2023新能源分布式光伏集中管控与智慧化应用技术方案

/uhome/6011145050000024.html电力技术资料下载/uhome/6011145050000024.html电力技术资料下载XX新能源电力股份有限公司分布式光伏集中管控与智慧化应用平台技术方案/uhome/6011145050000024.html电力技术资料下载2023.06/uhome/6011145050000024.html电力技术资料下载项目背景随着新能源光伏发电企业推进“远程集控，就地检维”的生产运营模式，打造“无人值班、少人值守”智能光伏电站，以实现基层智慧生产、区域中心智慧管控为目标，以创新管理理念、专业化的管控体系、人性化的管理思想、一体化的管理平台为重点，紧密围绕企业安全、运行、检修、经营管、理等业务主题，依托远程集中管控中心平台，广泛采用现代物联网、云计算、大数据分析、人工智能、机器人、虚拟现实、增强现实、移动应用与光伏产业进行深度融合，实现光伏设备数据信息的智能采集、信息高速的智能传输以及海量信息的智能分析，将光伏电站朝着数字化，智能化，集中化和信息化的方向高速发展。将光伏场站建设成具有“物联化态势感知、信息化高效联动、专业化规范运行、智能化风险管控、智慧化分析决策”特征的一流可持续发展智慧发电企业。XX新能源电力股份公司下属发电公司目前已进行厂区屋顶分布式光伏建设项，采用低压并网方式，实现各个发电单元经逆变器并入0.4kV交流电，就近接入0.4kV配电室（或配电箱），并入厂用电系统，“自发自用、就近消纳”。分布式光伏系统包含光伏组件和逆变器，逆变器实现近并网，无箱和变升压站高压部分，采用云平台实现运行监视功能,公司分布式光伏选用华为光伏逆变器和华为云光伏平台。分布式光伏电站通过光伏数据采集器，采用4G/5G/GPRS通信方式，上传至互联网云平台。只有通过云平台登录是方式，才能实现光伏电站设备监视功能。无法实现统一平台界面下的集中实时监视功能、数据的自主权受限、获取生产数据困难、无法实现基于大数据的智慧化应用、无法实现个性化功能、数据安全性差等问题。需求分析新能源光伏企业运营管理分布式两种类型，包括基本包含光伏组件、逆变器，利用逆变器0.4kV低压就近并网，无箱和变升压站高压部分，一般未建成集中的监控平台，采用云平台实现运行监视功能。分布式光伏电站地址采用屋顶式居多，受场地影响，布置容量较小。由于电站类型不同，建设周期也不一致，导则无法实现一站式生产信息监视功能。并无智慧化应用功能。分布式光伏采用云平台方式。新能源光伏企业运营管理的大量所属光伏电站，分布式光伏电站通过光伏数据采集器，采用无线通信方式，上传至互联网云平台。只有通过云平台登录是方式，才能实现光伏电站设备监视功能。无法实现统一平台界面下的集中实时监视功能、数据的自主权受限、获取生产数据困难、无法实现基于大数据的智慧化应用、无法实现个性化功能、数据安全性差等问题。2.1无法实现统一平台界面新能源光伏企业所属的分布式光伏电站，在现有的条件下都无法实现统一平台界面的监视功能。更自动无法完成各分布式光伏电站分析、评估等功能。日常运行监视操作繁琐复杂，需要再不同平台切换。无法实现统一的直接监视功能。无法实现统一集中部署。2.2无法生产数据自主权限新能源光伏企业所属分布式光伏电站采用互联网云平台数据存储方式，获取生产数据困难，必须通过厂家云平台接口通信获取，无法实现数据的完全自主权限，实现数据的本地化储存和应用。2.3大数据智慧化应用实现困难分布式光伏电站生产数据采用互联网云平台数据存储方式，数据非本地化，因此基于大数据智慧化的应用功能难以实现。