淺聊光伏電站監控系統的解決方案
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張繼冬
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要： 隨著全球對可再生能源的需求不斷增長，光伏發電作為一種清潔、可持續的能源形式得到了廣泛應用。為了確保光伏電站的高效、穩定運行，光伏電站監控系統成為了組成部分。本文深入探討了光伏電站監控系統的解決方案，包括系統架構、功能模塊、關鍵技術以及應用前景等方面，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境問題日益嚴峻的背景下，太陽能光伏發電憑借其無污染、可再生、分布廣泛等優勢，成為了世界各國重點發展的新能源領域之一。隨著光伏電站規模的不斷擴大和技術的不斷進步，對光伏電站的運行管理提出了更高的要求。光伏電站監控系統作為實現光伏電站智能化管理的重要手段，能夠實時監測光伏電站的運行狀態，提高發電效率，降低運維成本，保障電站的安全穩定運行。
二、光伏電站監控系統架構
（一）總體架構
光伏電站監控系統通常由現場設備層、網絡通信層和監控管理層組成。現場設備層包括光伏組件、逆變器、匯流箱等設備，負責采集光伏電站的運行數據。網絡通信層采用有線或無線通信方式，將現場設備層采集的數據傳輸到監控管理層。監控管理層由監控服務器、數據庫服務器、操作員工作站等組成，負責對光伏電站的運行數據進行處理、分析和展示。
（二）硬件組成
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數據采集終端：安裝在光伏電站的現場設備上，負責采集光伏組件的電壓、電流、溫度等參數，以及逆變器的輸出功率、效率等數據。
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通信設備：包括以太網交換機、無線通信模塊等，負責將現場設備層采集的數據傳輸到監控管理層。
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監控服務器：安裝有監控軟件，負責對光伏電站的運行數據進行處理、分析和展示。
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數據庫服務器：存儲光伏電站的運行數據，為監控系統提供數據支持。
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操作員工作站：供運維人員進行監控和操作，實現對光伏電站的遠程管理。
（三）軟件組成
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數據采集軟件：負責采集現場設備層的數據，并將數據傳輸到監控服務器。
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監控軟件：對光伏電站的運行數據進行處理、分析和展示，提供實時監控、報警管理、報表生成等功能。
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數據庫管理軟件：管理光伏電站的運行數據，提供數據存儲、查詢、備份等功能。
三、光伏電站監控系統功能模塊
（一）數據采集與監測
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實時采集光伏電站的運行數據，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。
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對采集到的數據進行實時監測，顯示光伏電站的運行狀態，如發電功率、日發電量、累計發電量等。
（二）報警管理
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設置報警閾值，當光伏電站的運行數據超過報警閾值時，系統自動發出報警信息。
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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據進行分析，如發電效率分析、故障統計分析等，為電站的優化運行提供依據。
（四）遠程控制
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實現對光伏電站的遠程控制，如逆變器的啟停、匯流箱的開關等。
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遠程控制功能可以提高運維效率，減少現場操作的風險。
（五）用戶管理
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對監控系統的用戶進行管理，設置用戶權限，確保系統的安全運行。
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用戶可以根據自己的權限進行監控和操作，實現對光伏電站的個性化管理。
四、光伏電站監控系統關鍵技術
（一）數據采集技術
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傳感器技術：采用高精度的傳感器，準確采集光伏電站的運行數據。
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通信技術：選擇合適的通信方式，確保數據采集的實時性和可靠性。
（二）數據分析技術
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數據挖掘技術：對光伏電站的運行數據進行挖掘，發現潛在的問題和規律。
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機器學習技術：利用機器學習算法，對光伏電站的運行數據進行分析和預測，提高發電效率。
（三）遠程通信技術
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有線通信技術：如以太網、RS485 等，適用于近距離的數據傳輸。
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無線通信技術：如 GPRS、4G、5G 等，適用于遠距離的數據傳輸。
（四）安全防護技術
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數據加密技術：對光伏電站的運行數據進行加密，確保數據的安全性。
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防火墻技術：防止外部網絡的攻擊，保障監控系統的安全運行。
五、光伏電站監控系統應用前景
（一）提高發電效率
通過對光伏電站的運行數據進行實時監測和分析，及時發現問題并采取措施，提高光伏電站的發電效率。
（二）降低運維成本
實現對光伏電站的遠程監控和管理，減少現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定運行。
（四）促進智能電網發展
光伏電站監控系統可以與智能電網進行通信，實現光伏電站的智能化接入和調度，促進智能電網的發展。
六、安科瑞分布式光伏發電系統解決方案
根據國家電網Q/GDW1480-2015 《分布式電源接入電網技術規定》：分布式電源并網電壓等級可根據各并網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。并網電壓等級應根據電網條件，通過技術經濟比選論證確定。若高低兩級電壓均具備接入條件，優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視分布在區域內各分布式光伏電站的運行狀態（如電站地理分布、電站信息、逆變器狀態、發電功率曲線、是否并網、當前發電量、總發電量等信息）。顯示接入的電站位置、數量、裝機容量、發電量信息、減少碳排放以及年發電量排名
系統功能
1、綜合看板
光伏電站位置顯示,光伏電站數量，峰值發電功率，實時發電功率顯示,統計所有光伏電站日、月、年發電量
計算標準煤節約量以及二氧化碳減排量柱狀圖展示每月發電量
2、電站狀態
展示光伏電站發電功率，峰值功率等基本參數,統計當前光伏電站日、月、年發電量,攝像頭實時監測
接入輻照度、環境溫濕度、風速等環境參數顯示當前光伏電站逆變器接入數量及其基本參數。
3、逆變器狀態
逆變器基本參數顯示,日、月、年發電量顯示,通過曲線圖顯示逆變器功率、環境輻照度曲線
直流側電壓電流查詢,交流電壓、電流、有功功率、頻率、功率因數查詢
4、電站發電統計
統計列表中所有光伏電站日、月、年發電量，支持柱狀圖和曲線圖切換展示以及報表導出功能。
5、逆變器發電統計
統計當前光伏電站中所有逆變器的日、月、年發電量，支持柱狀圖和曲線圖切換展示以及報表導出功能。
6、逆變器曲線分析
展示逆變器直流側電壓、電流曲線，交流側功率曲線以及環境輻照度曲線、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展。安科瑞在分布式光伏系統中可以提供匯流箱、直流匯流采集裝置、防逆流檢測裝置、電能質量監測、直流計量、智能網關、分布式光伏運維云平臺等解決方案。
七、結論
光伏電站監控系統作為實現光伏電站智能化管理的重要手段，具有重要的應用價值。通過合理的系統架構設計、功能模塊開發和關鍵技術應用，可以實現對光伏電站的實時監測、報警管理、報表生成、遠程控制等功能，提高光伏電站的發電效率，降低運維成本，保障電站的安全穩定運行。隨著技術的不斷進步和應用的不斷推廣，光伏電站監控系統將在未來的光伏發電領域發揮更加重要的作用。
作者簡介
張繼冬，男，現任職于安科瑞電氣股份有限公司
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