光伏電站智能化運(yùn)維探析

光伏電站智能化運(yùn)維探析徐赫湖北省

電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，湖北武漢430000摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及人們生活水平的提高，日常生活生產(chǎn)對(duì)電能的需求量日益增大，在這種形勢(shì)下，依靠傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)無法滿足實(shí)際需求，會(huì)導(dǎo)致資源的枯竭、環(huán)境污染等問題。在資源日益緊張、環(huán)境問題突出的情況下，應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展新能源，我國(guó)在新能源方面的探究已取得了較大的進(jìn)步。常見的新能源包括風(fēng)能、水能發(fā)電、光伏發(fā)電等，文章以光伏發(fā)電為例，從管理的角度分析如何通過智能化的手段，提高光伏發(fā)電站運(yùn)維管理水平，促進(jìn)能源與信息的深度化融合，構(gòu)建高效、清潔的光伏智能發(fā)電站。關(guān)鍵詞：光伏電站；智能化；運(yùn)維1光伏電站智能化運(yùn)維技術(shù)概述光伏電站是指一種利用太陽光能、采用特殊材料諸如晶硅板、逆變器等電子元件組成的發(fā)電體系，與電網(wǎng)相連并向電網(wǎng)輸送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)。早在1969年世界上第一座太陽能發(fā)電站誕生于法國(guó)，至此以后太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在全球蔓延。光伏電站智能化運(yùn)維技術(shù)主要是采用集中統(tǒng)一的運(yùn)營(yíng)管理，減少光伏電站值守人員的投入、實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化無人運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、自動(dòng)診斷和自動(dòng)修復(fù)，結(jié)合無線通信網(wǎng)絡(luò)中的云計(jì)算對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析，讓電站的運(yùn)維管理變得簡(jiǎn)單化、標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、科學(xué)化?？偟膩碚f，光伏電站運(yùn)維智能化管理可實(shí)現(xiàn)對(duì)電站遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制、遠(yuǎn)程智能運(yùn)維管理、發(fā)電效率分析及優(yōu)化服務(wù)、電站資產(chǎn)的評(píng)估等，可提高發(fā)電效率、減少維護(hù)成本、增加系統(tǒng)收益，給光伏電站的安全、智能發(fā)電，高效方便打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2光伏發(fā)電站智能運(yùn)維管理體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)部署2.1光伏發(fā)電站智能運(yùn)維管理核心光伏發(fā)電站智能運(yùn)維管理體系的核心是智能化，包括利用人工智能等智能化理論和技術(shù)方法，處理信息與相關(guān)問題，包括模擬、虛擬建模等功能，具有主動(dòng)性、機(jī)動(dòng)性、自我診斷、自適應(yīng)和自我調(diào)整等能力。智能設(shè)備層突破了已有儀器設(shè)備與控制裝置，可全面采集生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信息數(shù)據(jù)，并對(duì)收集的信息進(jìn)行診斷，全面感知的能力較強(qiáng)。智能控制層則突破現(xiàn)有DCS系統(tǒng)，可采用多種復(fù)雜的計(jì)算方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并對(duì)數(shù)據(jù)處理存在的誤差進(jìn)行自我修正。智能監(jiān)管層突破了現(xiàn)有安全儀表控制系統(tǒng)，可對(duì)設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行多方面的分析，同時(shí)其靈活性較強(qiáng)，具有擴(kuò)展功能和自我協(xié)調(diào)的能力。智能決策層具有較高的學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力，通過與環(huán)境的互動(dòng)不斷優(yōu)化自身系統(tǒng)，并與環(huán)境不斷適應(yīng)。2.2光伏發(fā)電站智能運(yùn)維管理體系結(jié)構(gòu)（1）智能設(shè)備層智能設(shè)備層與光伏發(fā)電站生產(chǎn)運(yùn)維的各要素緊密結(jié)合，是實(shí)現(xiàn)物理世界與虛擬世界高度融合、合作的關(guān)鍵，是數(shù)字孿生技術(shù)在發(fā)電站管理中應(yīng)用的關(guān)鍵。進(jìn)行智能設(shè)備層構(gòu)建時(shí)，采用先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，使發(fā)電站所有設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)、環(huán)境等各種數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信息，并通過自我判斷進(jìn)行處理與傳輸。在其他控制決策層的指示下，準(zhǔn)確分析與傳遞相關(guān)發(fā)電站生產(chǎn)和運(yùn)維管理中的信息，實(shí)現(xiàn)最小干預(yù)的閉環(huán)式控制管理。（2）智能控制層智能控制層可對(duì)發(fā)電站各環(huán)節(jié)、各工藝過程進(jìn)行智能化控制，通過建立相關(guān)物理實(shí)體行為與規(guī)則模型，利用DCS模塊的高級(jí)算法程序構(gòu)建自適應(yīng)控制、診斷預(yù)測(cè)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等具體程序。結(jié)合智能設(shè)備層采集的信息數(shù)據(jù)、智能監(jiān)督層的指示，制定發(fā)電站安全運(yùn)行及滿足環(huán)境、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要求的日常運(yùn)維管理指南，在確保發(fā)電站生產(chǎn)滿足實(shí)際要求的基礎(chǔ)上，提高發(fā)電站運(yùn)維的安全性，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境雙重目標(biāo)。智能監(jiān)控層智能監(jiān)督層的作用是對(duì)發(fā)電站設(shè)備資產(chǎn)進(jìn)行智能化管理，對(duì)發(fā)電站生產(chǎn)過程與管理數(shù)據(jù)、信息數(shù)據(jù)采集和工廠能效基準(zhǔn)與評(píng)估、運(yùn)維管理、設(shè)備狀態(tài)管理、設(shè)備遠(yuǎn)程診斷等功能進(jìn)行監(jiān)督管理。發(fā)電站工廠進(jìn)行閉環(huán)式管理時(shí)，可建立設(shè)備物理模型與運(yùn)維規(guī)則模型，對(duì)設(shè)備資產(chǎn)等物理實(shí)體的虛擬模型進(jìn)行監(jiān)督控制。