樂(lè)伏智能運(yùn)維系統(tǒng)在武鄉(xiāng)縣光伏扶貧電站中的應(yīng)用

【摘要】光伏扶貧是中國(guó)國(guó)情的產(chǎn)物，中國(guó)地大物博，地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展存在差異，廣大偏遠(yuǎn)的農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后，需要?jiǎng)?chuàng)新扶貧模式來(lái)實(shí)現(xiàn)農(nóng)民增收，把偏遠(yuǎn)的山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展上來(lái)。光伏扶貧作為眾多扶貧舉措中的一種，有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，但我們不能以一種一勞永逸的態(tài)度去對(duì)待，畢竟電站建成后其25年的發(fā)電量才是收益的根本，電站質(zhì)量以及后續(xù)運(yùn)維不容忽視。

扶貧地區(qū)的屋頂分散，運(yùn)維是最大難點(diǎn)。光伏扶貧項(xiàng)目真正的困難，在建設(shè)完成后。

扶貧電站運(yùn)維的智能化是未來(lái)的趨勢(shì)，但從目前現(xiàn)狀來(lái)看需要一定過(guò)程，實(shí)現(xiàn)智能化首先應(yīng)該率先實(shí)現(xiàn)電站運(yùn)維全面數(shù)字化。

本文以樂(lè)伏智能運(yùn)維系統(tǒng)在山西省武鄉(xiāng)縣共計(jì)35MW扶貧電站中的應(yīng)用為案例，全面概述樂(lè)伏作為專業(yè)的第三方運(yùn)維平臺(tái)，解決了光伏扶貧項(xiàng)目中分散化戶用、村級(jí)電站、村級(jí)聯(lián)建電站的后期運(yùn)維和管理問(wèn)題，確保了設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)、穩(wěn)定傳輸至平臺(tái)、線上數(shù)據(jù)分析、故障推送運(yùn)維并及時(shí)處理，做到線上線下閉環(huán)管理，使能效與資產(chǎn)得到最大化。

【關(guān)鍵詞】光伏電站；商業(yè)模式；光伏扶貧；光伏監(jiān)控；集中監(jiān)控；智能運(yùn)維

引言

項(xiàng)目概述及建設(shè)目標(biāo)

武鄉(xiāng)縣位于太行山西麓，山西省東南部，長(zhǎng)治市最北端。武鄉(xiāng)是與井岡山、延安、西柏坡齊名的革命圣地。長(zhǎng)治武鄉(xiāng)縣扶貧項(xiàng)目作為“十三五”第一批村級(jí)光伏扶貧電站項(xiàng)目，必須在以滿足現(xiàn)有應(yīng)用為基礎(chǔ)，同時(shí)考慮到今后智能化運(yùn)維的發(fā)展趨勢(shì)。

現(xiàn)目前扶貧電站的運(yùn)維難題

1．光伏扶貧電站由于建設(shè)在農(nóng)村，農(nóng)村電網(wǎng)不穩(wěn)定，設(shè)備故障次數(shù)多、巡檢費(fèi)時(shí)費(fèi)力，造成設(shè)備運(yùn)維工作量、故障異常數(shù)量、故障定位及排除的工作量等會(huì)明顯增多。

2．光伏扶貧電站裝機(jī)規(guī)模較小，造成了運(yùn)維成本敏感，增加一個(gè)運(yùn)維人員都會(huì)顯著增加運(yùn)維成本。從人力成本角度考慮規(guī)光伏扶貧電站不適合派人長(zhǎng)期駐守運(yùn)維。

3．光伏扶貧電站分散的建設(shè)地點(diǎn)造成從一個(gè)項(xiàng)目點(diǎn)到另一個(gè)項(xiàng)目點(diǎn)的交通經(jīng)濟(jì)成本、時(shí)間成本較大，并且不利于集中管理。如果采用流動(dòng)運(yùn)維方式開(kāi)展運(yùn)維工作，造成故障不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、定位、修復(fù)。

