張繼冬
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要： 隨著全球?qū)稍偕茉吹男枨蟛粩嘣鲩L(zhǎng)，光伏發(fā)電作為一種清潔、可持續(xù)的能源形式得到了廣泛應(yīng)用。為了確保光伏電站的高效、穩(wěn)定運(yùn)行，光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)成為了組成部分。本文深入探討了光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)的解決方案，包括系統(tǒng)架構(gòu)、功能模塊、關(guān)鍵技術(shù)以及應(yīng)用前景等方面，旨在為光伏電站的智能化管理提供有益的參考。
一、引言
在全球能源危機(jī)和環(huán)境問題日益嚴(yán)峻的背景下，太陽能光伏發(fā)電憑借其無污染、可再生、分布廣泛等優(yōu)勢(shì)，成為了世界各國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的新能源領(lǐng)域之一。隨著光伏電站規(guī)模的不斷擴(kuò)大和技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)光伏電站的運(yùn)行管理提出了更高的要求。光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)光伏電站智能化管理的重要手段，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)光伏電站的運(yùn)行狀態(tài)，提高發(fā)電效率，降低運(yùn)維成本，保障電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
二、光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)
（一）總體架構(gòu)
光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)通常由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和監(jiān)控管理層組成?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層包括光伏組件、逆變器、匯流箱等設(shè)備，負(fù)責(zé)采集光伏電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)通信層采用有線或無線通信方式，將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控管理層。監(jiān)控管理層由監(jiān)控服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、操作員工作站等組成，負(fù)責(zé)對(duì)光伏電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和展示。
（二）硬件組成
-
數(shù)據(jù)采集終端：安裝在光伏電站的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上，負(fù)責(zé)采集光伏組件的電壓、電流、溫度等參數(shù)，以及逆變器的輸出功率、效率等數(shù)據(jù)。
-
通信設(shè)備：包括以太網(wǎng)交換機(jī)、無線通信模塊等，負(fù)責(zé)將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控管理層。
-
監(jiān)控服務(wù)器：安裝有監(jiān)控軟件，負(fù)責(zé)對(duì)光伏電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和展示。
-
數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：存儲(chǔ)光伏電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)，為監(jiān)控系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。
-
操作員工作站：供運(yùn)維人員進(jìn)行監(jiān)控和操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電站的遠(yuǎn)程管理。
（三）軟件組成
-
數(shù)據(jù)采集軟件：負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控服務(wù)器。
-
監(jiān)控軟件：對(duì)光伏電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和展示，提供實(shí)時(shí)監(jiān)控、報(bào)警管理、報(bào)表生成等功能。
-
數(shù)據(jù)庫管理軟件：管理光伏電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢、備份等功能。
三、光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)功能模塊
（一）數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)
-
實(shí)時(shí)采集光伏電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括光伏組件的電壓、電流、溫度，逆變器的輸出功率、效率，匯流箱的電流等參數(shù)。
-
對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，顯示光伏電站的運(yùn)行狀態(tài)，如發(fā)電功率、日發(fā)電量、累計(jì)發(fā)電量等。
（二）報(bào)警管理
-
設(shè)置報(bào)警閾值，當(dāng)光伏電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)超過報(bào)警閾值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信息。
-
報(bào)警信息包括報(bào)警類型、報(bào)警時(shí)間、報(bào)警位置等，方便運(yùn)維人員及時(shí)處理故障。
（三）報(bào)表生成與分析
-
生成各種報(bào)表，如日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表等，反映光伏電站的運(yùn)行情況。
-
對(duì)光伏電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如發(fā)電效率分析、故障統(tǒng)計(jì)分析等，為電站的優(yōu)化運(yùn)行提供依據(jù)。
（四）遠(yuǎn)程控制
-
實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電站的遠(yuǎn)程控制，如逆變器的啟停、匯流箱的開關(guān)等。
-
遠(yuǎn)程控制功能可以提高運(yùn)維效率，減少現(xiàn)場(chǎng)操作的風(fēng)險(xiǎn)。
（五）用戶管理
-
對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的用戶進(jìn)行管理，設(shè)置用戶權(quán)限，確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
-
用戶可以根據(jù)自己的權(quán)限進(jìn)行監(jiān)控和操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電站的個(gè)性化管理。
四、光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
（一）數(shù)據(jù)采集技術(shù)
-
傳感器技術(shù)：采用高精度的傳感器，準(zhǔn)確采集光伏電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)。
-
通信技術(shù)：選擇合適的通信方式，確保數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性和可靠性。
