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摘要：随着光伏电站建设数量的增多，为了对电站数据进行批量化处理，提出了基于云平台的光伏电站运维管理系统，由此，智慧光伏云应用而生。从实际情况来看，智慧光伏云其实就是集团化光伏电站的智能运维、自动管理、大数据挖掘分析、金融化等。
关键词：智慧光伏云；光伏电站运维管理
太阳能作为清洁替代能源，应用越来越广泛。根据系统数据显示，国内伏总安装容量达到约30GW。按照集中开发与分布式利用相结合的原则，太阳能资源丰富发展分布式光伏，因此光伏电站建设数量越来越多，光伏电站种类也呈现多样化发展的趋势，大型荒漠电站、荒山荒地等各种应用不断增多，给光伏电站的集中监控和运维带来了很大挑战。
1、智慧光伏云系统设计
1.1整体架构
智慧光伏云是基于云计算和大数据，利用3G/4G、光纤、宽带等现代化通信手段及智能软/硬件技术，将分布广泛的光伏电站进行数据采集上传，实现跨平台集成化应用的大规模光伏电站运维管理。
智慧光伏云系统通过各类通信协议与接口，对光伏电站数据进行实时采集、处理、存储。根据不同功能数据进行分别储存，形成实时数据库、业务数据库、数据仓库和分布式数据库，合理的架构平台实现电站大数据挖掘、自动化处理流程、数据统计等，应用功能和展示实现光伏电站监控管理、生产运行分析、故障检修。
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1.2 各功能模块及逻辑关系
智慧光伏云系统架构包括数据采集、实时处理、数据存储以及Web服务四大功能模块。各功能模块均采用开放的分布式集群架构设计，能够柔性定制云计算集群。硬件设备主要由Web服务器、负载均衡设备、云服务器、流式计算服务器、离线分析服务器、磁盘陈列、实时数据服务器、交换机、防火墙、客户端工作站、移动终端等设备组成。
数据采集与接口服务和Web网站访问服务均采用负载均衡设备SLB进行处理，实现多台云服务器流量分发，增强系统的扩展能力，通过消除单点故障提升应用系统的可用性。为了保证光伏电站采集数据的实时性，智慧光伏云采用流失计算模式对采集数据进行实时处理分析。
数据实时处理完成后，根据电站不同数据类型采用不同数据服务模式，对于海量的原始测点数据采用结构化数据服务OTS，实现海量数据存储与实时查询，满足海量数据并发访问的要求。对于日、月、年数据统计及业务层面数据利用开放数据处理ODPS进行处理及存储，可对实时性要求不高的PB级别数据完成离线分析，实现光伏电站大数据统计、数据建模、数据挖掘、数据商业智能等应用。对于热点数据的高速访问响应，利用开放缓存服务OCS提供在线缓存服务。
关系型数据库RDS用于提供用户数据、业务统计等数据存储集群服务，实现稳定可靠、可弹性伸缩、多重备份的在线数据量服务。与传统的系统架构相比，集群式分布架构具有扩容性强、海量数据存储、数据高速存储、数据多重备份等优点。
2、智慧光伏云功能
2.1 光伏电站全面掌控
光伏电站装机容量越来越大，为了实现光伏电站的集中管理，运维系统在软件、硬件平台均采用模块化设计与开发，具有良好的扩容能力、方便进行系统升级和更新，可实现100GW+光伏电站的接入，适应今后光伏发展的需求，并提供预第三方系统的数据接口。
光伏系统按照设备层级分为电站级、方阵级、逆变器级、组串以及组件级。光伏电站运维系统监控的设备层级越低，对电站运行信息掌握越全面，越有利于电站运维和发电量的提升，但监测数据量增加，对监控系统的实时性和可靠性要求越大，智慧光伏云可实现组串运行信息监测。
2.2 光伏电站自动化运维
自动化运维平台根据电站设备的实时监测信息，通过电站级、方阵级、逆变器级、组串级的对比分析，快速精准定位故障位置，方便运维人员快速准确修复故障，节约人力、降低发电量损失。
自动化运维平台由故障实时告警系统、故障预案处理系统、故障信息推送系统组成。故障实时告警将光伏电站故障信息及时展示在监控系统，使得运维人员及时发现故障问题。预案处理系统将故障进行分级处理，根据不同等级启动相应的工作流平台，将故障原因、定位信息、维修建议等信息提交给故障信息推送系统。故障信息推送系统根据类型和故障知识库信息给出维修建议，列出维修所需要备品备件和工具，并结合故障位置，通过电话、手机APP等方式发送到相应的维修人员，按成电站故障消除。同时，为了使运维系统更加规范化和标准化，保证人员及设备安全、防止事故发生，运维平台具有操作票与工作票的两票管理制度。
2.3 光伏电站智能诊断优化
光伏电站智能诊断以集中管控端提供的数据为基础，利用系统模型和大数据分析挖掘技术实现，分为预防型诊断系统和增强型诊断系统。预防型诊断系统利用预测性维护数据库、预测性模型、业务规则、决策优化、部署决策模型给出行动措施，并反馈维护报告使系统进行自我学习优化完善。增强型诊断系统发现由电站系统设计或电站设备的原因带来的发电量损失，给出改进建议并反馈给相应人员，指导电站整改或优化下一电站设计。
对比相邻光伏汇流日发电量数据，发现某个汇流箱日常发电量明显低于周边的相邻汇流箱的发电量，分析故障原因可能是灰尘遮挡、早晚遮挡、组件失配等，针对可能的原因进入对应诊断模块，得出最终的原因为灰尘遮挡，给出需要立即运维的建议并启动组件灰尘清洗工作流，运维人员完成清洗后结束工作流平台，诊断系统会再次确认故障是否清除，以确保系统及时完成消除故障。
2.4 光伏电站辅助决策及金融化
从某种程度上说，未来电力可能变成一种双向流动的能量，用户不仅可以从电网公司进行买电，也可以自行进行电力交易。所以，完善的电力交易平台显得更加重要。智慧光伏云独有的电力交易平台从今后光伏行业在能源链领域的发展提供重要的保障。
光伏电站电力交易平台由运维支撑平台和会员中心两部分组成。运维支撑平台根据账户信息和电表数据，形成企业用电账单、尚未电费账单、新能源补贴账单分发至电站的用电企业账户、电网公司账户以及政府账户，并向投资者账户提供发票信息，提醒投资者寄送发票。会员中心为用户提供资金账户查询、账单信息查询等。
另外，智慧光伏云还可以实现碳交易以及电子资产交易，以数据仓库为基础，依托所有电站全时段的智能图表和可定制化的智能报表功能对集团下所有光伏电站量化分级、电站业务协调、电站营收预计、企业计划和预算进行分析，实现资产透明化、数据化，助力光伏电站金融化，辅助投资者进行决策。
3、小结
以上所述，智慧光伏云采用开放商的分布式集群架构设计，解决了光伏电站大规模接入问题，使得用户可对所拥有的光伏电站进行集中管理，实时了解光伏电站的运行情况。
参考文献：
[1]宋诗，钱辰辰.基于云平台的光伏电站运维管理系统设计[J].电器与能效管理技术，2015，（24)：93-97.
[2]陈锟.户商型分布式光伏信息化管理系统的开发与研究[D].湖北大学，2016.
[3]蒋丹.分散式光伏电站的智能信息管理系统的设计与实现[D].北京工业大学，2014.
论文作者:夏荣华1,王平2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/16
标签：电站论文; 光伏论文; 数据论文; 系统论文; 故障论文; 实时论文; 智慧论文; 《基层建设》2018年第2期论文;