通訊作者：李超赟，1990年12月，女，漢族，天津人，現任北京京東方能源科技有限公司職員，碩士。研究方向：光伏電站智能化運維。

摘要：光伏發(fā)電作為新型技術，在很大程度上推動我國電力行業(yè)的發(fā)展，近年來國家加大對新能源技術的扶持力度，使得光伏電站的數量在不斷地增加。目前來看，光伏電站已經由大規(guī)模發(fā)展轉變?yōu)榇笠?guī)模運維，以高新技術作為支持，加強光伏電站智能化運維，這對于提高光伏電站發(fā)電效率至關重要。本次總結了光伏電站智能化運維管理的功能，強調智能化運維的重要性，并且對智能化運維的實現方式進行簡單探討。

關鍵詞：光伏電站;智能化;運維管理

一、前言

光伏電站已經度過前期的建設階段，逐漸投入使用，在此過程中最為關鍵的問題就在于合理選擇運維管理模式，提高光伏電站的發(fā)電效率，充分發(fā)揮清潔能源具有的優(yōu)勢。在網絡技術、大數據技術以及智能化技術的支持下，光伏電站的智能化運維管理日漸成熟，更好地來推動整個行業(yè)發(fā)展。

二、光伏電站智能化運維管理

社會經濟快速發(fā)展的背景下，對電力資源的需求度在不斷加大，而光伏發(fā)電是一種新型發(fā)電方式，屬于清潔能源，一直都是國家重點扶持項目。光伏電站建設規(guī)模不斷加大，發(fā)電技術也日益成熟，在發(fā)展過程中逐漸將重點放在運維管理方面，如圖1所示，通過各項措施的執(zhí)行，確保發(fā)電工作可以順利進行[1]。

相比傳統(tǒng)運維管理手段，以網絡技術、信息化技術等高新技術為支持的智能化運維管理優(yōu)勢更為明顯，可以通過全面收集發(fā)電過程中產生的各類數據信息，通過處理分析后確認存在的問題，以保證在第一時間采取措施處理，避免故障發(fā)生。智能化運維管理對人力資源的需求大大減小，各項管理工作多是通過智能化軟件和技術，全面掌握光伏電站運行狀態(tài)，及時完成故障排查與診斷，對于簡單的問題可以自動解決，大大降低了運維成本，對企業(yè)持續(xù)發(fā)展意義重大[2]。

三、光伏電站運維管理存在的問題

光伏電站運維管理需要注意事項繁多，對管理人員的綜合能力有著較高的要求，如果任何一個環(huán)節(jié)出現問題具有可能反映到發(fā)電效率以及安全上，因此必須在實踐中不斷地積累經驗，結合實際情況分析可能存在的問題，積極采取措施解決處理。對以往的光伏電站運維管理工作進行分析，發(fā)現了以下問題。

（一）資源配置不合理

人員、物資、財務等分配不合理，存在嚴重的管理不到位情況，不僅影響正常發(fā)電，還會造型資源浪費[3]。對于運維管理人員的培訓力度不夠，其個人能力不足以完全勝任現場管理工作。尤其是值班人員，電力專業(yè)知識儲備不足，只能夠處理簡單的情況，存在較大的風險。

（二）管理工作流程不標準

現場兩票（工作票、操作票）操作、巡檢等工作缺乏統(tǒng)一標準，導致部分行為規(guī)范性不足[4]。缺乏對運維管理過程記錄的重視，工作監(jiān)控以及跟蹤記錄缺失，無法為后續(xù)管理工作提供數據支持。雖然現場SCADA系統(tǒng)對直流側和抵壓側監(jiān)控較多，但是高壓側監(jiān)控嚴重不足。雖然可以進行運行監(jiān)測，但是無法就設備運行狀態(tài)進行分析。

（三）信息利用效率低

現場各種不同信息系統(tǒng)來自不同的廠家，相互之間為孤立狀態(tài)，信息無法共享，大大降低了信息的有效率。多系統(tǒng)同時運行，加大了人員管理的難度，學習成本高，實際操作更容易出現問題。發(fā)電企業(yè)難以獲取光伏電站的實時信息，只能夠低效、被動的來獲取各個電站的信息，這就在很大程度上限制了管理效率的提升。

（四）問題處理過于被動

技術人員以及專家等再遇到問題后，往往無法在第一時間分析做故障定位，更多的是被動的等待現場申請?zhí)幚硪呻y問題，整體效率被大大削弱，同時也無法充分發(fā)揮出專家技術人員的作用[5]。

四、光伏電站智能化運維管理系統(tǒng)

光伏電站具有大體量集團化運營以及地理位置分散等特點，因此在以往的運維管理中，存在比較嚴重的信息孤島、遠程監(jiān)督無法實現的問題，對巡檢和運維專業(yè)人員的培養(yǎng)成本比較高，需要投入較大的人力成本。為更好地適應光伏發(fā)電規(guī)模化發(fā)展要求，必須在原有基礎上對運維管理方式作出調整，爭取早日實現集群化管理[6]。如圖2所示，以互聯(lián)網技術和智能化技術為支持，建立光伏電站智能化集中化運維系統(tǒng)，為運維管理各項工作的開展提供可靠支持，提高對各類信息的利用率，進一步降低運維成本。

一般來講光伏電站均設置了大量的數據采集點，以30 MW的光伏電站為例，設置的數據采集點包括光伏組件信息、天氣數據、升壓站信息以及電量信息等，整體采集到的數據總量可以達到7萬余條。智能化運維系統(tǒng)接入電站的裝機容量比較大，想要有效處理、利用收集到的數據信息，就需要由大數據采集、存儲、處理以及訪問框架的支持。光伏電站智能化集中運維系統(tǒng)的數據采集、集成、存儲、處理以及展示整個流程。

