基於互聯網的智能光伏發電運維平台的應用

摘要：隨著全球人口的不斷增長，社會(hui) 的不斷發展與(yu) 進步，人們(men) 日常生活與(yu) 生產(chan) 活動所需要耗費的自然資源已經即將超過了地球自身的負荷，尤其是石油、煤炭、森林等資源，而且這種狀況還可能隨著人口數量的日漸增長與(yu) 社會(hui) 發展的消耗而變得越發明顯與(yu) 嚴(yan) 重，人類發展與(yu) 自然環境間的矛盾將會(hui) 更加劍拔張。所以，為(wei) 解決(jue) 當前資源緊缺的現狀，實現人與(yu) 自然的可持續發展，大力發展可再生、清潔能源就顯得尤為(wei) 重要，是未來環境保護的重中之重。

   關(guan) 鍵詞：互聯網；光伏發電；可再生資源；智能運維平台；光伏運維

   光伏能源作為(wei) 取之不盡用之不竭的天然清潔能源，將在未來的新能源開發中成為(wei) 優(you) 選的新能源，太陽能資源將以其無盡開采、無汙染等特性成為(wei) 未來其他非可再生、汙染性能源的替代品，在未來將得到全球各國的重視。

   而且隨著互聯網技術的快速發展，大數據時代的到來，在未來發展“互聯網+"智能光伏電站將成為(wei) 光伏發電實現創新性發展的大突破口，關(guan) 乎未來光伏產(chan) 業(ye) 的延續與(yu) 發展。在日漸信息化、數字化的時代，能否將互聯網技術充分利用到光伏能源的開發與(yu) 建設中，實現互聯網與(yu) 光伏產(chan) 業(ye) 的結合，將成為(wei) 未來光伏產(chan) 業(ye) 發展的新趨勢、新方向。

1、工程案例

   項目名稱：浙能長興(xing) 地麵光伏電站工程造價(jia) ：5000萬(wan) 元，長興(xing) 電廠光伏安裝工程分廠區和廠外兩(liang) 個(ge) 區域，太陽能電池組件29460塊，合計功率8.38兆瓦，參與(yu) 項目設計管理、設備采購、安裝施工等。

2、我國光伏電站發展現狀

   多年來，中國的電力能源市場主要以開采容易、價(jia) 格低廉的燃氣、煤炭等能源為(wei) 主，利用這類能源開發電力比例可達發電總量的60%以上。而水能、風能、太陽能等清潔、可再生能源由於(yu) 其開發技術要求高，所需投入的成本較高，而且對政府政策引導的依賴性很強，光伏產(chan) 業(ye) 基本不在市場的可調控範圍內(nei) ，缺乏市場活力，所以利用這類能源開發日常電力資源所占的比例還是十分小的，占全國總發電量的15%左右。想要大力開發太陽能為(wei) 主的光伏發電，則需要各個(ge) 國家在政策、技術、資金上給予大力的幫扶，促進新能源開發的持續性發展。

   隨著全球環境保護意識的提升，當前各國家和地區在光伏電站的開發與(yu) 建設上的技術與(yu) 水平得到了顯著的提高，這對於(yu) 光伏產(chan) 業(ye) 的發展是十分利好的消息，光伏發電在技術條件的支撐下，開發建設成本明顯下降，全球光伏電站的建設數量正呈現逐漸上漲的趨勢，光伏發電前景一片光明。據國際能源署調查數據顯示，到2050年光伏發電占全球平均發電量將上升至16%，光伏發電將成為(wei) 國際上較為(wei) 可靠的電力供應渠道之一。