4．如果電站建成后即使不考慮人為破壞的情況，僅因運(yùn)維不專業(yè)問(wèn)題，也會(huì)讓這些電站的壽命大打折扣。據(jù)了解，部分地區(qū)政府要求，當(dāng)?shù)氐墓夥鲐氻?xiàng)目后期運(yùn)維必須要用當(dāng)?shù)鼐用?。解決當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè)本是無(wú)可厚非，但群眾的知識(shí)水平還是有差異的，就出現(xiàn)很多村民們抱著光伏組件直接上屋頂，夠不著的地方就踩光伏組件……這些完全不合規(guī)的操作。

因此，在光伏扶貧項(xiàng)目中需要引入智能監(jiān)控、智能運(yùn)維。雖然目前扶貧電站大部分逆變器廠家自帶GPRS數(shù)據(jù)采集器、監(jiān)控平臺(tái)。對(duì)于運(yùn)維人員來(lái)說(shuō)每天面對(duì)各種監(jiān)控網(wǎng)址、不同的賬戶密碼，繁雜的統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能等，有時(shí)平臺(tái)還會(huì)出現(xiàn)一些BUG而無(wú)人維護(hù)的現(xiàn)象，這時(shí)還是需要專業(yè)的三方平臺(tái)來(lái)確保數(shù)據(jù)的可靠、穩(wěn)定性。通過(guò)平臺(tái)監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)處理、運(yùn)維統(tǒng)計(jì)數(shù)字化，從而提高后期運(yùn)維效率。扶貧電站需要具有一定專業(yè)知識(shí)、水平的運(yùn)維人員來(lái)維護(hù)電站最為合適，平臺(tái)則需要樂(lè)伏運(yùn)維監(jiān)控平臺(tái)作為線上的一個(gè)運(yùn)維管理系統(tǒng)，確保設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)、穩(wěn)定傳輸至平臺(tái)、線上數(shù)據(jù)分析、故障推送運(yùn)維并及時(shí)處理，做到線上線下閉環(huán)管理，使能效與資產(chǎn)得到最大化。

系統(tǒng)構(gòu)架與特色

樂(lè)伏智能運(yùn)維管理系統(tǒng)的總體架構(gòu)由一個(gè)智能云端管理中心、若干個(gè)現(xiàn)場(chǎng)采集計(jì)量系統(tǒng)組成，各采集計(jì)量系統(tǒng)通過(guò)GPRS／2G／4G等模式上傳云端數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

系統(tǒng)拓?fù)?/p>

系統(tǒng)特色

先進(jìn)性

系統(tǒng)管理平臺(tái)軟件采用符合未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的設(shè)計(jì)方案，在建設(shè)中采用流行的先進(jìn)的成熟的技術(shù)，開(kāi)發(fā)模式和管理方式，總體設(shè)計(jì)參照國(guó)際規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，采用B／S體系結(jié)構(gòu)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式，在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)上采用先進(jìn)的分散式技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)、備份恢復(fù)技術(shù)等。

拓展性

系統(tǒng)建設(shè)完成后具有良好的拓展功能，可以根據(jù)客戶需求做其他功能的延伸及拓展。

開(kāi)放性

作為專業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)，具有良好的開(kāi)放性，符合相關(guān)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以充分保障系統(tǒng)與其他應(yīng)用系統(tǒng)的無(wú)縫集成。

可靠性和穩(wěn)定性

選用技術(shù)成熟，運(yùn)行穩(wěn)定的產(chǎn)品，在設(shè)備選型，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)等各個(gè)方面充分考慮了軟件、硬件的可靠性，并可在非理想條件下工作。

監(jiān)控運(yùn)維系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

樂(lè)伏運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)是建設(shè)符合用戶實(shí)際需求的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)完成了整個(gè)武鄉(xiāng)縣扶貧電站數(shù)據(jù)采集裝置的安裝，實(shí)現(xiàn)從電能表、逆變器等采集數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)至平臺(tái)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與展示的功能。整個(gè)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)的原始采集、數(shù)據(jù)的在線傳輸、數(shù)據(jù)的在線分析診斷等。通過(guò)GPRS導(dǎo)軌采集器、規(guī)約機(jī)的安裝采集逆變器、電表數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)光伏能耗數(shù)據(jù)的采集，在線傳輸；通過(guò)采集氣象站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取當(dāng)?shù)貧v史氣象信息，形成可視化趨勢(shì)，通過(guò)調(diào)節(jié)控制逆變器，確保發(fā)電在可控范圍內(nèi)，保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

