基于信息化的分布式光伏电站智慧运维模式研究

2024-05-17高斌

通信电源技术 2024年6期

高斌

（中国石化销售股份有限公司华南分公司，广东广州 510620）

1 信息化的光伏电站智慧运维

1.1 信息化技术的发展

信息化技术是人们进入信息技术革命的核心动能，由于信息化技术的不断推进，其在今天的各个行业领域中发挥着非常重要的作用[1]。例如，互联网、大数据分析、人工智能以及物联网等信息化技术均发挥着重要作用，起着提高社会生产效率、完善服务以及推动社会经济不断发展的关键作用[2]。信息化技术在改造和升级传统产业中发挥着重要作用。对于电力领域来说，随着传统发电理念的改造和电力发展方式的转变，信息化技术进入新发电领域——光伏发电，减轻光伏发电站的运维成本的同时提高发电效率。

1.2 光伏电站智慧运维的必要性

光伏电站是产生电能的重要方式之一，但是随着运行时间的增加会不断增加光伏电站的损耗，可见光伏电站需要长期维护。由于光伏电站的运维在分布式环境下进行，长期依赖人工运维必然会增加工作的负担和成本。虽然光伏电站可以利用太阳电能保护环境，为社会生活生产做出巨大贡献，但是它的运维成本已经成为光伏发电的负担[3]。随着信息化技术的应用和深化发展，智慧运维的优势在光伏电站运维中变得愈发突出。智慧运维系统不仅可以提高光伏发电站的发电效率，还可以降低光伏电站的耗损，并提高其经济效益[4]。

2 基于信息化的分布式光伏电站运维应用

2.1 信息化材料技术在智慧运维中的应用

信息化材料在光伏领域的应用，改变了光伏发电的方式和提高发电效率。随着科技的不断进步，新型材料的出现提升了光伏组件的透光性，使更多的阳光可以照射到光伏板，提高能量转化效率的同时在组件表面形成一层透明的保护膜，保障了光伏组件的稳定运行，延长组件的使用寿命。除了透光性的提升，新型信息化材料还具有自动清理功能，能够自我清理杂质和灰尘，保持组件表面的清洁，保证光的透过率，从而提高了光伏发电系统的运行效率。这种自动清理功能不仅减少人工清洁的次数，节约时间和人力成本，还降低系统的维护成本，使得光伏电站具有经济和环保的双重效益。信息化材料的应用不仅带来技术上的突破和提升，也为光伏发电行业注入新的活力和发展动力。随着信息化材料在光伏领域的广泛应用，光伏发电系统的整体运行效率不断提高，能源利用效率也得到了进一步提高，为新能源的可持续发展提供了有力支撑。

2.2 信息化光伏组件技术在智慧运维中的应用

信息化光伏组件的应用在光伏电站中扮演着至关重要的角色。通过实时监测不同光伏组串的电流和电压，运维人员可以及时了解光伏电站的运行状态，保障发电系统的正常运行[5]。同时，利用智能化的软件平台全面分析评估数据，可以辅助发现问题并精确定位出现故障的具体位置。当光伏组件出现问题时，信息化光伏组件技术能够迅速发现并解决问题，极大地提高光伏电站的运行效率。此外，信息化技术可以降低运维的经济成本，保障光伏电站的经济效益。通过及时发布告警信息，运维人员能够迅速做出决策，确保光伏电站的安全稳定运行。信息化光伏组件的应用也为光伏电站的管理提供了便利。运维人员可以通过智能化软件平台进行远程监控和管理，无须现场操作即可监测和分析光伏组件状态。这不仅提高管理效率，还降低人力成本，符合节能减排的理念。

2.3 信息化故障诊断技术在智慧运维中的应用

随着信息技术的不断发展，信息化故障诊断技术广泛应用于各个领域。其中，光伏逆变器作为太阳能发电系统中重要的部件之一，其信息化故障诊断显得尤为重要。具体故障诊断技术如图1 所示。