數據采集系統(tǒng)可以通過數據集成模塊，將從光伏電站中收集到的應用數據信息、圖片、日志、視頻等信息數據進行內存間通信，海量斷面數據被存入到數據庫內，提高數據的利用率，并保證系統(tǒng)信息的實時性，為運維管理工作的開展提供數據支持[7]。

應用HDFS技術將文件存儲到內存數據庫內，且對數據做持久化處理，并且大數據處理框架可以完成該類文件以及集成后數據的指標分析與統(tǒng)計運算，處理得到的最終結果被存儲到NoSQL等關系數據庫內[8]。關系數據庫內的基本信息還會進行關聯(lián)建立，例如光伏電站地理位置信息、運維人員信息、隸屬關系等。

數據庫內所存儲的信息種類較多，如實時統(tǒng)計數據、指標分析后數據、歷史查詢數據、故障預警信息、地理位置信息以及設備監(jiān)控信息等，所有信息均可以展示在智能化運維平臺中，為運維管理方案的制定提供支持。

五、光伏電站智能化運維系統(tǒng)關鍵技術

（一）光伏電站運維系統(tǒng)數據流

運維管理是影響光伏電站發(fā)電效率的關鍵因素，通過建立智能化集中運維系統(tǒng)，可以對全國以及各地區(qū)的系能源遠程調度與應用項目進行集中，實時掌握各項運行信息，為集團管理效率的提升保障。光伏電站智能化集中運維系統(tǒng)，構建時要注意設備運行和控制能力的要求，基于SOA架構進行，可以有效實現網絡運營監(jiān)控與運營分析，相比傳統(tǒng)運維模式，對信息數據的利用率大大提高，可實現模型、數據、圖片維護以及信息共享等多種應用，真正做到集中運營。并且，以滿足客戶實際需求為目的，調整運維管理思想意識，對各項管理應用做進一步的擴展，爭取早日實現能源業(yè)務的精細化管理。按照業(yè)務需求，光伏電站智能化運維管理系統(tǒng)可分為基礎業(yè)務、新能源監(jiān)視與控制業(yè)務、新能源支持業(yè)務等，且實現子系統(tǒng)劃分，對各子系統(tǒng)的基礎功能、職責以及機制進行了明確劃分，降低了實際操作的難度。

（二）運維指標分析及異常預測診斷

智能化運維管理模式的實現，關鍵在于對各類數據的可靠收集與分析利用，常見的如五遙數據、實時告警，歷史數據樣本等，通過大數據技術對海量的光伏電站數據進行分析，尋找潛在的模態(tài)與規(guī)律，以此作為后一階段運維方案制定的依據和支持。其中，光伏電站指標分析與異常預測診斷的核心為統(tǒng)計學和計算機科學等學科，以橫/縱向數據對比、關聯(lián)分析、機器學習、數據挖掘、模式識別、神經網絡、時間序列預測模型、遺傳算法等多種不同的方法為支持，為電站高效率運維以及異常檢測診斷提供支持，主要涉及以下兩個方面。

1.對集團管理、電站運維、設備巡檢三級架構逐級進行KPI（Key Performance Index）展示，提高獲取數據信息的容易程度，為管理者、運維人員以及巡檢人員高效閱讀KPI創(chuàng)造有利條件，以此來做到運維決策果斷、完備以及巡檢操作的精細化。

2.對電站/設備的歷史、家族信息等做綜合分析，并通過集中運維系統(tǒng)來了解掌握光伏電站/設備的實際運行狀態(tài)，再利用云平臺的數據處理能力，完成設備運行隱患的準確預測，及時將異常警告推送給運維管理人員，同時系統(tǒng)根據模型可自主生成詳細的設備下一階段的運維管理計劃。以及在確定異常情況后，可以在第一時間確定故障位置，為現場故障排除提供可靠支持，盡量縮短故障處理所需花費的時間，減少此方面的損失。

（三）運維管理數據有效利用

智能化運維管理的核心在于對光伏電站各類數據信息的利用，其中智能化集中運維系統(tǒng)的數據展現技術包括可視化技術、空間信息流展示技術、歷史流展示技術等。通過可視化技術的應用，可以實現對光伏電站運行工況的實時監(jiān)控，并完成圖標統(tǒng)計，以更加直觀的方式展示出光伏電站運維系統(tǒng)復雜的數據，大大降低了運維管理難度。以場站三維漫游、AR/VR可穿戴式巡檢技術、地理信息系統(tǒng)等技術相結合的空間信息流展示技術，直接將光伏電站設備以及運維管理人員聯(lián)系在一起，更全面的掌握設備工況，第一時間發(fā)現并解決問題，大大提高了運維效率。另外，光伏電站運維系統(tǒng)中，對于異常預警診斷、長周期氣象預測以及負荷趨勢預測等深度預測應用模塊一般均需要由大量的歷史數據作為支持，以歷史數據作為基礎，通過可靠挖掘后，分析判斷光伏電站運行中存在的規(guī)律性事件，然后提前采取措施預防，以免發(fā)生重大事故。

六、結束語

智能化運維管理已經成為推動光伏電站持續(xù)發(fā)展的重要條件，需要確定智能化運維的重要性以及必要性，然后在各項技術的支持下，建立智能化集中運維系統(tǒng)，用以來完成數據的收集和處理分析，掌握光伏電站運行工況的同時，可靠分析運維指標分析及異常預測診斷，爭取進一步來提高光伏電站運維管理效率，保證發(fā)電作業(yè)正常進行。

參考文獻：

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[8]李樹蔚，柴群峰，黃永強，艾志勇.智能技術在光伏電站的應用[J].電力勘測設計， 2018（12）：71-76.

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