分布式光伏电站智能运营平台的设计与实现

分布式光伏电站智能运营平台的设计与实现

张支莹,盛小玲,陆小娟

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摘要：在全球化石能源形势日益紧张的今天，化石能源短缺将导致电力供应紧张，世界各国都在寻求新的能源替代战略；同时，在环保要求下，传统的燃煤火力发电还会引起温室气体排放增加、经济效益下降等问题。本文主要对分布式光伏电站智能运营平台的设计与实现进行论述，详情如下。

关键词：分布式；光伏电站；智能运营平台

引言

分布式光伏电站具有数量多、规模较小且分布分散等特点，同时各个电站所在地不同，运行情况各异，这些都对分布式光伏电站的高效运行造成了一定的阻碍。影响分布式光伏电站发展的关键因素有政策支持、资本市场、技术进步、产业链整合和公众意识等。随着分布式光伏发电技术不断发展，尤其是太阳能电池技术的发展，使得分布式光伏电站的可行性和经济性提高。发电量是分布式光伏电站最重要的评价指标，也是影响分布式光伏电站投资的关键因素，文章从设计和运维的角度出发，提出了针对性的发电量提升思路，用以指导分布式光伏电站高效运行。

1分布式光伏相对集中式光伏特征

第一，即发即用，项目装机容量不大，单个并网点一般不超过6MW；第二，以工商业建筑或家庭楼房屋顶作为依托，距地面有一定距离，安装和运维属于高空作业，有安全风险；第三，分布区域广，项目之间有明显的物理边界，单纯依靠人力管理无法及时发现故障和问题。随着越来越多的分布式光伏电站的建成，光伏电站在其生命周期内的生产安全和运营质量成为项目各方（建设方、用电方、运营方）关注的核心问题。

2分布式光伏电站智能运营平台的设计与实现

2.1增加清洗频次

根据不同地区不同项目的实际情况，泥水带的形成周期各有不同，在周边灰尘污染严重、风沙大降水少的区域，泥水带形成很快。根据泥水带的形成周期，及时进行监测和清洗是一个有效的办法。分析某分布式光伏电站的监测数据，可以看到泥水带清洗前后，电站的单位辐照发电能力增加了30%以上。一般情况下，组件的人工清洗需要根据大数据分析结果和投入产出计算出最佳时间点，如果时间未到，组件的泥带影响会持续存在。清洗完整个光伏区以后，随着时间的积累，在小雨、中雨或者露水较多的情况下，组件表面又会产生泥带。大气质量越差、灰尘越多的地方，泥带形成的速度越快，如此反反复复。为了使得清洗更具经济性，建议在发电量较高的时段增加排查力度，发现有泥带时尽快清理。

2.2平台的整体布局与系统架构

基于大数据架构，采用Java等基于大数据的主流组件进行开发，利用索引数据库Elastic Search进行数据库设计、开发，同时支持全国产中央处理器（CPU）如鲲鹏，也支持X86系列中央处理器（CPU）。系统采用浏览器/服务器（B/S）模式。前后端分离的开发模式，后端采用Spring Boot架构，前端采用Vue技术。系统客户端浏览器采用Chrome主流浏览器。运营平台主要由光伏电站现场站控层和运营中心两部分组成。站控系统以现场运维生产为重点，把组成光伏系统的现场设备数据实时收集到本地，然后通过网络远程传送至运营中心服务器。运营中心服务器对电站的数据进行汇总、清洗、储存、分析、管理和展示，实现对所属光伏电站的集中状态监视和运行管理。

