[ 導讀 ] 當前，大型并網光伏電站在全球各地蓬勃發展，但不同廠家的光伏逆變器、匯流箱等產品無法兼容，導致光伏電站設備監控與升壓系統監控未能有效整合，光伏電站的運行、維護、管理水平落后。本文借鑒數字化變電站管理技術的應用，研究了光伏電站數字化管理的特點、系統構成和

　　0引言

　　隨著太陽能光伏發電設備成本的降低和技術成熟，近年來光伏發電發展迅速，光伏裝機量逐年遞增。特別是日本核輻射事故，加重了人們對核安全的擔憂，各國政府加大了對以光伏為代表的新能源的投資。可以預計，光伏發電將成為未來能源體系的重要組成部分。

　　太陽能光伏技術(Photovoltaic)是將太陽能轉化為電能的技術，光伏發電系統是由光伏電池板、控制器、電能儲存及變換環節構成的發電與電能變換系統。太陽光輻射能量經由光伏電池板直接轉換為電能，并通過電纜、控制器、儲能等環節予以儲存和轉換，并入電網或直接提供負載使用。

　　當前我國大型并網光伏電站擁有一系列來自不同廠商，不同技術發展水平的光伏產品和升壓站輸變電保護裝置。這些產品采用各自的通訊接口和通訊協議，導致設備間彼此無法兼容，阻礙了光伏電站一體化管理水平的提高。

　　數字化光伏電站概念

　　數字化光伏電站的變革亟待解決。筆者認為，目前數字化、信息化的概念已經深入到各行各業，數字化技術和產品已經在國民生產和人民生活中發揮了重要作用。光伏行業發展到一定程度，也必將向數字化產業發展。筆者在光伏電站建設、運行維護中深刻感受到目前光伏電站設備產品不兼容帶來的困難，結合數字化變電站的要求提出數字化光伏電站的概念。

　　數字化變電站建立在IEC61850通信規范基礎上，是能夠實現站內智能化電氣設備間信息共享和互操作的現代化變電站。與常規變電站相比，數字化變電站由傳統的電流、電壓互感器、一次設備以及一次設備與二次設備之間的電纜連接，逐步改變為電子式互感器、智能化一次設備、合并單元、光纖連接等內容。

并網光伏電站示范圖

　　當前，數字化光伏電站的概念尚處于萌芽階段，筆者認為，數字化光伏電站的概念應該以電力系統數字化為基礎，從數字化變電站中延伸和拓展出來，全面的數字化光伏電站應具備以下幾個特征：(1)數字化光伏電站應滿足并具備數字化變電站IEC61850標準的特征;(2)數字化光伏電站應建立統一的設備通訊和協議接口標準;(3)數字化光伏電站在基站數據傳輸和遠程傳輸管理上能夠實現數字化無縫融合。

　　數字化光伏電站的實質是，利用數字化和信息化技術，來統一標定和處理光伏電站的信息采集、傳輸、處理、通訊，整合光伏電站設備監控管理、狀態監測管理系統、綜合自動化保護系統，實現光伏電站數據共享和遠程管理，提高光伏行業數字化水平。

　　數字化光伏電站系統架構

　　借鑒我國現有數字化變電[FS:PAGE]站和工程實踐經驗，提出數字化光伏電站的架構體系。系統分為三個層：基礎監測層、數據傳輸層、功能拓展層。

　　為了解決監測設備分散獨立、無法進行遠程集中監控和診斷的問題，本系統接入所有的光伏電站在線監測設備，進行設備統一管理，設備運行數據統一采集、查看和分析，提供綜合全面的運行狀態監測、運行告警發現與通知、數據查詢分析、設備運行管理。

　　為實現設備的動態擴展接入，系統應能實現在不進行二次開發的情況下即能完成新增監控設備的接入。設備數據接入后進行分級存儲，分類匯總統計，利用監測數據和事件信息，可以實現電站設備的集中遠程監控，也可以為故障診斷提供技術手段和數據支持，亦為電站管理提供全面的統計數據和各類報表。

光伏電站監控總體架構圖

　　監測數據按數據類型和應用特性分類存儲，實現不同層面和不同人員關注不同的信息，同時各級數據可自上而下進行追溯，最終實現光伏電站數字化體系架構。

　　基礎監測層

　　基礎監測層是數字化光伏電站的基礎層，它包括設備監測、運行控制、光伏電站基體監控等組成。統一化規約各個廠家設備通訊接口、通訊協議、傳感器配置，解決光伏電站設備不兼容、數據無法共享、升壓站監控系統和電站監控操作系統不一致等問題。

　　設備監測

　　數字化光伏電站對站內所有光伏設備的通訊接口、通訊協議進行統一規約化標定。對設備運行情況、關注度高的數據、整體告警信息等數據進行監控。

　　總體的設備運行情況包括：處于各種狀態(運行、關機、故障等)中的設備數。其中關注度高的數據包括：逆變器的部分運行狀態(如當前的實時總功率、總發電量)。整體告警信息包括：電站中所有的未消除的告警信息的列表，列表中展示告警的內容、告警的來源(設備原生、系統判斷)以及告警的產生時間等信息。

