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，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
在全球能源危機和環(huán)境問題日益嚴峻的背景下，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，成為了世界各國重點發(fā)展的新能源領(lǐng)域之一。隨著光伏電站規(guī)模的不斷擴大和技術(shù)的不斷進步，對光伏電站的運行管理提出了更高的要求。光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)作為實現(xiàn)光伏電站智能化管理的重要手段，能夠?qū)崟r監(jiān)測光伏電站的運行狀態(tài)，提高發(fā)電效率，降低運維成本，保障電站的安全穩(wěn)定運行。
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)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層和監(jiān)控管理層組成。現(xiàn)場設(shè)備層包括光伏組件、逆變器、匯流箱等設(shè)備，負責(zé)采集光伏電站的運行數(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，負責(zé)對光伏電站的運行數(shù)據(jù)進行處理、分析和展示。
（二）硬件組成
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數(shù)據(jù)采集終端：安裝在光伏電站的現(xiàn)場設(shè)備上，負責(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)。
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通信設(shè)備：包括以太網(wǎng)交換機、無線通信模塊等，負責(zé)將現(xiàn)場設(shè)備層采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控管理層。
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監(jiān)控服務(wù)器：安裝有監(jiān)控軟件，負責(zé)對光伏電站的運行數(shù)據(jù)進行處理、分析和展示。
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數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：存儲光伏電站的運行數(shù)據(jù)，為監(jiān)控系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。
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操作員工作站：供運維人員進行監(jiān)控和操作，實現(xiàn)對光伏電站的遠程管理。
（三）軟件組成
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數(shù)據(jù)采集軟件：負責(zé)采集現(xiàn)場設(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。
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監(jiān)控軟件：對光伏電站的運行數(shù)據(jù)進行處理、分析和展示，提供實時監(jiān)控、報警管理、報表生成等功能。
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數(shù)據(jù)庫管理軟件：管理光伏電站的運行數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)存儲、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
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實時采集光伏電站的運行數(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)。
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對采集到的數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測，顯示光伏電站的運行狀態(tài)，如發(fā)電功率、日發(fā)電量、累計發(fā)電量等。
（二）報警管理
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設(shè)置報警閾值，當(dāng)光伏電站的運行數(shù)據(jù)超過報警閾值時，系統(tǒng)自動發(fā)出報警信息。
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報警信息包括報警類型、報警時間、報警位置等，方便運維人員及時處理故障。
（三）報表生成與分析
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生成各種報表，如日報表、月報表、年報表等，反映光伏電站的運行情況。
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對光伏電站的運行數(shù)據(jù)進行分析，如發(fā)電效率分析、故障統(tǒng)計分析等，為電站的優(yōu)化運行提供依據(jù)。
（四）遠程控制
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實現(xiàn)對光伏電站的遠程控制，如逆變器的啟停、匯流箱的開關(guān)等。
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遠程控制功能可以提高運維效率，減少現(xiàn)場操作的風(fēng)險。
（五）用戶管理
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對監(jiān)控系統(tǒng)的用戶進行管理，設(shè)置用戶權(quán)限，確保系統(tǒng)的安全運行。
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用戶可以根據(jù)自己的權(quán)限進行監(jiān)控和操作，實現(xiàn)對光伏電站的個性化管理。
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)
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傳感器技術(shù)：采用高精度的傳感器，準確采集光伏電站的運行數(shù)據(jù)。
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通信技術(shù)：選擇合適的通信方式，確保數(shù)據(jù)采集的實時性和可靠性。
（二）數(shù)據(jù)分析技術(shù)
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數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)：對光伏電站的運行數(shù)據(jù)進行挖掘，發(fā)現(xiàn)潛在的問題和規(guī)律。
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機器學(xué)習(xí)技術(shù)：利用機器學(xué)習(xí)算法，對光伏電站的運行數(shù)據(jù)進行分析和預(yù)測，提高發(fā)電效率。
（三）遠程通信技術(shù)
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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。
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無線通信技術(shù)：如 GPRS、4G、5G 等，適用于遠距離的數(shù)據(jù)傳輸。
（四）安全防護技術(shù)
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數(shù)據(jù)加密技術(shù)：對光伏電站的運行數(shù)據(jù)進行加密，確保數(shù)據(jù)的安全性。
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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
通過對光伏電站的運行數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測和分析，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施，提高光伏電站的發(fā)電效率。
（二）降低運維成本
實現(xiàn)對光伏電站的遠程監(jiān)控和管理，減少現(xiàn)場運維人員的工作量，降低運維成本。
（三）保障電站安全
通過報警管理和遠程控制功能，及時處理故障，保障光伏電站的安全穩(wěn)定運行。
（四）促進智能電網(wǎng)發(fā)展
光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)可以與智能電網(wǎng)進行通信，實現(xiàn)光伏電站的智能化接入和調(diào)度，促進智能電網(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)電壓等級可根據(jù)各并網(wǎng)點裝機容量進行初步選擇，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)電壓等級應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)條件，通過技術(shù)經(jīng)濟比選論證確定。若高低兩級電壓均具備接入條件，優(yōu)先采用低電壓等級接入。
AcrelCloud-1200分布式光伏運維云平臺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，實時發(fā)電功率顯示,統(tǒng)計所有光伏電站日、月、年發(fā)電量
計算標準煤節(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)計當(dāng)前光伏電站日、月、年發(fā)電量,攝像頭實時監(jiān)測
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
統(tǒng)計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表導(dǎo)出功能。
5、逆變器發(fā)電統(tǒng)計
統(tǒng)計當(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。便于用戶進行整體分析。
配置方案
在碳中和方案的可選項中，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、防逆流檢測裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測、直流計量、智能網(wǎng)關(guān)、分布式光伏運維云平臺等解決方案。
七、結(jié)論
光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)作為實現(xiàn)光伏電站智能化管理的重要手段，具有重要的應(yīng)用價值。通過合理的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計、功能模塊開發(fā)和關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用，可以實現(xiàn)對光伏電站的實時監(jiān)測、報警管理、報表生成、遠程控制等功能，提高光伏電站的發(fā)電效率，降低運維成本，保障電站的安全穩(wěn)定運行。隨著技術(shù)的不斷進步和應(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。
作者簡介
張繼冬，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司
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