基于物联网及云平台的光伏运维系统

系统结构

   在光伏变电站安装逆变器、以及多功能电力计量仪表，通过网关将采集的数据上传至服务器，并将数据进行集中存储管理。用户可以通过PC访问平台，及时获取分布式光伏电站的运行情况以及各逆变器运行状况。平台整体结构如图所示。

 

 

光伏背景及用户痛点

随着全球气候变暖、环境污染以及化石能源的逐渐枯竭，世界各国积极开发 利用可再生能源和新能源来替代传统化石能源。我国是能源消费大国，具有”富煤、贫油、少气”的能源结构现状以及经济增长和环境保护的双重任务，使得能源结构调整成为我国能源发展的重要任务之一。2016年12月，国家发展改革委下发《可再生能源发展“十三五”规划》，其中提出，实现非化石能源在2020 年和2030年分别占一次能源消费比重15％和20％的目标。到2020年底，全国 太阳能发电并网装机确保实现1．1亿千瓦以上。这表明在“十三五”及未来较长段时期，可再生能源的需求增长较快，市场前景广阔。 近年来，在新能源光伏发电领域，随着国家政策的大力扶持，以及相对开放 利好的市场环境，投资光伏发电的企业集团数量及集团下新建的光伏电站数量、 规模都在逐年增加。但在光伏发电行业欣欣向荣的发展背景下，存在着诸多问题， 尤其是发电集团对所管辖光伏电站的运维管理问题，大多数光伏发电集团的运维 管理水平或手段都远远不能匹配其电站建设的速度。再加之光伏电站地理位置分散、电站面积大、专业人员相对稀缺等特点和现状，导致了各光伏发电企业集团的光伏电站生产管理能力不足，光伏电站发电效率低下，企业利润得不到可靠保障。

主要体现在如下几个方面： 

(1)在管理上，集团一般只能通过滞后的报表来了解集团或各电站的经营情况，严重影响企业的经营和决策。

(2)在企业资产利用率方面，集团化运营下的各光伏电站及其产生的大量 数据实际上已成为企业的无形资产，但由于没有有效地整合利用，经常被闲置浪费。

(3)在运维方面，是以故障驱动的“被动运维”模式，即只有故障发生了， 才去解决故障，这种被动运维模式给发电企业带来重大损失。

(4)在设备检修方面，主要还是以预防性检修为主的定期检修，易导致对设备过修或失修。

将云计算、大数据、移动通信技术与光伏电站运维的实际业务需求相结合，运用光伏电站在日常运行过程中产生的海量数据对设 备发电量进行预测，对可能产生的故障进行预警，对实际发生的故障进行准确定位，对光伏电站进行健康检查和对标，从而实现光伏电站运维规范化、智能化、专业化。系统研究成功与推广将对提升光伏电站智能运维水平，提高光伏电站运 维效率具有重要意义。

(1)运用大数据技术，开创大数据驱动的运维模式，实现智能运维。基于设备实时运行数据和生产过程数据进行分析，实现故障告警、对标分析、发电量预测等功能，根据电站运行的实时状态自动组织日常生产，各级管理人员和现场检修人员依据内置的管理要求和生产规范高效运维。

(2)采用云计算技术，实现多级管控模式下的集分析、监管、生产于一体的集中平台。通过云计算技术，实现集团、区域、电站多级管控模式，上下联动，层层穿透，权责清晰，协同运维。形成了集远程监管、智能分析和日常生产于一体的智 能集中运维平台，为光伏电站电力生产归口部门和各级生产人员提供了统一的工作界面，解决了原来多级部署带来的数据存储混乱，应用平台多异，系统管理任 务繁重等诸多问题，提升光伏运维企业整体运维管理水平。

(3)采用移动通信技术，实现少人值守和高效运维。 平台通过实时采集电站相关设备数据，快速准确的定位故障，依据故障的等 级，及时报警并通知区域／电站运维人员进行消缺。解决因为电站设备分散较广 而导致的运维效率低下问题。

(4)科学指标评价体系，提升集团电站整体运营水平与发电收益。

(5)大数据智能分析，为集团优化管理、投资规划、设备选型等提供决策支持。

系统功能

光伏电站运维云平台主要包含的功能有：在线监测、能效分析、统计报表、运维管 理、系统设置等，需提供实用且高效的应用功能，提高电站运维水平，提高发电量，提 升电站的整体投资收益。

(1) 在线监测。主要包括系统概览、用户中心、设备曲线及逆变器实时监测，需完 成对光伏各设备电参数的采集，包括：电压、电流、功率、温度和频率等，并进行实时 监测，各功能具体需求分析如表所示。

 

(2) 能效分析。主要包括：报警分析、负荷分析、设备用电量对比、逆变器发电量 对比，数据进行可视化呈现，其各功能具体需求分析如表所示。

(3) 统计报表。主要包括逆变器发电量报表、设备用电量报表、负荷统计报表，并支持报表导出为 excel 格式，其各功能具体需求分析如表所示。 

(4) 运维管理。主要包括运维信息管理、设备巡检，其中运维信息管理是分为管理 运维人员和运维单位信息。设备巡检的功能需求为用户编辑和管理设备巡检计划，并能 根据用户设定的日期进行提醒。

(5) 系统设置。包括用户管理、系统角色和菜单，主要功能需求为管理用户组别、 权限及系统功能菜单的调整。 

系统结构

   在光伏变电站安装逆变器、以及多功能电力计量仪表，通过网关将采集的数据上传至服务器，并将数据进行集中存储管理。用户可以通过PC访问平台，及时获取分布式光伏电站的运行情况以及各逆变器运行状况。平台整体结构如图所示。