集中式光伏智慧管控系统

一、系统概述

系统采用集团总部侧、省级区域侧和场站侧三级部署,基于能效跟踪和损失分解算法、无人机智能巡检技术、IV曲线和热成像诊断技术、深度学习算法、链式专家库诊断等技术,指导完成对众多发电量损失环节定位,对异常工况进行智能分析与闭环处理,实现对光伏大基地或集群电站海量发电设备的精益化、智能化、无人化运营管理。

系统可自动识别复杂阵列(如山地光伏)的倾角、朝向角参数,精确跟踪组串的能效水平,在短期内发现设备能效低下、频繁短时脱网等异常状态,并根据多维度的能效指标,科学、经济地指导检修、巡视和监视跟踪等工作。

针对光伏设备特有的灰尘、衰减、遮挡、失配、受累等环节进行详细的发电量损失分解,向用户提供光伏 电站全生命周期运行品质的关键信息。结合系统专家经验库诊断模块、IV曲线诊断模块和组件热成像缺陷诊 断模块,全面指导检修人员进行组件级的异常定位排查、现场消缺策略制定,快速解决光伏组串“短板效应” 形成的能效瓶颈和直流侧故障造成的发电量损失等问题,确保电站长期高效发电。

系统可实现对GW级阵列进行远程智能巡视,自动诊断组件面板破碎、电池片热斑、接线盒烧毁等缺陷或故障,显著降低日常巡视的工作量,提升巡视效率和水平。

系统利用智能穿戴、高精度定位、手持终端等边缘计算技术,实时跟踪人员巡视路径,自动记录、匹配巡 视点位和设备编号,确保人工巡视的执行质量,降低缺陷、隐患发展成故障的风险。

系统提供升压站智能分析决策模块,针对站内变电主设备异常的征兆期、缺陷期和故障期特性,提供包 括状态预警、智能诊断、监视跟踪、劣化分析、故障研判及运检决策等数字化分析决策功能,结合机器人智能 巡视子系统,实现升压站智能化运维。

 

 

二、系统架构

 

 

感知层: 包括现场各类各型采集终端、控制终端、代理终端、作业终端,具备强兼容性,高扩展能力和即插即用的特点。

 

网络层: 兼容4G/5G、APN、电力无线专网、光纤、电力线载波等组网方案。广泛覆盖的通信网络是实现物联网的基础设施,解决感知层数据多样化接入。

 

平台层: 采用云计算技术架构,数据方面提供汇聚、治理、存储、访问等能力,业务方面沉淀共性公共服务,支撑应用层共享访问。

 

应用层: 基于平台层共享能力,实现具体业务功能,包括阵列区监控管理、升压站监控管理、生产作业管理,并支撑第三方应用发布。

 

 

 

三、系统特点

系统秉承“组串级能效初筛+组件级定位诊断”的预测性维护理念,做到“能效监测、智能分析、按需运维、闭环纠偏”。

支持组串、汇流箱、逆变器、箱变、升压站各层级的运行能效指标跟踪与低效环节定位。

支持多种类型能效损失的精确分解:组串性能衰减失配、灰尘积雪、阵列间遮挡、异物遮挡、组件温升、组串故障、逆变器故障、逆变器降额、传输损耗、厂用电损耗、电网限电。

支持无人机智能巡检,完成自主路径规划、充电、飞行、数据采集、数据上传、智能识别、报表汇总,对电站内组件进行外观缺陷的分析定位。

基于阵列区云台、热像仪等对无关人员或异物入侵、火灾等进行智能监测,确保阵列区的设备和人员安全。

支持智能终端辅助运维班组进行组件级的缺陷定位、诊断、决策,诊断信息全面涵盖热红外可见光图像检测、现场EL成像检测、直流电弧检测、IV曲线检测。

支持对电站光资源、发电量、能效、分项损失、弃光率、设备故障率、设备缺陷率、消缺完成率等指标进行动态趋势分析,可在不同电站、不同厂家、不同型号设备之间进行多维度对标。

支持对升压站关键设备进行远程智能巡检,基于设备台账、在线监测、带电检测、停电试验、运检记录等数据,对主设备隐患进行主动预警。

基于保护跳闸信息和故障记录等对主设备突发故障提供故障定位、应急决策、试验决策以及检修决策,指导故障隔离和快速处理,缩短停电时间。

支持阵列区、升压站的高清实景地图和接线图模式可视化运维及设备高精度定位。

 

四、系统功能

系统主要包括大屏监控、阵列区监测、升压站监测、储能管理、生产管理、运营统计、告警中心、知识库、设备台账管理九大子系统。

 (1)电站大屏通过GIS地图、图表可视化的方式展示各站点的地理分布及全站的运营统计、设备工况、告警趋势、发电能效等指标,为运维人员全面、快速了解场站运行情况提供直观的关键指标监测依据。

 (2)阵列区监测主要通过设备运行监测、能效诊断与评估、光伏板灰尘管理、设备智能巡检、设备运行指标分析等核心功能,为运维人员提供管理工具,指导运维人员完成阵列区设备缺陷等级划分、故障分类、经济性指标评估等。

 (3)升压站监测包含全景监视、智能巡视、缺陷预警、故障诊断四大功能,运用AIoT、5G、生成式模型、深度学习等技术,实现对升压站设备运行状态的分析评估和运检业务闭环管控。

 (4)储能管理主要通过对电池组的基础运行状态进行监测控制,并基于气体谱测量技术对热失控进行提前预警,基于混合整数规划算法对储能充放电过程进行优化,辅助电网削峰填谷,提升新能源电站的经济性和安全性。

 (5)生产管理包含运维工单管理、电站生产报表、巡检任务制定、电站资产管理、运维绩效管理、两票管理、缺陷管理等业务功能,实现流程精益化、轻量化。

 (6)运营统计实现光伏电站运营数据的统计与对标分析,对电站发电量损失环节进行精细化拆分,对缺陷、故障、隐患设备进行高精度定位,对设备供应商、型号等进行对比分析,并通过专家库给予定制化的优化建议。

 (7)告警中心通过实时告警、历史告警、告警策略自定义等功能,实现对光伏电站设备运行工况的全面监测,将传统人工诊断转变为系统智能告警,有效提升光伏电站设备故障处理效率。

 (8)知识库为运维人员提供了一个运维经验知识沉淀、传承的平台,支持按照故障树和案例转化的方式对电站运维经验进行整理归纳,并根据不同组件、逆变器、跟踪支架等对设备诊断模块进行持续更新升级。

 (9)设备管理运用资源、资产分离理念,实现各类设备类别、位置、资产、状态等管理。

 

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