智能監(jiān)督層接收的信息主要包括控制層的生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、設(shè)備層的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信息、決策層的執(zhí)行策略等。2.3智能發(fā)電站操作系統(tǒng)部署基于數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)電站智能化運(yùn)維管理操作系統(tǒng)的部署，應(yīng)在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的基礎(chǔ)上生成信息系統(tǒng)和相關(guān)設(shè)施。在工業(yè)生產(chǎn)信息化大數(shù)據(jù)平臺(tái)信息系統(tǒng)中，利用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備維修與信息系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，建設(shè)智能發(fā)電站。利用數(shù)字孿生構(gòu)建智能發(fā)電站生產(chǎn)運(yùn)維管理實(shí)體模型，該模型對(duì)發(fā)電站生產(chǎn)運(yùn)維進(jìn)行模擬決策，達(dá)到高效、安全、人機(jī)協(xié)同、智慧決策的目標(biāo)。光伏智能發(fā)電站操作系統(tǒng)部署時(shí)，以企業(yè)級(jí)大數(shù)據(jù)中心為核心，根據(jù)智能設(shè)備層、智能控制層、智能監(jiān)督層、智能決策層、發(fā)電站實(shí)際情況進(jìn)行部署和優(yōu)化調(diào)整。智能設(shè)備層主要部署先進(jìn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備，并對(duì)生產(chǎn)過程各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精細(xì)化測(cè)量和監(jiān)督控制，結(jié)合智能機(jī)器人完成高強(qiáng)度重復(fù)性操作和高風(fēng)險(xiǎn)的操作。智能控制層。綜合考慮發(fā)電站安全、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能環(huán)保等控制要求，重點(diǎn)完善環(huán)保優(yōu)化控制算法與操作系統(tǒng)。對(duì)于部分設(shè)施可通過智能化監(jiān)控操作系統(tǒng)部署，實(shí)現(xiàn)無人化操作、發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)化啟停。智能監(jiān)督層主要負(fù)責(zé)監(jiān)督生產(chǎn)流程和設(shè)備設(shè)施，加強(qiáng)預(yù)測(cè)報(bào)警，完善安全準(zhǔn)入操作系統(tǒng)的維修保養(yǎng)工作，改善現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施健康技術(shù)參數(shù)等。3光伏電站自動(dòng)化智能化運(yùn)維的發(fā)展方向新能源建設(shè)是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的潮流，而且光伏電站正在不斷的進(jìn)步與發(fā)展，因此保障光伏電站安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下提高其自動(dòng)化和智能化運(yùn)維管理至關(guān)重要。目前光伏電站依舊存在著組件耐壓參數(shù)較低等問題，因此需要不斷提高組件的耐壓程度，以此來提高光伏電站的承壓能力。而且隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，這些方向也必將稱為未來光伏電站自動(dòng)化智能化運(yùn)維管理的發(fā)展趨勢(shì)。3.1物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的遠(yuǎn)程抄表技術(shù)是光伏電站智能化運(yùn)維的一大發(fā)展趨勢(shì)，遠(yuǎn)程抄表技術(shù)能夠更好的實(shí)現(xiàn)光伏電站各個(gè)設(shè)備的全方位監(jiān)測(cè)，能夠提高電站中的各個(gè)設(shè)備在復(fù)雜環(huán)境中的運(yùn)行穩(wěn)定性，同時(shí)還可以對(duì)整個(gè)電站的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，并大幅提高電站的發(fā)電效率。對(duì)于遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中的嵌入式系統(tǒng)而言，主要采用的方法是無線傳感網(wǎng)絡(luò)，這種方法不僅能夠有效滿足遠(yuǎn)程抄表的目的，同時(shí)及智能化和微型化的特點(diǎn)使得電站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更加可靠。3.2大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)可以對(duì)光伏電站的智能化運(yùn)維提供兩大幫助。首先大數(shù)據(jù)可以建立各個(gè)電站之間的轉(zhuǎn)運(yùn)數(shù)據(jù)信息庫(kù)，專業(yè)研究人員可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)對(duì)光伏電站進(jìn)行更好的研究，從而不斷促進(jìn)光伏電站的自動(dòng)化智能化運(yùn)維管理水平。其次大數(shù)據(jù)通過利用通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件等技術(shù)來對(duì)光伏電站進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)電站運(yùn)維的數(shù)字化和智能化。3.3互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用，能夠推動(dòng)光伏電站實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、計(jì)算和處理，尤其是實(shí)現(xiàn)對(duì)天氣狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電站運(yùn)行的潛在故障并消除?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用還能實(shí)現(xiàn)光伏電站的一鍵體檢、自動(dòng)巡檢等服務(wù)，滿足不同業(yè)務(wù)的發(fā)展需求，提高任務(wù)處理效率，減輕電站管理的壓力。結(jié)束語：在光伏電站智能化運(yùn)維管理過程中，采用專業(yè)運(yùn)維隊(duì)伍和有效運(yùn)維計(jì)劃以及高效維修技術(shù)是對(duì)于光伏電站高效運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保障。光伏電站應(yīng)用了智能化運(yùn)維技術(shù)，一方面可實(shí)現(xiàn)發(fā)電端的智能化運(yùn)營(yíng)維護(hù)，降低維護(hù)成本；另一方面可對(duì)處于運(yùn)行狀態(tài)的設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性報(bào)警，增強(qiáng)客戶的電站運(yùn)行和產(chǎn)