且操作简单，在光伏电站智能化运维中能够应用到以下几个方面。

第一，在巡检任务方面，相对于传统人工巡检来说，智能无人机的应用可以通过自主飞行和高空视角，快速覆盖整个电站区域以实现全面的巡检，智能无人机可以准确地识别设备故障、损坏、污染等问题并及时生成报告，以此满足巡检工作对于效率和准确性的需求。

第二，智能无人机可以实现远程监测和故障定位，可以通过搭载各种传感器和摄像设备实时监测光伏电站的运行状态和性能指标，在运维过程中无人机一旦发现设备故障、设备损坏等异常情况，便可以进行快速定位并生成故障报告，方便维护人员进行及时修复，确保能够有效缩短处理时间并提高电站的可靠性和稳定性。

第三，无人机技术能够满足预测性维护的需求，可以通过机器学习和数据分析算法对历史数据进行深入分析，并且结合历史数据对设备存在的问题及问题趋势进行识别和预测，以满足提前预测设备的寿命和维护周期的需求并生成维护计划，这对于减少突发故障及延长设备寿命的作用非常明显[4]。

第四，智能无人机可以满足大数据管理和综合决策支持的需求，智能无人机的应用可以传输大量的监测数据和图像信息满足光伏电站运维需求，并且通过对数据的整合分析为运维提供重要的决策和参考，以此保障运维的合理性并且满足对设备配置优化的需求。

2.2 光伏组件自动清洗技术的应用

光伏组件自动清洗技术是指利用自动化设备对光伏电站中的太阳能组件进行清洁的技术，该技术通过搭载喷淋装置、刷子或无刷清洗器等设备来清除光伏组件表面的污染物、尘埃和污垢，以此满足清洗光伏组件设备的需求。在实际应用过程中，第一，光伏组件自动清洗技术可以提高清洗效率。相对传统的人工清洗，光伏组件自动清洗技术可以利用自动化设备快速、精确地对光伏组件进行清洗，其效率和清洗效果能够得到保障。第二，光伏组件自动清洗技术可以减少清洗成本。传统人工清洗所需要的人工成本和物力成本相对较高，而自动清洗技术能够减少人工投入，还可以控制资源利用，以此满足控制清洗成本的需求。自动清洗技术的应用在满足光伏组件发电效率需求方面的作用非常明显，毕竟光伏组件的发电效率很容易受到环境的影响，尤其是表面的灰尘和污垢很容易干扰光伏组件的性能，而自动清洗技术的应用则能够结合光伏组件的需求自动清理灰尘和污垢，以减少环境因素对光伏组件发电效率的影响。

2.3 光伏组件功率预测技术的应用

光伏组件功率预测技术是利用气象、地理、时间、历史数据等多种因素，通过建立数学模型对光伏电站的发电功率进行预测的智能化技术。第一，在光伏电站的智能化运维工作中，光伏组件功率预测技术可以帮助电站管理人员准确预测光伏组件的发电量并优化运行参数，进而提高光伏组件的发电效率及降低运行成本；可以通过各项数据及因素建立预测模型来准确预测光伏组件的发电量，以此帮助电站管理人员优化电站运行参数并做好发电计划，以确保能够发挥光伏电站的最大化效率。第二，在降低运营成本方面，对于光伏组件功率的预测能够帮助电站管理人员合理安排设备维护和运维计划，以此避免停机维护问题，还能减少不必要的能源浪费和设备更换，以此控制整体运营成本。第三，在保障发电稳定性方面，光伏组件功率预测技术可以实时监测光伏组件的发电状况，并且根据功率实时分析和预测了解光伏组件的故障情况及污染情况，以此保障光伏电站能够稳定运行。图1为分布式光伏电站功率预测与运行管理系统。

