安科瑞 陳聰

摘要：針對(duì)分布式光伏電站存在運(yùn)維管理難度大、運(yùn)維成本高的問(wèn)題，亟需通過(guò)信息化方式支持分布式光伏電站的運(yùn)維工作，通過(guò)對(duì)此類(lèi)光伏電站進(jìn)行統(tǒng)一運(yùn)行監(jiān)控、調(diào)度指揮及數(shù)據(jù)管理，盡可能實(shí)現(xiàn)其全天候少人值守甚至是無(wú)人值守，并實(shí)時(shí)掌握光伏電站中各類(lèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，保障設(shè)備安全，從而提高光伏電站運(yùn)行的遠(yuǎn)程監(jiān)控能力。針對(duì)分布式光伏電站傳統(tǒng)運(yùn)維方式中存在的不足進(jìn)行了分析，并從4個(gè)方面分析了分布式光伏電站信息化運(yùn)維方式。分析結(jié)果顯示：通過(guò)合理而有效的光伏電站信息化運(yùn)維方式，不僅能大幅縮短分布式光伏電站的巡檢時(shí)間，精*判斷和消除設(shè)備故障，而且可以較好地保證光伏電站的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行和發(fā)電效益的*大化。

關(guān)鍵詞：分布式光伏電站；信息化運(yùn)維；遠(yuǎn)程監(jiān)控；趨勢(shì)

0引言

光伏發(fā)電作為可再生能源利用方式，是中國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳"目標(biāo)的重要一環(huán)。光伏電站主要分為集中式光伏電站和分布式光伏電站兩種類(lèi)型。其中，集中式光伏電站主要分布在平原、山地、荒漠等區(qū)域，具有投資高、建設(shè)周期長(zhǎng)、占地面積大等特點(diǎn)；而分布式光伏電站一般分布在廠房或居民住宅屋頂?shù)葏^(qū)域，具有投資成本低、建設(shè)周期短、占地面積小、政策支持力度大等優(yōu)點(diǎn)，得到了較快發(fā)展。*家能源局公布數(shù)據(jù)顯示，2023年上半年中國(guó)光伏發(fā)電新增并網(wǎng)裝機(jī)容量為78.423GW，其中，分布式光伏發(fā)電為40.963GW，占比超過(guò)52.23%；截至2023年6月底，光伏發(fā)電累計(jì)并網(wǎng)裝機(jī)容量為470.002GW，其中，分布式光伏發(fā)電為198.228GW，占比為42.18%。

盡管分布式光伏電站在投資成本、建設(shè)周期及占地面積方面具有優(yōu)勢(shì)，但由于其建設(shè)點(diǎn)眾多且地理位置分散，會(huì)給運(yùn)維工作造成諸多不便。光伏電站的運(yùn)維方式是影響其正常運(yùn)行和發(fā)電效率的重要因素之一。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)地調(diào)研結(jié)果，大部分分布式光伏電站都存在后臺(tái)監(jiān)控混亂、運(yùn)維成本過(guò)高、運(yùn)維人員缺乏專(zhuān)業(yè)技能等問(wèn)題。2021年，工業(yè)和信息化部等5部委聯(lián)合印發(fā)《智能光伏產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2021—2025年)》(工信部聯(lián)電子[2021]226號(hào))，提出促進(jìn)5G通信、人工智能、先*計(jì)算、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)和光伏產(chǎn)業(yè)的融合與創(chuàng)新，加速提升光伏產(chǎn)業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的智能化水平，增強(qiáng)智能產(chǎn)品及系統(tǒng)解決方案的供應(yīng)能力等要求，促進(jìn)國(guó)內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)持續(xù)向全球價(jià)值鏈中*端邁進(jìn)的步伐。因此，為了提高分布式光伏電站的運(yùn)維管理能力，保證光伏電站能夠有效且高質(zhì)量的發(fā)電，迫切需要引入智能*效的信息化運(yùn)維方式。本文針對(duì)分布式光伏電站傳統(tǒng)運(yùn)維方式中存在的不足

進(jìn)行分析，并從4個(gè)方面分析分布式光伏電站信息化運(yùn)維方式。

1分布式光伏電站傳統(tǒng)運(yùn)維方式中的不足

分布式光伏電站傳統(tǒng)運(yùn)維方式中存在諸多不足，包括運(yùn)維人員技能不足、運(yùn)維人員安全防范意識(shí)差、運(yùn)維成本過(guò)高、運(yùn)維過(guò)程存在安全隱患、故障預(yù)警不及時(shí)、故障處理不及時(shí)等。