　　光伏電站中涉及到的監控設備種類較多，包括光伏系統相關的光伏組串、匯流裝置、逆變器、環境監測儀;安防裝置(攝像頭、門禁等)、保護裝置(高壓開關、直流接地等)、計量裝置(電量/電壓/電能質量相關計量儀器)等。

　　運行控制

　　數字化光伏電站不僅能數字化、一體化監測光伏電站的設備，而且能夠規約化管理光伏電站的運行狀況：處于運行、關機、故障等的設備狀態、逆變器的部分運行狀態(如當前的實時總功率、總發電量)，整體告警信息，電站中所有的未消除的告警信息的列表，列表中展示告警的內容、告警的來源(設備原生、系統判斷)以及告警的產生時間等信息。

　　光伏電站[FS:PAGE]基體監控

　　單個光伏電站監控系統對接入所有的光伏電站在線監測設備，進行設備統一管理，設備運行數據統一采集、查看和分析，提供綜合全面的運行狀態監測、運行告警發現與通知、數據查詢分析、設備運行管理。

　　數據傳輸層

　　站內數據傳輸

　　光伏電站站內數據傳輸根據不同的傳感器設備和光伏電站建設硬件條件，采用光纖、通訊電纜、Zigbee、WI-FI技術的無線傳輸等方式，將數據傳輸到單體光伏電站監控后臺和衛星傳輸輸出接口。

　　數字化遠程傳輸

　　數字化光伏電站的信息傳輸發展到一定程度定會與互聯網、物聯網等現代化的通訊、傳輸模式相結合，逐步實現遠程化、無人化管理。

　　功能拓展層

　　設備管理

　　通過設備的監測信息提供的技術數據，對設備進行對比分析和管理，使用者可以建立電站所有設備的臺帳，從而實現了設備臺帳管理的信息化，隨時了解各臺設備的使用情況。

　　除了設備本身的信息外，使用者還可以為設備進行標識(命名或編號)，以幫助使用者在各種設備展示界面中能夠方便地定位到識別設備。

　　狀態管理

　　系統所有的設備信息的采集均通過狀態管理進行處理，設備狀態包括設備的運行狀況、設備的各種參數的獲取。對不同的設備，有不同的狀態處理過程，既有系統循環發送請求再由設備報送的，也有設備自動報送的。

　　電站運行監測主要監測電站的總體運行情況，包括總體的設備運行情況、關注度高的數據、整體告警信息等。

　　總體的設備運行情況包括：處于各種狀態(運行、關機、故障等)中的設備數。其中關注度高的數據包括：逆變器的部分運行狀態(如當前的實時總功率、總發電量)。整體告警信息包括：電站中所有的未消除的告警信息的列表，列表中展示告警的內容、告警的來源(設備原生、系統判斷)以及告警的產生時間等信息。

　　光伏電站要實現無人監控，如果要實時、全面掌握光伏電站的運行狀況，視頻監控就顯得至關重要。視頻監控可以單獨使用，即選擇某個視頻設備后，展示選定視頻設備傳輸過來的視頻影像;同時，視頻監控亦和運行監測、警報通知進行緊密結合，在單設備監測界面和警報通知信息的查看界面，亦同時顯示該設備的實時視頻影像。

　　任務管理

　　系統管理中包括用戶管理、角色管理、權限管理。能夠添加、修改、刪除系統用戶，能夠定義每個用戶的角色，亦能為每個用戶或每種角色分配系統各種功能的使用權限。

　　設備控制用于控制設備控制指令的下達，包括與狀態管理，了解待控制設備[FS:PAGE]是否處于適宜控制狀態，發信號給管理系統鎖定或解鎖定某個設備等。

　　所有給設備發送的指令均由任務管理通知組織下達。根據指令的不同，任務也分為單次任務、批次任務和循環任務。單次任務只執行一次即告結束，批次任務將執行多次，達到指定的次數后結束;循環任務在系統運行過程中永不結束，它通過設定的循環間隔定時執行。

　　在系統中，所有的用戶操作、系統異常等信息都將通過日志管理功能被保存。在需要審計或分析問題時，日志將會提供很多的幫助。

　　結論

　　本文針對現有光伏電站運行管理存在的問題，結合數字化變電站的模式，提出了數字化光伏的概念，并對數字化光伏電站的架構進行了分析，指導工程項目實踐。數字化光伏電站以規約化的設備規范為基礎，以數字化的通信傳輸技術為手段，實現光伏電站數字化應用，同時將光伏電站管理和電網運行管理實現無縫對接，逐步實現數字化光伏電站少人、無人化管理。將大大提高光伏電站的管理水平，降低運營維護成本，為光伏電站產業化清除障礙。

【聲明】物流產品網轉載本文目的在于傳遞信息，并不代表贊同其觀點或對真實性負責，物流產品網倡導尊重與保護知識產權。如發現文章存在版權問題，煩請聯系小編電話：010-82387008，我們將及時進行處理。