          21世紀前，歐洲主要發達國家一直是全球光伏發電發展較為(wei) 先進和快速的地區。根據歐洲光伏產(chan) 業(ye) 協會(hui) 報告顯示，21世紀年全球的光伏發電總裝機量基本維持在40MW，這些光伏發電的建站地點主要分布在一德國為(wei) 首的歐洲國家，亞(ya) 洲具有代表性的國家主要是日本，截至2012年底，全球光伏總裝機量已經上升至100MW，其中歐洲國家占據總量的70%。隨著世界各國環境保護意識的不斷提升，尤其是亞(ya) 洲國家對光伏產(chan) 業(ye) 給予了更多的資金以及政策的引導，而且隨著光伏發電技術的不斷進步與(yu) 完善，2013年以來，以中國為(wei) 首的亞(ya) 洲國家開始大範圍建設光伏電站，經過一年的發展，2014年中國就超越了德國等歐洲國家，占領了全球光伏總裝機量的前列。

   至此，中國成為(wei) 了除歐美國家以外，全球大的光伏發電市場，年發電總量占全球光伏發電市場的8%。光是在2011~2014年3年時間，中國的光伏電站總量從(cong) 3300MW增加至了28199MW，3年的時間增長了將近八倍，並且預計到2020年中國將計劃實現光伏電站裝機總量容量達到50000MW。中國地大物博，所擁有的氣候類型十分豐(feng) 富，尤其在青藏地區、偏遠的農(nong) 村地區，擁有取之不盡的太陽能資源。有17%以上的陸地可以接收的陽光輻射達1750kWh/m2以上，約一半以上的陸地可以達到1400~1750kWh/m2，尤其在光照十分充足的青藏地區、沙漠地區，如果都裝載光伏發電設備，那麽(me) 隱藏的發電量將可達到17TW。

   另外，隨著中國政府對光伏產(chan) 業(ye) 引起高度的重視，對光伏產(chan) 業(ye) 在政策、資金、技術上加以引導，中國的光伏生產(chan) 技術已經達到了全球的地位，已經成為(wei) 全球大的太陽能板淵電池冤的製造商，在2010年太陽能板的生產(chan) 量就已經超過10MW，光伏發電設備遠銷海內(nei) 外。全球掌握著太陽能光伏發電設備市場近一半生產(chan) 量的10家，其中4家即尚德、晶奧、英利綠色能源和天合光能都在中國。

3、“互聯網+"智能光伏電站優(you) 勢

          2018年我國工業(ye) 和信息化部、住房和城鄉(xiang) 建設部、交通運輸部、農(nong) 業(ye) 農(nong) 村部、國家能源局、國務：扶貧辦六個(ge) 部委共同出台葉智能光伏產(chan) 業(ye) 發展行動計劃淵2018~2020年冤曳。該計劃提出，到2020年中國智能光伏的建設將取得顯著成果，互聯網加光伏電站將實現行業(ye) 自動化、信息化、智能化，光伏電站智能製造技術與(yu) 裝備將實現大突破，智能光伏產(chan) 業(ye) 發展環境將實現不斷優(you) 化與(yu) 完善。

   “互聯網+"智能光伏電站的建設，是在互聯網與(yu) 信息化加太陽能光伏發電技術的跨界融合，利用互聯網與(yu) 信息化技術的優(you) 點，實現光伏電站從(cong) 建設到維護都緊隨大數據時代的創新步伐，最終實現光伏發電發展結構的優(you) 化升級，節約光伏電站從(cong) 前期建設到後期維護的經濟成本與(yu) 人員投入成本，實現效益較大化，並且能夠較大限度克服因各種地質環境對光伏電站所產(chan) 生的障礙，發展互聯網智能光伏電站具有以下幾點優(you) 勢：

3.1大數據運維，實現設備升級優(you) 化

   對於(yu) 光伏電站不光要考慮到如何建設，更要考慮到建設後的運營與(yu) 維護問題，建立較優(you) 質的運營體(ti) 係是互聯網智能光伏的較大優(you) 勢，互聯網技術能夠利用大數據手段主動進行分析與(yu) 比對，對所光伏設備的運營狀態設置到較優(you) 化的狀態，將低效並且存在隱患的設備區分出來，及時進行隱患隔離，實現光伏電站高效運營。

   另外，互聯網智能光伏電站還能夠將一段時間內(nei) 的設備數據進行集中采集，對設備在這段時間內(nei) 的運行效率與(yu) 故障報修進行對比分析，為(wei) 接下來時間裏設備的設計與(yu) 運營提供參考。