1.1運(yùn)維人員技能不足

為了節(jié)省分布式光伏電站運(yùn)維方面的開(kāi)支，通常運(yùn)維方會(huì)降低運(yùn)維人員聘用成本，導(dǎo)致聘用的運(yùn)維人員缺乏專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，不能很好地處理光伏電站設(shè)備出現(xiàn)的各種異常問(wèn)題，使光伏電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行無(wú)法得到有效保障，從而影響了分布式光伏電站的整體效益。

1.2運(yùn)維人員安全防范意識(shí)差

分布式光伏電站建設(shè)完成后，其運(yùn)行期間可能會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，當(dāng)運(yùn)維人員缺乏安全防范意識(shí)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)因電弧、熱斑、線路年久受損、設(shè)備未定期檢修等帶來(lái)的安全隱患，這不僅會(huì)嚴(yán)重影響光伏電站的發(fā)電效率，也容易引起火災(zāi)，造成財(cái)產(chǎn)損失。

1.3運(yùn)維成本過(guò)高

分布式光伏電站的運(yùn)維會(huì)涉及一系列支出，包括運(yùn)維人員的雇傭與培訓(xùn)費(fèi)、設(shè)備維修費(fèi)、運(yùn)維設(shè)備購(gòu)買(mǎi)費(fèi)等。以光伏組件為例，目前市面上針對(duì)光伏組件的運(yùn)維產(chǎn)品很多，比如：光伏組串級(jí)運(yùn)維設(shè)備及光伏組件級(jí)運(yùn)維設(shè)備。光伏組串級(jí)運(yùn)維設(shè)備是當(dāng)某個(gè)光伏組串中的光伏組件運(yùn)行異常時(shí)，該設(shè)備會(huì)切斷整個(gè)光伏組串的線路，避免故障發(fā)生或蔓延；而光伏組件級(jí)運(yùn)維設(shè)備是當(dāng)某塊光伏組件運(yùn)行異常時(shí)，該設(shè)備會(huì)切斷該光伏組件的運(yùn)行，同時(shí)不影響其他光伏組件的正常發(fā)電。針對(duì)兩種運(yùn)維設(shè)備，雖然光伏組件級(jí)運(yùn)維設(shè)備的運(yùn)維效果明顯優(yōu)于光伏組串級(jí)運(yùn)維設(shè)備，但從當(dāng)前市場(chǎng)調(diào)研結(jié)果來(lái)看，此類(lèi)運(yùn)維設(shè)備需要在每塊光伏組件上安裝監(jiān)測(cè)關(guān)斷裝置，會(huì)大幅提高運(yùn)維成本。

1.4運(yùn)維過(guò)程存在安全隱患

大多數(shù)分布式光伏電站都建在廠房或居民住宅屋頂，距離地面高度在3～30m之間，因此，光伏電站的日常運(yùn)維難度較大，常需要借助爬梯等工具攀爬。但很多分布式光伏電站用的爬梯無(wú)任何安全措施，且爬梯也容易出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，運(yùn)維人員很容易發(fā)生安全事故。此外，屋頂之類(lèi)的位置較為寬闊，無(wú)遮擋物，運(yùn)維人員在高溫天氣下工作很容易中暑，導(dǎo)致身體不適；并且有的屋頂周?chē)鸁o(wú)防護(hù)措施，運(yùn)維人員中暑后很容易從屋頂?shù)?，造成人身傷害?/span>

1.5故障預(yù)警不及時(shí)

目前，大部分分布式光伏電站還未根據(jù)運(yùn)維需求定制運(yùn)維監(jiān)管平臺(tái)，而是直接使用各逆變器廠家免費(fèi)提供的監(jiān)控平臺(tái)，運(yùn)維人員和管理人員可以通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理平臺(tái)的網(wǎng)頁(yè)端或手機(jī)應(yīng)用軟件(APP)端對(duì)光伏電站進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。但當(dāng)光伏電站內(nèi)的設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，此類(lèi)監(jiān)控管理平臺(tái)無(wú)法主動(dòng)且及時(shí)地推送故障信息，運(yùn)維人員只能通過(guò)主動(dòng)查看后臺(tái)監(jiān)控頁(yè)面來(lái)發(fā)現(xiàn)故障，導(dǎo)致運(yùn)維效率不高，長(zhǎng)此以往，光伏電站的經(jīng)濟(jì)效益將會(huì)大幅降低。

1.6故障處理不及時(shí)

由于分布式光伏電站的建設(shè)區(qū)域較為分散，且為了節(jié)省運(yùn)維成本，很多光伏電站不會(huì)提供專(zhuān)人值守，導(dǎo)致在遠(yuǎn)程監(jiān)控管理模式下，光伏電站設(shè)備的異常預(yù)警等情況無(wú)法得到及時(shí)解決。