必须从厂家互联网云平台数据获取数据，才能实现基于大数据智慧光伏的应用功能。2.4个性化应用困难厂家的互联网云平台的新能源光伏监视功能，具备基本的通用型功能，无法实现定制个性化开发，平台功能固定，并提供各分布式新能源光伏电站使用，功能性并不切合每个用户的实际需求，要求厂家开发个性化的应用困难。如个性化的监视功能、个性化报表、个性化的分析等业务需求。2.5生产数据安全保证性差目前运行的的互联网云平台，所有生产数据均采用互联网存储方式，保密性和安全性差，营运的数据保密性不强。部分生产营运的价值数据易发生泄密情况。建设内容3.1项目概况按照XX新能源电力所属发电公司分布式光伏顶建设规模，提供本项目一套计算机监控系统，实现集中监视分布式光伏运行状态。数据采集利用华为光伏云平台接入方式，通过对采集数据进行分析处理，实现统一画面监视、报警信息推送查询、生产报表功能、KPI指标分析，能效分析及其他智慧化应用，并实现华为光伏云已有功能部署。序号场站名称装机规模逆变器型号逆变器数量光组件数123...合计分布式光伏场站统计表3.2建设内容：3.2.1数据采集方式。利用已建立的华为光伏云平台通信功能，实现数据采集。获取分布式光伏逆变器运行数据。建立数据平台。3.2.2集中监视功能。在XX新能源集控中心建立统一集中监视平台，实现集中监视、实时报警、运行状态监视、报表分析功能等，后期可规划智慧化功能。3.2.3数据共享。采集与计算统计的数据可实现与电厂已建成的能效分析系统实现数据共享，提供能效分析源。3.2.4.网络信息安全。本系统采用部署在安全三区，仅实现远程监视功能，采用独立成网方式，与电厂已建是SIS系统实时数据交换，可选用防火墙实现隔离。分布式光伏集中管控与智慧化应用建设内容1.分布式光伏一体化平台2.分布式光伏数据平台3集中管控基本功能4智慧化高级功能（1）集中监视（2）集中报警（1）KPI指标分析（2）组件故障诊断（3）查询分析（4）报表功能（3）无人机巡检（4）积尘分析（5）云功能本地汇聚（6）问题库管控（5）电子地图（6）机器人清洗技术方案新能源分布式光伏集中监视与智慧化应用平台，采用一体化软件平台，实现全部管理的新能源光伏电站集中监功能，并建立自主的大数据平台，开展智慧应用和精细化管控功能。获取光伏电站的光伏组串、逆变器、汇流箱、箱变、升压站等生产实时数据。推进集中管控与智慧运营中心实用化、智能化、智慧化发展；实现“区域集控、无人值班、少人值守、运维一体化、检修专业化”的管理模式。提升光伏电站盈利能力，达到全部光伏电站精细化管理目标。集中管控与智慧运营中心集成集中监视、智慧化应用和生产管理三大功能，实现统一平台，采用一个软件界面方式。系统部署在网络安全三区。可按需求部署智慧化应用功能，如无人机巡检、光伏清扫机器人等。4.1网络拓扑结构采用互联网华为云平台数据采集模式，实现逆变器数据采集。配置防火墙接入和隔离装置实现内外网隔离，配置2台数据服务器和应用服务器。采用XX新能源个全部分布式光伏电站统一接入模式，实现数据采集、功能部署、数据共享和后期智慧化应用。4.2数据采集方案采用华为光伏云平台接入方案，实现多个分布式光伏集中采集方式，配置防火墙和隔离装置实现内外网隔离方式。4.3集中管控功能集中管控与智慧营运中心操作员能对各光伏电站监控对象进行监视。主要包括升压站、箱变、逆变器、汇流箱、组串运行状态和参数、运行操作的实时监视。呈现各电站的主要信息，电站的当日的实时辐照度曲线与实时功率曲线，电站当日发电量、实时总功率、实时辐照度、当月总发电量、当年总发电量等信息。