3.2數據監控，減少人力投入

   我國的光伏電站多是建設在人煙稀少的沙漠地帶，且電站的規模較大，這為(wei) 日常的設備看守、巡查、檢修都帶來了不少的壓力。尤其是這些偏遠的沙漠地帶，想要長期留住運營人員也是有很大難度，就算是有技術人員能夠長時間駐守，但是由於(yu) 荒漠環境惡劣，工作人員的日常工作難度和壓力也是可想而知的。

   而互聯網智能光伏電站就能很大程度的解決(jue) 這一難題，智能光伏電站無需技術人員的每日巡視和維護，隻需要在室內(nei) 對設備的運營狀態進行網絡上實施監控與(yu) 故障檢測，大大的節省了人力物力的投入，大大降低了運營的成本與(yu) 難度。

3.3智能診斷故障，提高運維效率

   在普通光伏電站的日常運維中，有時會(hui) 出現很多工作人員都無法查找到障礙出處和電量大量丟(diu) 失的狀況，在這種狀況下，光伏電站的運營就可以利用互聯網無線傳(chuan) 輸與(yu) GPS等技術實現準確的定位與(yu) 判斷，對整體(ti) 設備進行掃描與(yu) 分析，幫助工作人員及時製定故障解決(jue) 措施，準確找到電量丟(diu) 失的原因，盡快排除障礙運營狀態，減少光伏電站的利潤損耗，一次性解決(jue) 問題。

4、安科瑞分布式光伏運維雲(yun) 平台介紹

4.1概述

          AcrelCloud-1200分布式光伏運維雲(yun) 平台通過監測光伏站點的逆變器設備，氣象設備以及攝像頭設備、幫助用戶管理分散在各地的光伏站點。主要功能包括：站點監測，逆變器監測，發電統計，逆變器一次圖，操作日誌，告警信息，環境監測，設備檔案，運維管理，角色管理。用戶可通過WEB端以及APP端訪問平台，及時掌握光伏發電效率和發電收益。

4.2應用場所

   目前我國的兩(liang) 種分布式應用場景分別是：廣大農(nong) 村屋頂的戶用光伏和工商業(ye) 企業(ye) 屋頂光伏，這兩(liang) 類分布式光伏電站今年都發展迅速。

4.3係統結構

   在光伏變電站安裝逆變器、以及多功能電力計量儀(yi) 表，通過網關(guan) 將采集的數據上傳(chuan) 至服務器，並將數據進行集中存儲(chu) 管理。用戶可以通過PC訪問平台，及時獲取分布式光伏電站的運行情況以及各逆變器運行狀況。平台整體(ti) 結構如圖所示。

4.4係統功能

         AcrelCloud-1200分布式光伏運維雲(yun) 平台軟件采用B/S架構，任何具備權限的用戶都可以通過WEB瀏覽器根據權限範圍監視分布在區域內(nei) 各建築的光伏電站的運行狀態（如電站地理分布、電站信息、逆變器狀態、發電功率曲線、是否並網、當前發電量、總發電量等信息）。