2分布式光伏電站運(yùn)維管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與技術(shù)實(shí)現(xiàn)

吳鳴寰等指出，傳統(tǒng)的粗放式運(yùn)維方式很難實(shí)現(xiàn)光伏電站的降本增效，而精細(xì)化的運(yùn)維工作有助于光伏電站長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。通過(guò)采用信息化運(yùn)維方式可實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式光伏電站各類(lèi)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、智能告警、統(tǒng)計(jì)分析、遠(yuǎn)程升級(jí)控制等，不僅可以查看每臺(tái)設(shè)備的位置，還可以獲取每臺(tái)設(shè)備的實(shí)時(shí)發(fā)電數(shù)據(jù)等信息，從而輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電站內(nèi)每臺(tái)設(shè)備的實(shí)時(shí)管理。當(dāng)光伏組件出現(xiàn)故障時(shí)，可以通過(guò)“問(wèn)題組件"模塊實(shí)現(xiàn)此光伏組件的快速、*準(zhǔn)定位，甚至可以遠(yuǎn)程診董亞蘭：分布式光伏電站信息化運(yùn)維的趨勢(shì)分析2024年斷故障類(lèi)型，無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維，實(shí)現(xiàn)信息化極簡(jiǎn)運(yùn)維。近幾年，國(guó)內(nèi)光伏電站信息化運(yùn)維有了很大發(fā)展，很多公司致力于智能光伏電站的研究，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)研發(fā)信息化運(yùn)維平臺(tái)。由此可知，智能化運(yùn)維是分布式光伏電站精細(xì)化運(yùn)行的利器，更是提高分布式光伏電站發(fā)電效率的重要手段。下文分別從建筑信息模型(BIM)、大數(shù)據(jù)分析、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、硬件的智能化這4個(gè)方面分析分布式光伏電站的信息化運(yùn)維方式。

2.1BIM

BIM是一個(gè)信息管理框架，旨在通過(guò)使用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)更好地實(shí)現(xiàn)建筑物在設(shè)計(jì)、施工、

運(yùn)營(yíng)和維護(hù)等方面的信息集成，各種信息始終整合于1個(gè)3D模型信息數(shù)據(jù)庫(kù)中，各方人員可以基于BIM方法進(jìn)行協(xié)同工作，可有效提高工作效率。

隨著分布式光伏電站數(shù)量及規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)此類(lèi)光伏電站實(shí)施BIM方法的需求也在不斷增長(zhǎng)，在光伏電站全生命周期內(nèi)實(shí)施BIM方法可以使光伏電站*大限度地發(fā)揮其效益。

光伏電站運(yùn)維過(guò)程中常出現(xiàn)在交接運(yùn)維任務(wù)時(shí)運(yùn)維團(tuán)隊(duì)發(fā)生信息丟失的情況，而B(niǎo)IM方法可以通過(guò)集中存儲(chǔ)所有數(shù)據(jù)來(lái)彌合這種信息丟失，從而保證光伏電站數(shù)據(jù)的完整性。此外，BIM方法可以動(dòng)態(tài)方式跟蹤單個(gè)光伏組件，并記錄其歷史數(shù)據(jù)，這有利于監(jiān)控整個(gè)光伏電站和優(yōu)化光伏電站的整體性能。此外，BIM方法作為一個(gè)理想的數(shù)據(jù)庫(kù)，可獲得與光伏組件相關(guān)的故障信息，這有助于降低光伏電站運(yùn)行過(guò)程中的不確定性和風(fēng)險(xiǎn)，提高其發(fā)電性能預(yù)測(cè)性，從而提高其電網(wǎng)友好性。

傳統(tǒng)的運(yùn)維方式是在未*全了解光伏組件故障根本原因的情況下簡(jiǎn)單地將其更換，僅是因?yàn)榕c該光伏組件相關(guān)的信息丟失了。而B(niǎo)IM方法可以幫助識(shí)別每個(gè)光伏組件，并記錄其相關(guān)數(shù)據(jù)，有效避免了上述情況的出現(xiàn)。

光伏電站運(yùn)行周期結(jié)束后，涉及光伏組件的的拆除和處置問(wèn)題，對(duì)于性能仍較好的光伏組件，可以繼續(xù)再應(yīng)用于其他光伏電站，而B(niǎo)IM方法可以在新應(yīng)用環(huán)境中跟蹤這類(lèi)光伏組件的所有信息，并可與之前的信息進(jìn)行對(duì)比，有助于進(jìn)行光伏電站性能對(duì)比。