图1 信息化故障诊断技术应用

在此背景下，基于大数据的光伏逆变器信息化故障诊断技术应运而生。基于大数据的光伏逆变器信息化故障诊断技术通过收集、分析以及处理海量的光伏逆变器运行数据，可以实现对逆变器的实时监测和故障诊断。通过对数据进行深度学习和模式识别，可以准确判断光伏逆变器的工作状态，及时发现并排除故障，保证系统稳定运行。决策树故障诊断技术是一种基于规则的信息化故障诊断方法。通过构建决策树模型，将光伏逆变器的运行数据与已知故障的特征进行匹配，可以准确诊断出光伏逆变器的故障类型和原因。这种方法不仅具有较高的诊断准确性，还可以为维护人员提供有效的故障排除方案。反向传播（Back Propagation，BP）神经网络故障诊断技术是一种基于神经网络的信息化故障诊断方法。训练神经网络模型，将光伏逆变器的运行数据转化为一系列权重和偏差，可以实现快速诊断逆变器故障。BP 神经网络具有强大的非线性拟合能力和高度的自适应性，可以有效应用于复杂的光伏逆变器故障诊断场景。

2.4 信息化运维技术在智慧运维中的应用

信息化技术在运维方面的应用主要体现在大数据与云计算技术的结合运用上。这种联合可以构建信息化、智能化的运维系统。此类技术使管理人员可以实时监测设备的状态和效率，进而提高光伏电站的管理水平。因此，通过建设电站监测与诊断的智能系统，管理人员可以快速获取电站的相关数据，并开展有效评估，识别光伏电站的相关问题和潜在风险，以维护电站的安全运行，提高光伏电站的稳定性能和运维水准，降低运维的成本。总而言之，利用信息化技术可以助力管理人员工作水平的提高，全面优化光伏电站的工作状态。随着信息化技术的广泛应用，信息化运维技术能够在光伏电站应用场域中发挥更大的智能化和便捷化效用，为清洁电能的应用提供强有力的支撑。

3 光伏电站智慧运维的模型架构

随着社会对光伏电站的依赖不断增加，光伏电站自身的规模也在不断扩展，其所需要的维护成本也在不断增加。智慧运维已经成为降低光伏电站运维成本和提高运维效率的必然之选。在智慧运维中信息化技术至关重要。智慧运维模型架构包括信息化设备层、信息化控制层、信息化监视层以及信息化决策层。这4 个模型层均因信息化技术实现了运维的高效协作与智慧运转。光伏电站智慧运维的模型架构如图2 所示。

图2 光伏电站智慧运维的模型架构

3.1 信息化设备层

信息化设备层是智慧运维的基础。在这一层面上，各种传感器和设备被应用于光伏电站的运维，实时收集并传输各种数据到系统。例如，智能温度传感器可以实时监测光伏板的温度，智能摄像头可以实时监控光伏电站的安全情况。这些智能设备不仅提高运维的效率，也使得运维更加精细化和智能化。

3.2 信息化控制层

信息化控制层是智慧运维的关键。在这一层面上，通过数据分析和算法优化，实现对光伏电站各个部分的远程控制和调节。例如，通过智能控制系统可以实现光伏板的角度调整，使得光照更加充分，从而提高光伏电站的发电效率。另外，智能控制系统可以进行设备的故障诊断和自动修复，减少人工干预的需求，增强运维的稳定性和可靠性。

3.3 信息化监视层

信息化监视层是智慧运维的监控中心。在这一层面上，通过数据可视化和实时监控，运维人员可以随时掌握光伏电站的运行情况，并及时发现问题和异常。例如，智能监视系统可以实时显示光伏电站的发电量、工作状态以及设备运行情况，运维人员可以通过手机或计算机随时查看。这样一来，运维人员可以迅速做出反应，从而提高运维的响应速度和准确性。