系统能够提供汇集站、全局监视电站运行状态，包含线路、母线、断路器、及其他一次设备间隔关键遥测和状态数据。4.3.1光伏逆变器信息监视逆变器信息显示逆变器总汇遥信、遥测信息，及各个逆变器遥信、遥测信息，根据逆变器不同品牌、型号，显示不同的参数信息。4.3.2集中告警功能当报警事件发生时，系统能自动监测到事件并报警。报警按照严重程度和类别进行分级分类，并可以列表、光字牌、语音等方式提供给用户，重要报警提供确认操作。具备语音报警功能，对重要设备状态变化、重要报警及重要事件实现实时中文语音播报。根据项目经验给出报警功能说明、报警分级、报警分类、报警确认、报警记录、报警方式以及报警提醒方式等功能介绍。事件及告警来源监控中心各应用系统的报警信号，事件及告警信息主要包括风电机组和升压站电气设备等报警信号，事件及告警包括非操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号。后者包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量越限／复限、计算机站控系统的各个部件、间隔层单元的状态异常等。报警来源监控中心各应用系统的报警信号，含光伏电站电气设备等报警信号。对于数据中断的场站设备报警，显示中断数据的开始时间和结束时间等信息等详情。智慧营运中心能接受各电站的越限报警信号，响应各电站确认后上送的模拟量越限、梯度越限、开关量状变和计算机监控系统自诊断故障等各种信息；发生事故时，自动推出相应告警信息，画面闪光和变色。对随时出现的故障可进行声光和语音报警。故障报警信号设置自保持功能，在计算机屏幕上显示、闪烁，待运行人员查看处理后可手动接触。报警内容显示在最前端，便于运行人员查看报警内容。多个场站的报警信息能够集成在同一个平台进行展示。系统具备清闪功能，用于确认并清除所有报警信息的闪烁和声音报警。4.3.3集中分析查询功能模拟量数据和累计量数据会被记录和分析，按照用户要求处理带质量标志的典型数据和各时段相应数据的最大/最小值及发生时间、平均值等，统计峰谷平负荷和电量，并将有关数据与计划值进行比较，提供误差分析结果。长期保存用户定义的数据，对修改过的历史数据给出标志，并作记录。对历史数据可用曲线形式和表格形式表达，并可在系统任一工作站上查看。4.3.4智能生产报表功能按不同管理层级生产人员工作需要，开发建设针对性的智能报表平台，数据自动采集纠错，定时自动生成报表并上报，对于需要向外部单位报送的报表，设定标准化表单后可自动将生成后的报表发至联系人邮箱；同时实现各类报表的自动化存储管理，方便调用进行数据分析。系统提供报表制作工具，若需增加新的报表模板，只需设置相应的格式和参数，无需定制开发。报表类型包括年报、月报、季报、周报、日报等。报表处理模块实现报表属性设置、报表参数设置、报表生成、报表打印、报表修改、报表浏览等功能。系统对于常见的生产统计报表、电量统计报表、风资源统计报表、发电损失统计报表、可利用率统计报表、性能和功率曲线统计报表、风机可靠性及故障指标的统计报表、风机首发故障及故障频次统计报表、以及上报电网、上报企业集团等各类格式报表均有很好的二次开发功能，并支持自由组合报表，能够根据用户需要自定义报表。4.3.5华为光伏云平台聚合功能实现华为光伏云平台已部署功能聚合，实现本地化部署功能。4.3.6问题库管理功能实现分布式光伏现场问题库闭环管理流程。4.4智慧化应用功能针对光伏电站生产运行特点，根据新能源发电企业发展的状况和趋势，以及光伏电站运营的特点，按照新能源公司精细化管理要求，基本实现“集中监控、无人值班、少人值守”的目标要求，光伏电站智慧化应用是发展的必然趋势，夯实企业安全基础、保障安全生产稳定运行、实现精细化管理的必要手段。