2020年，7MW屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目在天津中環(huán)新能源會(huì)展*心落地，該項(xiàng)目在施工階段使用了BIM方法，對(duì)各個(gè)施工步驟進(jìn)行整體把控；在項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)管理階段，將光伏設(shè)備運(yùn)行參數(shù)傳輸至智能化平臺(tái)，通過(guò)智能平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于各模塊的智能化監(jiān)控與運(yùn)維。

然而，在使用BIM方法時(shí)有個(gè)問(wèn)題需要注意,由于光伏組件的初始性能參數(shù)和光伏電站的電氣連接方式等信息只能從原始文檔獲取，會(huì)不可避免地涉及手動(dòng)處理，無(wú)法通過(guò)BIM方法直接獲取。這就需要先確定逆變器、變壓器和電纜溝槽的穿線模式和位置，然后將光伏電站的電氣設(shè)計(jì)添加到BIM中。

2.2大數(shù)據(jù)分析

在光伏電站運(yùn)維過(guò)程中需要管理人員主動(dòng)進(jìn)行資源的管理和數(shù)據(jù)的采集與分析。

合理的光伏電站運(yùn)維方式在很大程度上取決于運(yùn)維承包商獲取的內(nèi)部和外部信息。內(nèi)部信息主要為光伏電站元數(shù)據(jù)，比如：光伏組件、逆變器、變壓器等設(shè)備的數(shù)量、規(guī)格，光伏組件的安裝傾角、方位角、功率、電流、電壓，以及太陽(yáng)輻照度、環(huán)境溫度、風(fēng)速和風(fēng)向等信息。外部信息包括工廠布局的2D/3D圖紙、光伏電站發(fā)電量預(yù)測(cè)值、紅外熱圖像、電致發(fā)光(EL)圖像等。

通過(guò)收集所有可用的信息，運(yùn)維承包商才能更好地生成需進(jìn)行的服務(wù)項(xiàng)目，創(chuàng)建一個(gè)“動(dòng)態(tài)"維護(hù)計(jì)劃，其中包括糾正和預(yù)防性維護(hù)。

光伏電站運(yùn)行期間，從光伏組件到逆變器再到并網(wǎng)側(cè)電表，都會(huì)生成大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)需實(shí)時(shí)提供給監(jiān)控系統(tǒng)。若無(wú)及時(shí)處理和評(píng)估這些數(shù)據(jù)的方式，光伏電站管理者和運(yùn)維承包商將無(wú)法利用隱藏在這些數(shù)據(jù)中的信息，這些數(shù)據(jù)將失去價(jià)值。

在支持光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，大數(shù)據(jù)分析具有巨大的優(yōu)勢(shì)。運(yùn)維承包商可以通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)研究來(lái)獲取相關(guān)信息，這些數(shù)據(jù)信息經(jīng)處理后可應(yīng)用于提高光伏組件的發(fā)電效率，改善光伏電站的發(fā)電性能等方面。

對(duì)于分布式光伏電站而言，其架構(gòu)包括光伏組件、逆變器、匯流箱、感知設(shè)備、傳感器等多種設(shè)備，維護(hù)復(fù)雜和耗時(shí)，因此，運(yùn)維承包商可以通過(guò)評(píng)估歷史數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)算法進(jìn)行預(yù)防性和預(yù)測(cè)性維護(hù)來(lái)減少光伏電站停機(jī)時(shí)間。

此外，分布式光伏電站安全態(tài)勢(shì)感知的前提是安全大數(shù)據(jù)，其可對(duì)光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、特征提取等，然后應(yīng)用一系列態(tài)勢(shì)評(píng)估算法生成光伏電站的整體態(tài)勢(shì)，應(yīng)用態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)算法預(yù)測(cè)態(tài)勢(shì)的發(fā)展?fàn)顩r，并使用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，將態(tài)勢(shì)狀況和預(yù)測(cè)情況展示給光伏電站運(yùn)維人員，方便運(yùn)維人員直觀、便捷地了解光伏電站當(dāng)前的狀態(tài)及可能存在的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于對(duì)光伏電站設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)控，以及故障的預(yù)警、報(bào)警和診斷?？梢詫⒈O(jiān)測(cè)系統(tǒng)獲取的光伏電站運(yùn)行數(shù)據(jù)與光伏電站的期望值進(jìn)行比較，并向光伏電站管理者提供相關(guān)報(bào)告，報(bào)告內(nèi)容包括光伏電站性能、關(guān)鍵性能指標(biāo)、存在的問(wèn)題、發(fā)生過(guò)的預(yù)警及所執(zhí)行的維護(hù)服務(wù)等。

2.4硬件的智能化

從光伏電站運(yùn)維效果來(lái)看，光伏電站信息化運(yùn)維是發(fā)展趨勢(shì)，可通過(guò)采用各種智能化設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)分布式光伏電站的信息化運(yùn)維，比如：采用跟蹤式光伏支架、光伏組件自動(dòng)化清潔設(shè)備、光伏電站巡視工具等。

