基于互联网技术的光伏监控平台的设计与实现

黄岳文 黄浩 谢建国

摘   要：文章结合“互联网+光伏电站”的思想，利用互联网技术，通过将光伏电站数字化，建立了本地智能运维管理系统和远程协同运维管理系统，将现场光伏电站中各类设备的数据实时传输到集团数据中心并存储，并对数据进行统计和分析，实现了以大屏的方式实时展示。

关键词：互联网技术;光伏监控平台;能源

1    研究背景

太阳能属于可再生能源的一种，具有储量大、永久性、清洁无污染、可再生、就地可取等特点，因此，成为目前人类所知可利用的最佳能源选择。随着全球可持续发展战略的实施，该技术得到了许多国家政府的大力支持，在全球范围内广泛使用。随着光伏发电行业逐步迈入了“平价上网”时代，未来我国的光伏行业具有巨大的发展空间，预计2019年我国光伏新增装机容量将达到43 GW，累计装机容量达到216 GW。

随着规模性的光伏电站的陆续建设和投入运行，光伏电站的建设质量问题、安全问题大量出现，设计缺陷、设备质量缺陷、施工不规范等问题都给光伏电站的质量和后期运维带来了严峻的挑战。这些问题单靠人力进行现场管理，不光是一种人力资源的浪费，而且无法及时发现和预防各种电站故障[1]。为达到保证光伏发电系统质量、安全、经济、高效运行的目的，建设一套集实时监控、集中管理、智能预警分析、灾害防范为一体的光伏电站智能化远程运营信息管理系统，来保证电站建立规范和有效的管理机制，特别是保证电站高效质量管理和运维管理，显得尤为重要。

2    现状及目的

目前，市场上相关的光伏监控类产品比较杂，但是基于“互联网+”的光伏大数据平台应用不多，整个行业方向尚处于探索阶段。

目前，业内比较有名的监控平台厂家有合肥阳光的“智慧光伏云”系统以及华为的“智慧光伏电站”系统，这类系统目前主要是针对单个电站进行智能化管理，只是简单地运用了相关的信息技术，尚未将大数据技术真正融合到光伏系统中去，同时，这类企业在光伏行业的涉及面不广，在光伏的整个产业链方面具有一定的局限性。

智能光伏电站是全数字化电站，可真正实现“可信、可视、可管、可控”。智能光伏电站采用创新组网方案，打破现有设计束缚，从简化建设、最佳系统性能匹配、简化维护等角度，重新对组件、线缆、逆变器、升压变、监控与数据采集单元等系统部件进行组合优化。智能光伏电站具有主动电网自适应技术，利用智能逆变器的高速处理能力、高采样和控制频率、控制算法等优势，主动适应电网的变化，实现更好的多机并联控制、更佳的并网谐波质量，更好地满足电网接入要求，提高在恶劣电网环境下的适应能力。建设光伏电站监控平台主要解决的问题及目的：（1）提高对生产现场的实时监控能力。（2）实现对光伏电站的质量监控。（3）实现对发电生产的信息化、自动化管理。（4）为提高管理与决策水平提供信息支撑。（5）建设光伏电站监控设备的统一管理平台。（6）整合各类监测数据，实现对不同人员的差异化服务。

3    设计与实现

结合“互联网+光伏电站”的思想，利用互联网技术，通过将光伏电站数字化、建立本地智能运维管理系统和远程协同运维管理系统，将现场光伏电站中各类设备的数据实时传输到集团数据中心并存储，然后对数据进行统计和分析，并大屏的方式实时展示，以充分满足用户对光伏电站的高发电量、低初始投资、低运维成本、高可靠性和安全性等需求为目的，在25年生命周期内，实现高收益、可运营、可管理、可演进。使管理人员快速、准确地了解光伏电站的发电效率和发电量，使运维人员对光伏电站中出现的设备故障做出及时的响应，对可能出现的质量问题做出有效的预防，从而提高光伏电站的发电效率和运行质量。

3.1  监控平台整体布局

光伏监控平台采用纯浏览器和服务器（Browser/Server，B/S）结构的模式，以实现分布于全球不同地域的电站集中监控管理为目标而进行开发设计，为全球电站提供接入服务。平台系统主要由子站数据采集系统和远程监控中心两部分组成。实时采集各光伏电站运行参数数据，通过互联网远程传送到监控平台数据服务器内。监控中心服务器对每个电站数据进行汇总、分析、管理和展示，实现区域内所有光伏电站的状态监控和运行指导。数据中心支持用户通过浏览器或智能手机终端远程登录查询。

监控中心提供强大的后台数据库服务器集群、数据磁盘阵列，以提供海量数据存储;完备的灾难恢复策略使用户的运行数据不丢失;数据检索、数据写入分离设计，有效提高数据库访问速度。监控数据服务中心的建设为实现光伏电站无人值守、投资安全、最优运行、最佳维护提供技术保障。

3.2  系统架构设计

光伏监控平台从设备端、数据服务、应用服务3方面进行设计[2-3]。监控平台系统模块设计如圖1所示。设备端支持光伏电站中常用的设备如逆变器、汇流箱、环境监测仪、电表等，通过工业网关或通信管理机将不同厂家、不同型号及类型的设备进行统一数据管理，然后再通过不同的协议将数据上传到数据服务端。数据服务端通过数据接入模块、实时计算模块、规则映射模块将数据进行处理、统计、分析、分类存储。应用服务将数据实时展示给决策管理人员及电站运维人员。

3.3  系统技术实现

监控平台可运行在Windows或Linux系统中，Web及APP应用接口采用PHP技术进行开发，可运行在IIS，Apache，Ngix服务器上;数据库包含Redis，influxdb，MySQL数据库;数据接入、实时计算、规则映射模块采用C++开发。

3.4  系统展示

决策层、管理层及运维人员可以在不同地点用多种不同的方式通过监控平台实时了解、掌握各个电站运行的情况，可以快速响应电站出现的异常情况，减少电站的发电损失，提高运行效率。设计展示效果如图2所示。

4    結语

通过基于互联网技术，实现了光伏电站的智能监控，主要解决了以下问题：（1）多类型电站及设备统一的接入标准化技术，简化电站数据接入复杂度。（2）海量电站数据统计分析自动化技术，解决了常规统计分析从关系数据库查询速度慢的问题。（3）改变光伏电站运维方式，实现无人值守远程运维。（4）大数据分析技术，为电站投资决策、电站设计、设备选型提供依据。

[参考文献]

[1]冯相赛.国内光伏电站监控技术研究进展综述[J].太阳能，2016（11）：47-50.

[2]张仲文.分布式光伏监控系统关键技术研究及标准应用[J].电力自动化，2018（4）：103-104.

[3]张巍，彭良平，杜毅，等.光伏电站监控系统分析[J].太阳能，2014（8）：17-21.

Design and implementation of photovoltaic monitoring platform based on internet technology

Huang Yuewen， Huang Hao， Xie Jianguo

（Hunan Red Sun New Energy Science and Technology Co.， Ltd.， Changsha 410000， China）

Abstract：Combined with the idea of “Internet + photovoltaic power station”， the Internet technology is used to digitize the photovoltaic power station， which establishes the local intelligent operation and maintenance management system and remote cooperative operation and maintenance management system in this paper， and transmit real-time data of all kinds of equipment in the photovoltaic power station to the data center of the group， the data of all kinds of equipment in the field photovoltaic power station are transmitted to the group data center in real time and stored. The data is counted and analyzed， and the real-time display is realized in a large screen.

Key words：Internet technology; photovoltaic monitoring platform; energy