更是提高发电企业运行维护水平、降低人资成本、改善劳动条件、提高经济效益的有效途径。智慧光伏的解决方案，建立集中监视和智慧应用一体化平台实现、大数据中心、云平台中心和功能应用模块。平台包含全景数据和全部应用功能，利用网络化、数据化和平台化的技术方案解决光伏电站实际运营中存在的问题，并实现数据中心全生命周期的应用和业务功能扩展应用。充分利用“云计算”、“大数据”、“物联网”“移动应用”等先进技术设计系统架构及物理部署架构。保证智慧光伏项目建设的先进。一体化平台支持节点弹性扩展以便于后续规模扩张和性能升级，多节点间支持数据的冗余；体系架构采用高性能集群分布式架构的大数据处理系统，数据处理性能随节点数量的增加而线性增加，支持多节点的自动负载均衡及故障转移；系统采用先进的大数据存储技术，采集存储各业务板块的全部数据，系统支持数据重发，对于波形等数据，在网络堵塞的情况下，能够利用空闲时间进行传输，有效提高数据传输的可靠性。4.4.1电子地图导航应用通过GIS数据建立真实的地形，建立二维虚拟光伏电站，仿真电站真实现场布景；提供二维场景漫游模式，关联生产实时数据，展现漫游生产实时数据；建立电子地图，标识每块光伏板编号，精准定位光伏组串、逆变器等。设备故障异常时，实现迅速定位功能；利用电子地图规划点巡检路线，监督巡检到位率，实现点巡检仿真；利用二维虚拟电站平台，开发生产过程仿真培训，技术培训和安全培训。二维虚拟电站电子地图提供人员定位、边界安全防控、火源报警、故障定位导航、无人机巡检等全方位应用功能。4.4.2生产经营指标分析功能（KPI指标分析）按照光伏电站生产指标和经营指标，对光伏电站生产经营状况进行综合分析，提供指标分析工具和智能化分析处理。统计分析的指标包括资源分析、电量分析、能耗分析、设备运行水平分析、效率分析。生产指标分析功能生产指标的分析包括生产指标完成情况分析、对标分析及同类型对比分析的功能。提供基于分不同设备层级、分不同指标类型的全面对标及对标指标分析功能，采用对标方法找出差距、分析差距、形成整改措施，形成闭环管理。（1）对标标准值可以采用多年平均值或者经验的最优值；（2）可按照不同的统计期进行对标，可按照典型工况进行对标；（3）照区域、班组、设备层级、指标类型等不同维度进行对标。经营指标分析功能集合生产实时数据和历史数据，对照生产指导，收集经营数据指标，结合相应的数据模型，对光伏场站进行关键经营业务指标数据的统计分析，决策部门依据这些数据，制定合理的生产计划，减少设备的无效运行情况，并为设备检修提供数据依据。通过分析光功率预测系统，结合实际发电量、损失电量并从时间维度、场站维度分别进行对比分析。主要经营类指标如下：（1）区域同等规模运行水平评估；（2）电站收益及损失电量分析；（3）弃光电量；（4）电站能耗分析（5）关键设备损耗（6）关键设备事故缺陷率（7）运维情况评估分析（8）未来25年收益预测（9）发电方阵经济指标排序功能生产与经营指标报表统计和查询功能根据生产指标和经营指标，实现光伏电站生产和运营的数据图表、设备可靠性分析的各类查询报表，电站生产的日、周、季、年度度报表，实现报表智能化添加和删减功能。所以指标提供按日期、关键字、设备等查询功能。将管理层及区域管理层最关心的数据提供实时查询，方便管理层实时判断，并可以作为决策辅助。根据不同的管理层级，展现其关注的对应内容。提供关键指标横向与纵向的全方位分析功能。提供同类型设备生产指标排序功能。