跟蹤式光伏支架可以根據(jù)太陽(yáng)角度旋轉(zhuǎn)光伏組件來(lái)實(shí)現(xiàn)光伏組件對(duì)太陽(yáng)光的跟蹤，從而保持光伏組件運(yùn)行期間的*大發(fā)電效率。光伏組件自動(dòng)化清潔設(shè)備可以節(jié)省人力成本，實(shí)現(xiàn)對(duì)灰塵、鳥(niǎo)糞、樹(shù)葉等污染物的自主清理，通過(guò)定期清潔，一方面可以使光伏組件發(fā)電量達(dá)到*優(yōu)，另一方面可以防止異物遮擋光伏組件引起的熱斑效應(yīng)的發(fā)生，防范安全隱患。光伏電站巡視工具，比如：無(wú)人機(jī)，通過(guò)分析無(wú)人機(jī)抓取的高分辨率圖像，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)光伏組件隱裂、熱斑等影響光伏電站安全性的情況。

2.5小結(jié)

綜上可知，通過(guò)上述合理而有效的光伏電站信息化運(yùn)維方式，不僅能大幅縮短分布式光伏電站的巡檢時(shí)間，準(zhǔn)確判斷和消除設(shè)備故障，而且可以較好地保證光伏電站的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行和發(fā)電效益的*大化。

3Acrel-2000MG充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)

3.1平臺(tái)概述

Acrel-2000MG微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，是我司根據(jù)新型電力系統(tǒng)下微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的要求，總結(jié)國(guó)內(nèi)外的研究和生產(chǎn)的先*經(jīng)驗(yàn)，專(zhuān)門(mén)研制出的企業(yè)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)滿足光伏系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及充電站的接入，*進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析，直接監(jiān)視光伏、風(fēng)能、儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電站運(yùn)行狀態(tài)及健康狀況，是一個(gè)集監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理為一體的管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)在安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)上以經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行為目標(biāo)，促進(jìn)可再生能源應(yīng)用，提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)；有效實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)的需求管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷，提高電力設(shè)備運(yùn)行效率、降低供電成本。為企業(yè)微電網(wǎng)能量管理提供安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了全新的解決方案。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，整個(gè)能量管理系統(tǒng)在物理上分為三個(gè)層：設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和站控層。站級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及TCP/IP通信協(xié)議，物理媒介可以為光纖、網(wǎng)線、屏蔽雙絞線等。系統(tǒng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

3.2平臺(tái)適用場(chǎng)合

系統(tǒng)可應(yīng)用于城市、高速公路、工業(yè)園區(qū)、工商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、智能建筑、海島、無(wú)電地區(qū)可再生能源系統(tǒng)監(jiān)控和能量管理需求。

3.3系統(tǒng)架構(gòu)

本平臺(tái)采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即站控層、網(wǎng)絡(luò)層和設(shè)備層，詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下：

圖1典型微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組網(wǎng)方式

4充電站微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)解決方案

4.1實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)人機(jī)界面友好，應(yīng)能夠以系統(tǒng)一次電氣圖的形式直觀顯示各電氣回路的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電站等各回路電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息，動(dòng)態(tài)監(jiān)視各回路斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等合、分閘狀態(tài)及有關(guān)故障、告警等信號(hào)。其中，各子系統(tǒng)回路電參量主要有：相電壓、線電壓、三相電流、有功/無(wú)功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、有功/無(wú)功電度、頻率和正向有功電能累計(jì)值；狀態(tài)參數(shù)主要有：開(kāi)關(guān)狀態(tài)、斷路器故障脫扣告警等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)電管理，使管理人員實(shí)時(shí)掌握發(fā)電單元的出力信息、收益信息、儲(chǔ)能荷電狀態(tài)及發(fā)電單元與儲(chǔ)能單元運(yùn)行功率設(shè)置等。

系統(tǒng)應(yīng)可以對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行狀態(tài)管理，能夠根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)的荷電狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)告警，并支持定期的電池維護(hù)。

微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)界面包括系統(tǒng)主界面，包含微電網(wǎng)光伏、風(fēng)電、儲(chǔ)能、充電站及總體負(fù)荷組成情況，包括收益信息、天氣信息、節(jié)能減排信息、功率信息、電量信息、電壓電流情況等。根據(jù)不同的需求，也可將充電，儲(chǔ)能及光伏系統(tǒng)信息進(jìn)行顯示。

