关于分布式光伏电站智慧运维体系建设及管控模式的研究探索

关于分布式光伏电站智慧运维体系建设及管控模式的研究探索

王海龙  张学锋

华能铜川照金煤电有限公司  陕西铜川 727100

【摘要】为了解决分布式光伏电站点多、面广，普遍存在安全监管难、集中监控不智能、网络安全防护费用高、隐患发现不及时、运维成本高、统计分析不全面、收益不及预期等问题，通过整合传统火电的各类资源，探索分布式光伏运维管理体系，实现分散区域远程集中监控，就地无人、少人值班的模式，建立区域运维团队，提高管控和经营收益。

【关键词】火电代建；分布式光伏；无人值守；区块链。

一、背景

在“双碳”的大背景下，火电代建、代管新能源项目已成转型发展的必经之路，目前华能铜川照金煤电有限公司代管华能陕西王益、扶风、岐山、三原、澄城等多家新能源项目。为有效解决分布式光伏普遍存在安全监管难、集中监控不智能、网络安全防护费用高、隐患发现不及时、运维成本高、统计分析不全面、收益不及预期等问题，通过整合传统火电的各类资源，探索分布式光伏运维管理体系，实现分散区域远程集中监控，就地无人、少人值班的模式，建立区域运维团队，提高管控和经营收益。

二、运维难点

1、点多面广、运维成本高

各分布式光伏场站相距100-200公里，各场站实行少人值守，平时人员换休、检修、操作均需从其他场站派人值班或协助工作。整县推进分布式光伏项目组件全县分布，布置环境复杂，无检修维护通道，且上下游主体多样，法律、管理、经营风险点多，电力电缆距离长，走线路径庞杂，电量计量点多等造成运维成本高、运维困难。管理人员对场站人员的技能培训、安全教育、安全检查和工作监督等无法及时便利到达、无高效手段，点多面广、运维成本高。

以1万容量的华星光伏电站为例，安装18442块540W单面单玻组件，沿屋顶±5°满铺安装，易积灰，下雨后易形成积灰带，日常清洗维护工作量大。厂房屋顶排放口排放带有油污的金属碎屑，粘存在光伏组件表面，严重影响发电功率；因屋顶可利用面积有限，光伏板采用集中铺设，未设置检修通道，运维不便，导致组件清洗困难、设备拆装不便，踩踏组件造成破碎或者隐裂等。若采用传统运营模式，盈利能力会因人工、安全、维修等管理成本高企而减弱，难以实现专业化运维。

2、高压并网、信息安全通道维护费用高

按照相关技术标准，10kV及以上电压等级并网时，应配置阳光云、调度数据网、通讯系统、光功率预测、AGC、保信子站、网络安全检测、消防、视频监控等系统，并接入集控中心，不仅设备投入费用高，而且每年的通道租赁、等保测评等费用较高，尤其是电能量数据信息，因无法实现数据分区隔离，每日需人工抄录,计算，导致值班员工作量增加，且无法实现无人值守的目标。

3、日常巡视难以全覆盖，深层次隐患难以发现

一般采用1人值班、远程集中监控的模式，难以有效落实地调多人值守的要求，1人值守外出巡检时也无法及时发现、快速解除故障报警。因为分布式光伏电站光伏组件数量往往几万到几十万，且分布分散、布置环境复杂，因值班人员少，无法巡检全覆盖，深层次的隐患难以发现，运维安全风险较大。

三、对策研究

1、全面纳入火电厂安全生产管理体系。

将所有分布式光伏电站的运维纳入铜川煤电公司的生产管理体系，采用“新能源运维办公室（挂靠生管部）+检修部+运行部+严家风电场（集中站点）+光伏电站”的模式，错峰动态配置、共享人员、工具、备件、应急储备等资源。新能源运维办全面负责各分布式光伏电站的生产管理、设备管理、指标管理、资本性支出、科技管理等工作，风电场运行值负责分布式光伏的辅助监盘，主要是白天通过集团智慧运维平台监控，是否有无超过1小时仍无人处理的告警等，各光伏电站只负责设备维护、定期检查和定期切换试验等工作，检修部负责定期检修、消除重大紧急缺陷等工作，各光伏区域运维负责人，统筹做好场站的运维工作及运维外包场站的现场管理和协调工作。

2、融合创新技术建设分布式光伏远程监控管理平台。

2.1应用区块链技术，建立互信机制，提升管理效率。

区块链是一种能在整个业务网络上共享的分布式账本，具有“去中心化、公开透明、双方匿名，不可窜改、信息可追溯”等优势，而分布式光伏管理云平台的建设应具有“数据透明、不可窜改、长期存储、信息共享”等特点，电站数据永久记录在有顺序的、不可窜改的账本区块中，能在无第三方监督的状态下，通过自身分布式节点进行数据存储和交流，保障电站数据的安全性、透明性和不可窜改性，实现信息传输过程的数据共享与集约化管理，为互联网+、分析平台提供可信、可查、可用的数据支撑，基于区块链技术可以有效解决传统发、售电运营模式存在管理成本高、盗电漏电、信息无法实时共享和反馈等问题。