2.3大数据集中监控中心在分布式光伏电站中的应用

（1）软件架构。在了解大数据集中监控中心时,需要了解软件架构。监控中心包括视图显示层、业务逻辑层和数据层。这软件构架各有各的作用，如视图显示层,使数据可见,并将实时报销信息和历史报销信息结合起来,便于管理者分析。管理员可以通过多种方式访问发电站,如浏览器、公共微信等。其次,业务逻辑层起到协调整个系统运行的作用,内容比较丰富,包括数据收集和分析。数据层主要负责数据库的存储和信息交换,还包括对数据库信息的删除和修改,以便于管理过程中的操作。（2）软件主要功能。智能监控软件主要能够及时了解数据信息,了解设备的运行状态,接收信号,掌握整个电力设备的运行情况。不仅如此,通过设备的运行状态,还可以提供曲线等,这样可以更直观地显示数据,还可以在设备出现故障时进行实时报警,还可以记录之前的报警信息。通过信息故障的比较,可以找到避免问题恶化的解决方案。在设备出现故障的情况下,有许多检查方法。例如微信和App会将故障信息推送给相关管理人员。管理者可以第一时间了解电站的情况,并提供历史数据。相关人员能够对智能监控提供的数据进行分析,快速找到解决方案,保证设备的正常运行。除故障告警功能外,还有报表管理功能。在大数据时代,手工工作需要耗费大量的时间和精力。因此,运用新时代的技术,运用智能手段来查看报表是非常必要的。

2.4基于“云-群-端”架构分布式光伏群调群控策略

分布式电源的出力存在强随机性和间歇性，常以高密度分散的形式接入配电网，呈现点多面广渗透率高等特点，大规模分布式电源无序并网所引起潮流返送、电压波动等问题要求主动配电网对分布式电源进行有效调控。传统集中式的调度方法应用于大规模分布式电源接入情况时，存在控制对象繁杂，通信数据庞大，可靠性将无法得到保证的问题，无法适应区域内大量电源点的协调优化。受光照时间、天气等因素的影响，分布式光伏出力具有较强的随机性，其出力的不断变化将影响配网节点电压的波动以及系统网损，因此需对分布式光伏出力进行调控以保证节点电压安全运行及降低系统网损。目前大部分地区针对分布式光伏调控采用传统的“一对多”的集中式控制方式，即一个主站对其所辖区域内所有光伏电站进行调节。而该控制方式对于大规模分布式光伏并网将面临调控对象增多，可靠性降低等问题。因此提出了“云-群-端”控制架构，该控制体系包括区域集群间互补协同调控以及分布式光伏集群的自治控制，可以应对大规模分布式光伏并网控制对象的繁杂同时可以避免过多层级控制协调的困难。群间协调策略首先设定主导节点为能灵敏感应群内其它节点有功无功变化的节点，并以云端主站控制区域内所有节点电压运行在安全范围内且区域网损最小为目标，由云端调控中心调控各个集群的整体有功无功出力，实现节点电压安全运行的经济调控以及节点电压越限时的紧急调控。

2.5生产运维管理

传统的人工巡检和被动运维方式不利于提高光伏电站的运行效率，也不便于及时发现电站故障。智能光伏电站运维平台运用了远程运维技术，可在集控中心实现对光伏电站的集中监控和实时分析，进而实现“无人值班，少人值守”的光伏电站的建设。通过大数据分析系统，为电站故障提供自动分析和修复建议，配合两票电子化，指导远端值守人员快速排除故障。当遇到无法直接处理的故障时，远端值守人员可使用智能手持终端，通过站内高速5G无线通信网络及公网回传现场视频和语音，运维专家远程指导现场运维人员对光伏电站进行维护和故障排除，并通过手持终端完成资产录入和问题的快速闭环，做到电站运维有据可查。

结语

总的来说，提高分布式光伏电站的发电量需要综合考虑多个因素，以确保设备正常运行。分布式光伏电站的发电量与电站收益息息相关，本着“度电必争”的原则，对于不同的光伏发电项目，需要积极寻求与之匹配的发电量提升路径，为企业的高质量发展贡献力量。

参考文献

[1]韩贝.基于物联网的传感器网络在分布式光伏电站的应用[J].电气自动化,2022,44(4):22-25.

[2]叶洪吉,卫东,郭倩,等.基于设计信息的分布式光伏电站预测发电量计算方法[J].太阳能学报,2021,42(4):253-259.