圖1系統(tǒng)主界面

子界面主要包括系統(tǒng)主接線圖、光伏信息、風(fēng)電信息、儲(chǔ)能信息、充電站信息、通訊狀況及一些統(tǒng)計(jì)列表等。

4.1.1光伏界面

圖2光伏系統(tǒng)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)光伏系統(tǒng)信息，主要包括逆變器直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、并網(wǎng)柜電力監(jiān)測(cè)及發(fā)電量統(tǒng)計(jì)、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、輻照度/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

4.1.2儲(chǔ)能界面

圖3儲(chǔ)能系統(tǒng)界面

本界面主要用來(lái)展示本系統(tǒng)的儲(chǔ)能裝機(jī)容量、儲(chǔ)能當(dāng)前充放電量、收益、SOC變化曲線以及電量變化曲線。

圖4儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS參數(shù)設(shè)置界面

本界面主要用來(lái)展示對(duì)PCS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括開(kāi)關(guān)機(jī)、運(yùn)行模式、功率設(shè)定以及電壓、電流的限值。

圖5儲(chǔ)能系統(tǒng)BMS參數(shù)設(shè)置界面

本界面用來(lái)展示對(duì)BMS的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要包括電芯電壓、溫度保護(hù)限值、電池組電壓、電流、溫度限值等。

圖6儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS電網(wǎng)側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)等。

圖7儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS交流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括相電壓、電流、功率、頻率、功率因數(shù)、溫度值等。同時(shí)針對(duì)交流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖8儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS直流側(cè)數(shù)據(jù)，主要包括電壓、電流、功率、電量等。同時(shí)針對(duì)直流側(cè)的異常信息進(jìn)行告警。

圖9儲(chǔ)能系統(tǒng)PCS狀態(tài)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)PCS狀態(tài)信息，主要包括通訊狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)、STS運(yùn)行狀態(tài)及STS故障告警等。

圖10儲(chǔ)能電池狀態(tài)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)BMS狀態(tài)信息，主要包括儲(chǔ)能電池的運(yùn)行狀態(tài)、系統(tǒng)信息、數(shù)據(jù)信息以及告警信息等，同時(shí)展示當(dāng)前儲(chǔ)能電池的SOC信息。

圖11儲(chǔ)能電池簇運(yùn)行數(shù)據(jù)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)電池簇信息，主要包括儲(chǔ)能各模組的電芯電壓與溫度，并展示當(dāng)前電芯的電壓、溫度值及所對(duì)應(yīng)的位置。

4.1.3風(fēng)電界面

圖12風(fēng)電系統(tǒng)界面

本界面用來(lái)展示對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)信息，主要包括逆變控制一體機(jī)直流側(cè)、交流側(cè)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及報(bào)警、逆變器及電站發(fā)電量統(tǒng)計(jì)及分析、電站發(fā)電量年有效利用小時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)、發(fā)電收益統(tǒng)計(jì)、碳減排統(tǒng)計(jì)、風(fēng)速/風(fēng)力/環(huán)境溫濕度監(jiān)測(cè)、發(fā)電功率模擬及效率分析；同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的總功率、電壓電流及各個(gè)逆變器的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。

4.1.4充電站界面

圖13充電站界面

本界面用來(lái)展示對(duì)充電站系統(tǒng)信息，主要包括充電站用電總功率、交直流充電站的功率、電量、電量費(fèi)用，變化曲線、各個(gè)充電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

4.1.5視頻監(jiān)控界面

圖14微電網(wǎng)視頻監(jiān)控界面

本界面主要展示系統(tǒng)所接入的視頻畫(huà)面，且通過(guò)不同的配置，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽、回放、管理與控制等。

4.1.6發(fā)電預(yù)測(cè)

系統(tǒng)應(yīng)可以通過(guò)歷史發(fā)電數(shù)據(jù)、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、未來(lái)天氣預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)分布式發(fā)電進(jìn)行短期、超短期發(fā)電功率預(yù)測(cè)，并展示合格率及誤差分析。根據(jù)功率預(yù)測(cè)可進(jìn)行人工輸入或者自動(dòng)生成發(fā)電計(jì)劃，便于用戶對(duì)該系統(tǒng)新能源發(fā)電的集中管控。

圖15光伏預(yù)測(cè)界面

4.1.7策略配置

系統(tǒng)應(yīng)可以根據(jù)發(fā)電數(shù)據(jù)、儲(chǔ)能系統(tǒng)容量、負(fù)荷需求及分時(shí)電價(jià)信息，進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行模式的設(shè)置及不同控制策略配置。如削峰填谷、周期計(jì)劃、需量控制、防逆流、有序充電、動(dòng)態(tài)擴(kuò)容等。

具體策略根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況（如儲(chǔ)能柜數(shù)量、負(fù)載功率、光伏系統(tǒng)能力等）進(jìn)行接口適配和策略調(diào)整，同時(shí)支持定制化需求。