2.2通过华能新能源智慧运维系统、萤石云视频等平台，实现远程集中监控。

在新能源风电场及火电集控室，增设新能源场站监控后台，分别安装一台内网主机、一台外网主机。其中内网主机通过账号直接访问华能新能源智慧运维中心监控画面，及时监视掌握设备状态，解决光伏电站监盘问题。

汉德车桥（华星光伏电站）分布式光伏智慧运维中心监视画面

新增外网主机通过账号访问萤石云视频等平台，对各电站所有设备进行全景视频监控、实时集中监测所有发电单元。对关键电气画面进行非接触式重点监控，解决不能跨区互联的难题，如下图。采用远程图像识别技术（规划中），自动捕捉电量、异常报警信息，并第一时间推送报警。采用非接触式红外功能采集电能表数据，实现上网电量数据的采集，与逆变器电量数据核对，自动计算发电量、场用电量、上网电量等功能，并实现数据核查功能，解决人员就地抄表的难题，实现无人值班的目标。

3、分布式光伏项目设计时，应从无人值守、少人维护的角度出发设计。

为了实现无人值守、少人维护的目标，首先要在设计阶段做好软硬件设计。利用5G网络，实现远方监控、自动报警灭火、自动抄表、无人机遥控巡检等功能。为了降低光伏板日常清洗维护，要求光伏板安装角度至少大于10°，并安装自动清灰器或无边框光伏组件，同时光伏组件的安装位置要远离附近空气污染物。

4、采取有效运维措施，解决现场运维难题。

4.1运用光伏运维保护垫，搭建便捷巡查通道

经多次实践，自行设计加工定制了简易木质作业架及硬质20厘米厚度的防滑绝缘作业保护垫，防滑作业垫携带轻

便，可任意搭设便携检修通道，可实现工器具的定制摆放，实现标准化作业，解决了铺设面积与检修、冲洗通道不能兼顾的难题，避免了组件踩踏后漏电、滑倒等导致的人身安全隐患，避免了组件因作业导致的隐裂、破碎等问题。

4.2安装自动清灰器，解决光伏板积灰带问题

经多次实践，采用了带防堵孔的铝制自动清灰器，利用虹吸原理自动排出污水，有效防止了积灰带的形成，每年提升发电量3%－10%，彻底解决了平铺组件带来的不利影响。

4.3应用专用清洗剂，解决了铁锈污染难题

屋顶排放口常年对外排放带有油污的金属碎屑，尤其是临近排气口的组件单元表面堆积大量的金属碎屑，这些金属碎屑吸附空气中的水分氧化成三氧化二铁，很能用水清洗掉。若采用强酸/碱来清除这些铁锈，会对光伏玻璃、边框以及密封材料构成损坏。经探索使用RDS光伏组件清洁剂，PH值2~3，为酸性，通过络合作用将锈蚀从表面剥离，因不含盐酸、硫酸及硝酸等强酸成分，除锈后直接冲洗排出，有效解决了铁锈污染难题。

4.4应用先进运维工具，实现隐患排查全覆盖。

利用无人机配置红外巡视、发电单元整体红外温度测试，伸缩杆式移动摄像头、便携式组件EL检测等运维工具，深入背板排查隐患，实现日巡视全覆盖。其中高精度红外热成像相机，能通过检测光伏组件表面温差，分析是否存在隐患，并将问题点精准定位出来，方便运维团队排除故障；伸缩杆式移动摄像头用于解决满铺的组件背板无法查看的问题，采用红外摄像头，深入背板检查接头温度、查看实际的隐患情况；利用固定水管道冲洗、可调压水枪、电动滚轮拖把、升降式消防车等工具，提高组件水清洗效率和清洁度。

四、实施效果

1、经营效益。通过分布式光伏集约化管理体系建设，解决了屋顶式光伏建设、运维期相互制约的各类问题，经过一系列管理措施的实施，大幅改进了不利因素，提升了15%-20%的发电量，提高了5%的结算电价，降低了运维成本50%。

2、管理效益。通过整合传统火电的各类资源，纳入统一的集约化管理体系，实现远程安全监控，全面压缩人工、工器具、材料等管理成本，降低了分布式光伏的建设周期和成本，体现了管理出效益。

3、生态、社会效益。自光伏运维管理体系应用以来，提升了可再生能源的利用率，在用电尖峰期间，自发自用，减轻了对电网的冲击，为当地企业已累计节约电费140多万元，达到了企业节能减排、降本增效的目的，为实现双碳目标做出了积极贡献。推动可再生能源发展与生态文明建设、新型城镇化、乡村振兴等深度融合，通过“整县推进屋顶分布式光伏开发”等方式推动光伏在城镇、乡村的落地，将带来产业发展与乡村振兴的“共赢”。

五、参考文献

[1]付新春，静国梁，光伏发电系统的运行与维护[M].北京:北京大学出版社，2015。 [2]木联能运维团队.光伏电站运维手册[Z].北京:北京木联能软件股份有限公司，2016。

[3]袁芬.光伏电站的施工与维护[M].北京:机械工业出版社，2016。

作者简介：

1.王海龙（1978-），男 ，陕西咸阳，本科，华能铜川照金煤电有限公司；

2.张学锋（1982-），男 ，河南鹤壁，三秦工匠，本科，华能铜川照金煤电有限公司。