图1 分布式光伏电站功率预测与运行管理系统

2.4 智能材料的应用

在智能光伏电站运维技术当中，智能材料是指具备识别、感知、响应和自适应等功能的材料，智能材料可以用于制造智能化组件，比如智能防尘板、智能反光板等，以确保能够提高光电转换效率及光伏电站的运行效率和稳定性。智能材料应用的最大优势在于提高光电转换效率，智能材料制造的智能防尘板、智能反光板等组件能够满足光电转换效率提升的需求，例如智能防尘板可以根据光照强度自动调节开合度减少灰尘对光伏电池板的遮挡来提高光电转换效率，而智能反光板则可以根据光照角度自动调节反射角度以增加阳光照射面积，这也是提高光电转换效率的重要措施；在保障光伏电站安全性方面，智能材料制造的智能化断路器能够结合光伏电站的运行状况对光伏电站进行控制，例如在设备存在故障风险时，智能化断路器可以立即断开电路以保障电站的安全性，以此避免设备损坏的风险。

3 强化光伏电站智能化运维水平的几点建议

随着光伏产业的快速发展，光伏电站的智能化运维技术已成为提升电站效率、降低运维成本的关键。为进一步强化光伏电站智能化运维水平，以下提供几点建议。

3.1 制定相对完善的运维计划

光伏电站的智能化运维计划应基于电站的实际运行数据和环境特性，采用数据驱动的方法进行优化。

第一，深入分析电站的运维历史数据是制定有效运维计划的基础。这不仅包括电站的运行效率和故障记录，还包括环境因素如温度、湿度、风速等的影响分析。通过对这些数据的深入挖掘，可以识别出运维活动中的关键影响因素，如设备易损部位、高故障频发期等，从而在未来的运维活动中有针对性地加以改进。

第二，结合当前智能化技术的发展，光伏电站的运维计划应涵盖更多的预防性维护措施。包括使用先进的监测设备和诊断工具，如热成像摄像头、无人机巡检等，以及利用大数据和人工智能技术对电站运行状态进行实时监测和分析，提前发现潜在的故障和问题。通过这些技术手段，可以实现快速响应和恢复，极大地提高了电站的运维效率和可靠性。

第三，运维计划还需考虑光伏电站所在地的季节性变化对电站运行的影响，如雨季可能导致的设备腐蚀问题，以及冬季积雪可能对光伏板的遮挡效应。因此，运维计划应根据季节变化调整维护策略，如增加雨季的防腐蚀措施和冬季的雪地清扫工作。

第四，随着光伏电站设备的老化及新技术的不断出现，运维计划需要不断地更新和优化。这意味着，光伏电站的运维团队需要持续跟踪最新的行业发展趋势和技术进步，及时调整和更新运维策略和技术手段，以确保运维计划始终能够满足电站运行的最新需求，保证其长期稳定高效地运行。

3.2 积极创新光伏发电技术

创新是推动光伏电站智能化运维水平提升的关键动力。光伏行业应持续关注和研究新的发电技术、材料科学，以及智能化技术，如更高效的光伏组件、更智能的监控和诊断系统等。例如，利用人工智能和大数据技术对光伏电站的运行状态进行实时监控和分析，能够更精确地预测设备故障和发电量，从而优化维护计划和发电策略。同时，研究和开发新型智能材料，如自清洁或能自适应环境变化的光伏组件，可以显著提高光伏电站的运维效率和发电性能。此外，光伏电站还应积极探索和应用云计算、物联网等现代信息技术，建立更加灵活和高效的运维管理系统。通过制定完善的运维计划和积极创新光伏发电技术，不仅能够提高光伏电站的运维效率和降低运维成本，还能增强光伏电站的可靠性和稳定性，为光伏电站的可持续发展提供坚实的技术支持。

4 结语

总的来说，在利用智能技术提高光伏电站运维效率和效果的过程中，不仅要利用先进的管理系统满足光伏电站的运维需求，同时还需要利用无人机、自动清洗、功率预测、智能汇流箱、智能材料等先进的技术满足智能化运维的需求，以确保智能技术的优势能够在光伏电站运维工作中得到充分发挥。