关键设备运行状况评价分析功能光伏电站的关键设备的运行状况，直接影响电站的安全稳度运行和发电效应，因此利用生产数据的所对应设备的重要指标，开展大数据分析，通过实际生产运行数据，评价光伏电站关键设备的运行状态，是开展智慧光伏电站重要课题，本软件通过生产实时数据和大量历史数据，对设备进行量化的分析，密切关注设备的运行状态，提高设备的可靠性和提升发电量，具有重要意义。光伏电站关键性设备包括光伏组件、逆变器、箱变及主变设备等。可靠性评价分析评价通过实时数据和历史的生产数据模型，开展对包括对光伏组件、逆变器、箱变及主变设备等进行等效可利用率、故障次数、故障总时间，故障重复率数据的研究实现对设备可靠性的分析评价及评级功能。本软件功能主要是基于对元件故障的可靠性模型开展可靠性评价功能。主要进行可靠性评价分析内容如下：等效可利用时间、故障次数、检修与运行时间、故障重复率、生产实时数据的离散率、同类设备可靠性排序功能能效与性能评价通过对各组光伏板组串、逆变器运行数据和状态大数据分析平台，对光伏板组串进行衰减劣化分析，逆变器转换效率分析、同时进行汇流箱、箱变等设备开始能效指标分析。能效与性能评价重点依照设备的生产实际的中的运行数据，开展长周期大数据大集群论的数据模型分析，避免短时效益对评价的影响，为电站实际过程中光伏组件真实的转换率、衰减率和可利用率提供科学的量化依据，同时为保证逆变器、箱变和主变的安全稳定运行，对其能效转换、故障率、损耗、运行周期等提供可量化数据。为电站提高电站运维水平提供依据，便于光伏电站在日常运维、检修和技改中有据寻。主要进行能效与性能评价内容如下：（1）实际有效转换率；（2）损耗电量；（3）等效可利用系数；（4）实时数据的离散率（5）强迫停运时间（6）同类设备排序4.4.3故障诊断功能设备智能预警诊断系统包含实时报警、多维分析诊断、故障统计、故障处理方案、故障诊断专家系统、故障点精准定位等功能。通过采用大数据分析技术、人工智能技术、在线建模技术、专家系统等技术，针对光伏组件、汇流箱、逆变器、箱变等设备，建立工艺子系统，按多个工况条件下稳定工况模型，实时监测光伏组件的运行状态，提取有效的特征参量，建立衡量设备和系统运行状态的基准，给出故障的评判标准，将光伏设备运行数据与基准值实时在线对比，提供越限预警、故障主因诊断、劣化趋势、误操作等报警提示信息。并通过对生产数据的变化速率、偏差、劣化、关联等计算，获取早期故障征兆，形成设备和系统运行异常的预警机制，实时推送给生产运行及管理人员，提供生产预警及事故预报，科学控制与维护机组，实现安全、可靠运行。基于企业设备实时/历史运行数据，分析设备参数间的关联关系，实现设备运行状态的在线监测、诊断分析并进行快速定位，在设备运行周期中实时掌控其状态，做到合理的检修安排。基于离散率的故障诊断模型离散率模型主要是通过设备关键运行数据的离散率来诊断设备的一致性。以汇流箱或逆变器的组串电流为例，离散率反映了该汇流箱或逆变器所有电池组串的整体发电状况，离散率数值越小，说明各电池组串电流曲线越集中，发电情况越稳定。基于偏差率的故障诊断模型基于偏差率的故障诊断模型主要用于分析光伏电站系统中的设备在一段时间内的运行参数，快速诊断该设备中各单元在该时间段内的运行性能，自动定位设备中各单元的故障，从而能够保证设备稳健、性能最优运行，最终提高电站发电量。性能指标偏差可用于表示个体设备单元相对于总体设备单元的差值。通常来说，正的性能指标偏差越大，则个体设备单元的该性能指标越好；负的性能指标偏差越小，则个体设备单元的该性能指标越差、从而可依据个体设备单元的性能指标偏差，确定个体设备单元在该时间段内的运行性能。