（二）數(shù)據(jù)分析技術(shù)
-
數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)：對(duì)光伏電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，發(fā)現(xiàn)潛在的問題和規(guī)律。
-
機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)：利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，對(duì)光伏電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，提高發(fā)電效率。
（三）遠(yuǎn)程通信技術(shù)
-
有線通信技術(shù)：如以太網(wǎng)、RS485 等，適用于近距離的數(shù)據(jù)傳輸。
-
無線通信技術(shù)：如 GPRS、4G、5G 等，適用于遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸。
（四）安全防護(hù)技術(shù)
-
數(shù)據(jù)加密技術(shù)：對(duì)光伏電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，確保數(shù)據(jù)的安全性。
-
防火墻技術(shù)：防止外部網(wǎng)絡(luò)的攻擊，保障監(jiān)控系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
五、光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用前景
（一）提高發(fā)電效率
通過對(duì)光伏電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取措施，提高光伏電站的發(fā)電效率。
（二）降低運(yùn)維成本
實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電站的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，減少現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員的工作量，降低運(yùn)維成本。
（三）保障電站安全
通過報(bào)警管理和遠(yuǎn)程控制功能，及時(shí)處理故障，保障光伏電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
（四）促進(jìn)智能電網(wǎng)發(fā)展
光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)可以與智能電網(wǎng)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)光伏電站的智能化接入和調(diào)度，促進(jìn)智能電網(wǎng)的發(fā)展。
六、安科瑞分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)解決方案
根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)Q/GDW1480-2015 《分布式電源接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》：分布式電源并網(wǎng)電壓等級(jí)可根據(jù)各并網(wǎng)點(diǎn)裝機(jī)容量進(jìn)行初步選擇，推薦如下：8kW 及以下可接入220V；8kW~400kW可接入380V；400kW~6000kW可接入10kV；5000kW~30000kW以上可接入35kV。并網(wǎng)電壓等級(jí)應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)條件，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選論證確定。若高低兩級(jí)電壓均具備接入條件，優(yōu)先采用低電壓等級(jí)接入。
AcrelCloud-1200分布式光伏運(yùn)維云平臺(tái)軟件可以幫助用戶監(jiān)視分布在區(qū)域內(nèi)各分布式光伏電站的運(yùn)行狀態(tài)（如電站地理分布、電站信息、逆變器狀態(tài)、發(fā)電功率曲線、是否并網(wǎng)、當(dāng)前發(fā)電量、總發(fā)電量等信息）。顯示接入的電站位置、數(shù)量、裝機(jī)容量、發(fā)電量信息、減少碳排放以及年發(fā)電量排名
系統(tǒng)功能
1、綜合看板
光伏電站位置顯示,光伏電站數(shù)量，峰值發(fā)電功率，實(shí)時(shí)發(fā)電功率顯示,統(tǒng)計(jì)所有光伏電站日、月、年發(fā)電量
計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)煤節(jié)約量以及二氧化碳減排量柱狀圖展示每月發(fā)電量
2、電站狀態(tài)
展示光伏電站發(fā)電功率，峰值功率等基本參數(shù),統(tǒng)計(jì)當(dāng)前光伏電站日、月、年發(fā)電量,攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
接入輻照度、環(huán)境溫濕度、風(fēng)速等環(huán)境參數(shù)顯示當(dāng)前光伏電站逆變器接入數(shù)量及其基本參數(shù)。
3、逆變器狀態(tài)
逆變器基本參數(shù)顯示,日、月、年發(fā)電量顯示,通過曲線圖顯示逆變器功率、環(huán)境輻照度曲線
直流側(cè)電壓電流查詢,交流電壓、電流、有功功率、頻率、功率因數(shù)查詢
4、電站發(fā)電統(tǒng)計(jì)
統(tǒng)計(jì)列表中所有光伏電站日、月、年發(fā)電量，支持柱狀圖和曲線圖切換展示以及報(bào)表導(dǎo)出功能。
5、逆變器發(fā)電統(tǒng)計(jì)
統(tǒng)計(jì)當(dāng)前光伏電站中所有逆變器的日、月、年發(fā)電量，支持柱狀圖和曲線圖切換展示以及報(bào)表導(dǎo)出功能。
6、逆變器曲線分析
展示逆變器直流側(cè)電壓、電流曲線，交流側(cè)功率曲線以及環(huán)境輻照度曲線、溫度曲線。便于用戶進(jìn)行整體分析。
配置方案
在碳中和方案的可選項(xiàng)中，新能源的使用可能是較多的選擇。風(fēng)電和集中式光伏電站受地理和自然條件限制，不可能適用于所有地方，所以分布式光伏必將被大力發(fā)展。安科瑞在分布式光伏系統(tǒng)中可以提供匯流箱、直流匯流采集裝置、防逆流檢測(cè)裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、直流計(jì)量、智能網(wǎng)關(guān)、分布式光伏運(yùn)維云平臺(tái)等解決方案。
七、結(jié)論
光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)光伏電站智能化管理的重要手段，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。通過合理的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、功能模塊開發(fā)和關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電站的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、報(bào)警管理、報(bào)表生成、遠(yuǎn)程控制等功能，提高光伏電站的發(fā)電效率，降低運(yùn)維成本，保障電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的不斷推廣，光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)將在未來的光伏發(fā)電領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。
作者簡(jiǎn)介
張繼冬，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司
免費(fèi)會(huì)員