4.4.1光伏發電

4.4.1.1綜合看板

●顯示所有光伏電站的數量，裝機容量，實時發電功率。

●累計日、月、年發電量及發電收益。

●累計社會(hui) 效益。

●柱狀圖展示月發電量

4.4.1.2電站狀態

●電站狀態展示當前光伏電站發電功率，補貼電價(jia) ，峰值功率等基本參數。

●統計當前光伏電站的日、月、年發電量及發電收益。

●攝像頭實時監測現場環境，並且接入輻照度、溫濕度、風速等環境參數。

●顯示當前光伏電站逆變器接入數量及基本參數。

4.4.1.3逆變器狀態

●逆變器基本參數顯示。

●日、月、年發電量及發電收益顯示。

●通過曲線圖顯示逆變器功率、環境輻照度曲線。

●直流側(ce) 電壓電流查詢。

●交流電壓、電流、有功功率、頻率、功率因數查詢。

4.4.1.4電站發電統計

●展示所選電站的時、日、月、年發電量統計報表。

4.4.1.5逆變器發電統計

●展示所選逆變器的時、日、月、年發電量統計報表

4.4.1.6配電圖

●實時展示逆變器交、直流側(ce) 的數據。

●展示當前逆變器接入組件數量。

●展示當前輻照度、溫濕度、風速等環境參數。

●展示逆變器型號及廠商。

4.4.1.7逆變器曲線分析

●展示交、直流側(ce) 電壓、功率、輻照度、溫度曲線。

4.4.2事件記錄

●操作日誌：用戶登錄情況查詢。

●短信日誌：查詢短信推送時間、內(nei) 容、發送結果、回複等。

●平台運行日誌：查看儀(yi) 表、網關(guan) 離線狀況。

●報警信息：將報警分進行分級處理，記錄報警內(nei) 容，發生時間以及確認狀態。

4.4.3運行環境

●視頻監控：通過安裝在現場的視頻攝像頭，可以實時監視光伏站運行情況。對於(yu) 有硬件條件的攝像頭，還支持錄像回放以及雲(yun) 台控製功能。

4.5係統硬件配置

4.5.1交流220V並網

   交流220V並網的光伏發電係統多用於(yu) 居民屋頂光伏發電，裝機功率在8kW左右。

   部分小型光伏電站為(wei) 自發自用，餘(yu) 電不上網模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網輸送電能。光伏電站規模較小，而且比較分散，對於(yu) 光伏電站的管理者來說，通過雲(yun) 平台來管理此類光伏電站非常有必要，安科瑞在這類光伏電站提供的解決(jue) 方案包括以下方麵：

4.5.2交流380V並網

   根據國家電網Q/GDW1480-2015《分布式電源接入電網技術規定》，8kW~400kW可380V並網，超出400kW的光伏電站視情況也可以采用多點380V並網，以當地電力部門的審批意見為(wei) 準。這類分布式光伏多為(wei) 工商業(ye) 企業(ye) 屋頂光伏，自發自用，餘(yu) 電上網。分布式光伏接入配電網前，應明確計量點，計量點設置除應考慮產(chan) 權分界點外，還應考慮分布式電源出口與(yu) 用戶自用電線路處。每個(ge) 計量點均應裝設雙向電能計量裝置，其設備配置和技術要求符合DL/T448的相關(guan) 規定，以及相關(guan) 標準、規程要求。電能表采用智能電能表，技術性能應滿足國家電網公司關(guan) 於(yu) 智能電能表的相關(guan) 標準。用於(yu) 結算和考核的分布式電源計量裝置，應安裝采集設備，接入用電信息采集係統，實現用電信息的遠程自動采集。

   光伏陣列接入組串式光伏逆變器，或者通過匯流箱接入逆變器，然後接入企業(ye) 380V電網，實現自發自用，餘(yu) 電上網。在380V並網點前需要安裝計量電表用於(yu) 計量光伏發電量，同時在企業(ye) 電網和公共電網連接處也需要安裝雙向計量電表，用於(yu) 計量企業(ye) 上網電量，數據均應上傳(chuan) 供電部門用電信息采集係統，用於(yu) 光伏發電補貼和上網電量結算。

   部分光伏電站並網點需要監測並網點電能質量，包括電源頻率、電源電壓的大小、電壓不平衡、電壓驟升/驟降/中斷、快速電壓變化、諧波/間諧波THD、閃變等，需要安裝單獨的電能質量監測裝置。部分光伏電站為(wei) 自發自用，餘(yu) 電不上網模式，這種類型的光伏電站需要安裝防逆流保護裝置，避免往電網輸送電能，係統圖如下。

   這種並網模式單體(ti) 光伏電站規模適中，可通過雲(yun) 平台采用光伏發電數據和儲(chu) 能係統運行數據，安科瑞在這類光伏電站提供的解決(jue) 方案包括以下方麵：

安科瑞侯文莉