光伏电站智能运维发展趋势

杨政

作为清洁能源的重要组成部分，国家对光伏发电的发展一直鼎力支持，在许多地区建立了光伏电站，经过一段时间的建设，电站已经开始投入使用，如今在使用过程中最主要的问题已经变成了电站的运营与维护工作。随着网络、大数据、物联网和人工智能的飞速发展，光伏电站也开始利用智能化手段进行运行维护。本文将光伏技术中开始运用的数字信息技术与互联网技术进行结合，探讨光伏电站只能化运维的发展。

一、智能光伏运维电站定义

光伏电站是指与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统，为确保发电工作的正常推动，需要对系统进行定期的运维。智能化运维是减少人工的参与，利用智能化软件与技术，在系统使用过程中可以尽早地发现排查故障，并能自动地解决简单的问题，降低运维的成本，提高企业的收入。

二、光伏电站智能化运维发展过程

按照智能化运维发展的过程，可以将其划分为三部分，分别是自动化、信息化和智能化，以下分别对其进行介绍。

（一）自动化

自动化最主要的特征就是减少了大量的人工，在对整个系统的运行与维护中，不用易损的部件，降低维护的成本，对现场存在的问题也不需要专家处理。但是，当前在使用传统的方案，运维过程中还是存在一些问题。

一直以来我国光伏电站都将设备存放于房顶或集装箱顶，由于这些设备较大，在吊装时需要大型机械设备，安装也较复杂，因此成本居高不下；过去使用了很多熔丝去实施组串的防护，这些熔丝设置在汇流箱中，在使用过程中，必须加强对这些熔丝的维护工作，无形中增加了大量的人工；对系统的散热工作一般会依靠外部的风扇来实施，但是风扇在工作时存在很大的缺点，比如防护等级不足，在使用过程中还会发出很大的噪音，维护起来十分繁琐，而且也不够稳定，一旦出现故障将影响整体的效果。

（二）信息化

信息化是借用了计算机作为分析传输的工具，将大量的数据通过网络的形式进行快速的传达，成本低精度准，可靠性强。过去光伏发电设备在进行数据的传输时没有做到很细致，检测时较为粗糙，还会出现不同程度的误差。无论是集中式的还是集散式的逆变器都缺少了组串的监控，导致数据在传输过程中容易出现丢失，据统计检测的精确度要高于3%。况且由于设备种类较多，需要不同生产商生产来提供设备，其在使用方法和操作习惯上也存在差异，这就会导致地电位差的存在，影响接口模块的正常运转。

智能光伏电站在采用信息化的方法时，使用最先进的霍尔传感器，用高频差分算法，能够对组串进行智能化测试，这样检测出的数据可以达到低于0.5%的误差，这样就确保了组串电压和电流信息的准确性，其精度可以达到智能汇流箱的6倍左右。无论组串出现怎样的变化都可以实现动态的监控，一旦出现异常，立即就会定位到故障方位，为专家提供解决方案。

（三）智能化

智能化电站的建设是建立在当前网路、大数据背景下的，可以主动对电站运维过程中出现的问题进行建议。它的实施可以利用远程移动来结合专家的指导，也可以借用专家运维系统，对问题提早进行预防，还可以使用自动报表的系统，对数据采用多层次的报告。智能化的光伏电站摒弃了传统系统中复杂的配件设备，尽可能地将其简单化，把许多单独运转的工作进行结合，删掉过去易损耗的零件，使整个运维工作更加流畅，操作也较简单，电站建设的时间也相应地缩短，提高了发电站的工作效率，也使发电工作更加稳定。

传统的光伏电站运行，受当时光伏电站技术水平的限制和制约，顶层的智能化运维发展系统尚不完备。而智能光伏电站通过建立一套自动化的运维系统，创建一体化运维平台，实现能源资源互联，光伏电站智能化运维发展主要体现在以下几个方面：

1、组件智能清扫机器人.目前国内外各种形式的积灰清洁方法主要分为人工清洁，机械清洁及机器人清洁。人工清洁劳动强度大，而机械清洁操作难度大，只能局限于大型、平原地面电站应用，应用受限，清洁成本高。而组件清扫机器人可在不改变光伏阵列结构的前提下，实现光伏自充电、自动行走、无水化自动清扫等功能。

组件智能清扫机器人主要由光伏清扫机、停车位置限位板、换向位置限位板、过桥连接架四大部分组成。其清扫工作原理是当清扫驱动电机启动后，带动光伏清扫机清扫螺旋刷棍及毛刷旋转，开始进行清扫。当行走驱动机启动后，行走轮同步旋转，依靠行走轮的轮面与光伏组件表面接触的摩擦力，使光伏清扫机沿着光伏阵列表面开始行走移动。当光伏清扫机行走至换向位置时，滑动换向装置与换向位置限位板接触，产生位置信息的变化，控制箱检测到变位信息后，控制行走驱动电机反向旋转，实现换向动作。换向完成后，光伏清扫机将自动反向清扫，当行至停车位置时，滑动换向装置与停车位置限位板接触，产生位置信息的变化，控制箱检测到变位信息后，控制行走驱动电机及清扫驱动电机停止运行，光伏清扫机最终停放在停车位置，一次清扫任务结束，等待下次清扫任务。

2、智能运维无人机系统.光伏电站智能运维无人机系统是指利用智能无人机作为载体，通过搭载红外成像相机和可见光成像相机精确全面的采集光伏组件的丰富信息，提供包括组件红外检测、组件表面灰尘检测、组件裂纹破损检测、组件遮挡检测等在内的组件检测。还可搭载计算机智能终端，通過太阳能电池板生成的热信号来确定电池板受损情况，实现在高空对光伏组件热斑效应等问题的检查。

光伏电站智能运维无人机系统是对光伏电站进行巡检所应用的无人机、机载任务设备、通信设备及地面保障设备等的总和，通常由无人机分系统、任务载荷分系统和综合保障分系统三部分组成。智能运维无人机将采集到的组串、汇流箱等设备的信息实时图传至地面端，检测内容包括组件灰尘检测、热斑检测、遮挡检测、污垢检测、裂痕检测、不发电检测以及汇流箱温度检测等数据。智能运维无人机系统通过结合可见光数据和红外数据，能快速便捷的检查光伏板表面有无破损、污渍，并通过红外热量信息直观的观察光伏组件工作状态。

随着互联网的发展，光伏电站的智能化运维发展也成为行业发展新的趋势和方向。智能化的光伏电站运维系统可以通过信息化、智能化、自动化的系统精准排查故障，及时反馈问题，对于减少电站损耗和提高设备运行效率起着重要作用。光伏电站的智能化运维也是当前智能能源系统的发展的重要组成部分。