圖16策略配置界面

4.1.8運(yùn)行報(bào)表

應(yīng)能查詢各子系統(tǒng)、回路或設(shè)備*時(shí)間的運(yùn)行參數(shù)，報(bào)表中顯示電參量信息應(yīng)包括：各相電流、三相電壓、總功率因數(shù)、總有功功率、總無(wú)功功率、正向有功電能、尖峰平谷時(shí)段電量等。

圖17運(yùn)行報(bào)表

4.1.9實(shí)時(shí)報(bào)警

應(yīng)具有實(shí)時(shí)報(bào)警功能，系統(tǒng)能夠?qū)Ω髯酉到y(tǒng)中的逆變器、雙向變流器的啟動(dòng)和關(guān)閉等遙信變位，及設(shè)備內(nèi)部的保護(hù)動(dòng)作或事故跳閘時(shí)應(yīng)能發(fā)出告警，應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示告警事件或跳閘事件，包括保護(hù)事件名稱、保護(hù)動(dòng)作時(shí)刻；并應(yīng)能以彈窗、聲音、短信和電話等形式通知相關(guān)人員。

圖18實(shí)時(shí)告警

4.1.10歷史事件查詢

應(yīng)能夠?qū)b信變位，保護(hù)動(dòng)作、事故跳閘，以及電壓、電流、功率、功率因數(shù)、電芯溫度（鋰離子電池）、壓力（液流電池）、光照、風(fēng)速、氣壓越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯，查詢統(tǒng)計(jì)、事故分析。

圖19歷史事件查詢

4.1.11電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)

應(yīng)可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量包括穩(wěn)態(tài)狀態(tài)和暫態(tài)狀態(tài)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，使管理人員實(shí)時(shí)掌握供電系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除供電不穩(wěn)定因素。

1）在供電系統(tǒng)主界面上應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示各電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)裝置通信狀態(tài)、各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的A/B/C相電壓總畸變率、三相電壓不平衡度*和正序/負(fù)序/零序電壓值、三相電流不平衡度*和正序/負(fù)序/零序電流值；

2）諧波分析功能：系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)時(shí)顯示A/B/C三相電壓總諧波畸變率、A/B/C三相電流總諧波畸變率、奇次諧波電壓總畸變率、奇次諧波電流總畸變率、偶次諧波電壓總畸變率、偶次諧波電流總畸變率；應(yīng)能以柱狀圖展示2-63次諧波電壓含有率、2-63次諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電壓含有率、0.5～63.5次間諧波電流含有率；

3）電壓波動(dòng)與閃變：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相電壓波動(dòng)值、A/B/C三相電壓短閃變值、A/B/C三相電壓長(zhǎng)閃變值；應(yīng)能提供A/B/C三相電壓波動(dòng)曲線、短閃變曲線和長(zhǎng)閃變曲線；應(yīng)能顯示電壓偏差與頻率偏差；

4）功率與電能計(jì)量：系統(tǒng)應(yīng)能顯示A/B/C三相有功功率、無(wú)功功率和視在功率；應(yīng)能顯示三相總有功功率、總無(wú)功功率、總視在功率和總功率因素；應(yīng)能提供有功負(fù)荷曲線，包括日有功負(fù)荷曲線（折線型）和年有功負(fù)荷曲線（折線型）；

5）電壓暫態(tài)監(jiān)測(cè)：在電能質(zhì)量暫態(tài)事件如電壓暫升、電壓暫降、短時(shí)中斷發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)能產(chǎn)生告警，事件能以彈窗、閃爍、聲音、短信、電話等形式通知相關(guān)人員；系統(tǒng)應(yīng)能查看相應(yīng)暫態(tài)事件發(fā)生前后的波形。

6）電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：系統(tǒng)應(yīng)能顯示1min統(tǒng)計(jì)整2h存儲(chǔ)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，包括均值、*值、*值、95%概率值、方均根值。

7）事件記錄查看功能：事件記錄應(yīng)包含事件名稱、狀態(tài)（動(dòng)作或返回）、波形號(hào)、越限值、故障持續(xù)時(shí)間、事件發(fā)生的時(shí)間。

圖20微電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量界面

4.1.12遙控功能

應(yīng)可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控操作。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)管理系統(tǒng)的主界面完成遙控操作，并遵循遙控預(yù)置、遙控返校、遙控執(zhí)行的操作順序，可以及時(shí)執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)或站內(nèi)相應(yīng)的操作命令。

圖21遙控功能

4.1.13曲線查詢

應(yīng)可在曲線查詢界面，可以直接查看各電參量曲線，包括三相電流、三相電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、SOC、SOH、充放電量變化等曲線。