1）光伏發(fā)電數(shù)據(jù)的原始采集

光伏發(fā)電數(shù)據(jù)的原始采集是整個(gè)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是整個(gè)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本構(gòu)成元素。

逆變器、電表、氣象站等設(shè)備的數(shù)據(jù)通過(guò)其自帶的通訊接口RS485，采集器通過(guò)設(shè)備協(xié)議獲取當(dāng)前電壓，電流，功率，電量，輻照度等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

新型導(dǎo)軌式外置式采集器

規(guī)約機(jī)（帶協(xié)議轉(zhuǎn)化）

2）數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸是指原始數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)采集器通過(guò)Internet或GPRS等遠(yuǎn)程通訊方式將數(shù)據(jù)包從有離散分布的電站群上傳到云端數(shù)據(jù)中心，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成原始數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的過(guò)程。在該過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集器將定時(shí)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加，形成可擴(kuò)展標(biāo)示語(yǔ)言（XML）格式的數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包中不僅包含需要上傳的數(shù)據(jù)還包括對(duì)應(yīng)的電站設(shè)備信息和采集器信息等。整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)包含設(shè)備與采集器之間通過(guò)RS－485的總線方式，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的手拉手式的連接，最終接入采集器，每路485總線連接設(shè)備的數(shù)量在16只左右；采集器與云端數(shù)據(jù)中心之間通過(guò)移動(dòng)基站網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳傳輸，整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示

3）在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)

用戶權(quán)限范圍內(nèi)的光伏電站地理分布圖，以及各個(gè)電站的總體績(jī)效與通訊概況

?電站的運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)控平臺(tái)通訊狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)展示；

?電站總的當(dāng)日、當(dāng)年及總發(fā)電量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)展示；

?電站裝機(jī)容量、設(shè)備數(shù)量的統(tǒng)計(jì)展示；

? 轉(zhuǎn)換為列表形式，電站各運(yùn)行數(shù)據(jù)的列表統(tǒng)計(jì)與展示；

?用戶的電站監(jiān)控導(dǎo)航，按照用戶的權(quán)限導(dǎo)航至具體的單電站節(jié)點(diǎn)；

單個(gè)電站的績(jī)效統(tǒng)計(jì)，幫助用戶迅速了解電站的運(yùn)行情況

?電站理論與實(shí)時(shí)PR比較與計(jì)算；

? 電站當(dāng)日、當(dāng)年的發(fā)電量的等效滿發(fā)小時(shí)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算；

? 電站總發(fā)電量、總收益的統(tǒng)計(jì)計(jì)算；

? 單電站概況數(shù)據(jù)以及氣象站數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)展示；

?單電站按每小時(shí)、每天、每周、每月、每年的發(fā)電量柱狀圖與輻照曲線展示；

單個(gè)電站逆變器狀態(tài)的展示與統(tǒng)計(jì)，是單電站監(jiān)控最常用的功能

? 逆變器分狀態(tài)統(tǒng)計(jì)，不同顏色區(qū)分不同狀態(tài)；

? 逆變器功率，日發(fā)電量的監(jiān)控；

? 圖元與列表形式，縮放形式，對(duì)應(yīng)不同需求的逆變器監(jiān)控；

? 單逆變器數(shù)據(jù)分組對(duì)比；

單個(gè)逆變器的詳細(xì)數(shù)據(jù)展示與監(jiān)控，幫助用戶定位單個(gè)逆變器的具體問(wèn)題

? 單個(gè)逆變器直流電流、電壓，交流電流、電壓，功率相關(guān)數(shù)據(jù)的監(jiān)控；

? 單個(gè)逆變器觸發(fā)的遙信變位和報(bào)警，如逆變器故障及逆變器的狀態(tài)的變化；

? 單個(gè)逆變器按照小時(shí)、日、月、年進(jìn)行發(fā)電量的展示和計(jì)算；

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