偏差率算法关键之一是比较该设备中各单元的性能指标偏差与预置的门限参数，得到相应的比较结果，在该设备中某单元的比较结果符合预置运行性能的条件时，判定该设备中某单元特定时间段内的运行性能为其预置运行性能。预置门限包括数值门限和比例门限等。测量设备中各单元的性能指标，具体可包括：各设备单元电流、单元单位容量电流、单元温度、单元单位容量温度、单元输出功率和单元单位容量输出功率中的一种或多种。基于测量I-U曲线法光伏发电系统对于外部激励的变化敏感，应激性较强，当运行工况偏离正常条件进入故障工况时，其输出特性会发生即时的变化，可以以此作为诊断的依据。当光伏组件处于故障工况时，主要发生变化的输出参数开路电压、短路电流一般不会有较大变化，但是最大功率点会发生变化，可根据k1（最大功率点与开路点斜率）和k2(短路点到最大功率点的斜率)变化对故障类型进行诊断。4.4.4无人机巡检实现基于无人机的空中巡视、空中拍照、空中摄像等功能，对电池板热斑、隐裂、龟裂等常规巡检。建立光伏板安全风险点管理和巡查影像管理数据库，实现飞行控制、任务生成、信息传输、数据采集、数据存储、数据检索、数据分析以及风险预警等功能，建立光伏站无人机巡检管理体系。无人机搭载热红外成像相机和可见光成像相机，配置无人机智能终端，通过热信号成像确定太阳能电池板运行状况，在高空实现对光伏组件热斑效应等问题的查拍照,实现拍摄照片实时无线传输。通过无人机导航平台，建立无人机电子导航地图，定制巡航路线，实现无人定期巡航和人工巡航，实现无人巡视功能。建立无人故障缺陷分析平台，通过无人拍摄海量照片，利用图像处理算法，自动诊断出组件故障实施缺陷和故障分析，对光伏组件实现实时监测、分析、智能诊断等功能，对光伏板灰尘覆盖，表面破损，发热等故障的诊断和隐患的精确定位，自动生产巡检报告。、4.4.5防火预警系统防火预警系统包括厂区火源监测、火源定位、设备温度异常预警、汇流箱超温监测等功能。利用智慧光伏一体化平台，进行大数据分析，实时对设备已接入的温度点进行检测，发现越限温度时，实时报警，并对该报警点的历史数据变化趋势进行分析和推送；建立光伏场站区域智能火源探测系统，建立覆盖全部范围内的双光谱全向监测系统，利用红外成像温度监测原理，实时分析监测区域火源点、烟雾和环境温度，及时发现火源预警；利用电子导航地图，将温度点监测和火源监测系统实现联动，规划导航路径图，明确报警点。在光伏场站不同区域，部署红外热成像双光谱长焦摄像机，进行可见光视频和红外热成像视频监测，通过红外成像检测被检测区域温度变化，全天候监测光伏场站内火源点状况，实现远程报警和电子地图定位。利用热成像温差识别预警，可见光+热成像温差识别据，红外热成像穿透能力强，提高可视监测距离和全天候监测，覆盖面积广，远程实现4G/5G网络传输，组网简单。结合电子地图，实现光伏场站准确定位报警，迅速确认火源点，联动其他摄像头进行火源点确认，达到预警联动目标。4.4.6集尘分析系统组件集尘预警系统基于设备发电效率跟踪，以时序模型与气象模型为基础，应用大数据技术，全面覆盖持续有效地分析电站光伏组串积灰程度，对电站方阵/组串需要清洗提供科学依据，建立分析模型，自动较正下次最佳清洗时间。区别于依靠人员现场巡检识别电站组串灰尘累积情况的传统方式，实现全站数据化、图形化以热力图为基础展示全站灰尘累积情况，精准定位清洁预警区域，提供直观视觉告警的新方式。基于大数据分析技术，分布式检索分析组串持续周期发电效率，自助识别有效的灰尘预警范围，为电站制定有效清洗方案提供决策支持。搭建灰尘预警建模平台，系统自动实现大数据的学习功能，结合周期内数据变化特征，智能预判组串最佳清洗时间点。提出周期最佳清洗点预