圖22曲線查詢

4.1.14統(tǒng)計(jì)報(bào)表

具備定時(shí)抄表匯總統(tǒng)計(jì)功能，用戶可以自由查詢自系統(tǒng)正常運(yùn)行以來(lái)任意時(shí)間段內(nèi)各配電節(jié)點(diǎn)的發(fā)電、用電、充放電情況，即該節(jié)點(diǎn)進(jìn)線用電量與各分支回路消耗電量的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表。對(duì)微電網(wǎng)與外部系統(tǒng)間電能量交換進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能、收益等分析；具備對(duì)微電網(wǎng)供電可靠性分析，包括年停電時(shí)間、年停電次數(shù)等分析；具備對(duì)并網(wǎng)型微電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行電能質(zhì)量分析。

圖23統(tǒng)計(jì)報(bào)表

4.1.15網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)監(jiān)視接入系統(tǒng)的各設(shè)備的通信狀態(tài)，能夠完整的顯示整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；可在線診斷設(shè)備通信狀態(tài)，發(fā)生網(wǎng)絡(luò)異常時(shí)能自動(dòng)在界面上顯示故障設(shè)備或元件及其故障部位。

圖24微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)浣缑?/span>

本界面主要展示微電網(wǎng)系統(tǒng)拓?fù)?，包括系統(tǒng)的組成內(nèi)容、電網(wǎng)連接方式、斷路器、表計(jì)等信息。

4.1.16通信管理

可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備通信情況進(jìn)行管理、控制、數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)維護(hù)人員可以通過(guò)管理系統(tǒng)的主程序右鍵打開(kāi)通信管理程序，然后選擇通信控制啟動(dòng)所有端口或某個(gè)端口，快速查看某設(shè)備的通信和數(shù)據(jù)情況。通信應(yīng)支持ModbusRTU、ModbusTCP、CDT、IEC60870-5-101、IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、MQTT等通信規(guī)約。

圖25通信管理

4.1.17用戶權(quán)限管理

應(yīng)具備設(shè)置用戶權(quán)限管理功能。通過(guò)用戶權(quán)限管理能夠防止未經(jīng)授權(quán)的操作（如遙控操作，運(yùn)行參數(shù)修改等）?？梢远x不同級(jí)別用戶的登錄名、密碼及操作權(quán)限，為系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、管理提供可靠的安全保障。

圖26用戶權(quán)限

4.1.18故障錄波

應(yīng)可以在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)確地記錄故障前、后過(guò)程的各相關(guān)電氣量的變化情況，通過(guò)對(duì)這些電氣量的分析、比較，對(duì)分析處理事故、判斷保護(hù)是否正確動(dòng)作、提高電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平有著重要作用。其中故障錄波共可記錄16條，每條錄波可觸發(fā)6段錄波，每次錄波可記錄故障前8個(gè)周波、故障后4個(gè)周波波形，總錄波時(shí)間共計(jì)46s。每個(gè)采樣點(diǎn)錄波至少包含12個(gè)模擬量、10個(gè)開(kāi)關(guān)量波形。

圖27故障錄波

4.1.19事故追憶

可以自動(dòng)記錄事故時(shí)刻前后一段時(shí)間的所有實(shí)時(shí)掃描數(shù)據(jù)，包括開(kāi)關(guān)位置、保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)、遙測(cè)量等，形成事故分析的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

用戶可自定義事故追憶的啟動(dòng)事件，當(dāng)每個(gè)事件發(fā)生時(shí)，存儲(chǔ)事故*10個(gè)掃描周期及事故后10個(gè)掃描周期的有關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)。啟動(dòng)事件和監(jiān)視的數(shù)據(jù)點(diǎn)可由用戶隨意修改。

5.硬件及其配套產(chǎn)品

6結(jié)束語(yǔ)

目前，中國(guó)非常重視及支持光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，因此，國(guó)內(nèi)分布式光伏電站裝機(jī)規(guī)模的占比突增；且為了提高分布式光伏電站的整體發(fā)電性能，信息化運(yùn)維已成為此類(lèi)光伏電站運(yùn)維方式的發(fā)展趨勢(shì)。

本文針對(duì)分布式光伏電站傳統(tǒng)運(yùn)維方式中存在的不足進(jìn)行了分析，并從4個(gè)方面分析了分布式光伏電站信息化運(yùn)維方式。分析結(jié)果顯示：通過(guò)合理而有效的光伏電站信息化運(yùn)維方式，不僅能大幅縮短分布式光伏電站的巡檢時(shí)間，準(zhǔn)確判斷和消除設(shè)備故障，而且可以較好地保證光伏電站的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行和發(fā)電效益的*大化。

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