集团级光伏智慧运维系统

武青中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司运维技术部三级业务经理

各位领导、专家，大家下午好！

(相关资料图)

我是来自中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司运维技术部武青，接下来我给大家汇报一下我们开展的一些工作。

首先我先简单介绍一下中国华能集团清洁能源技术研究院，它成立于2010年，目前有400余人员工人数，博士占比超过50%，新能源运维建设部主要开展了智慧集控、智慧装备、智慧场站和智慧资源四大业务板块，我们应用华能自主知识产权的光伏架构系统，以及对接华能集团智慧运维中心，开发光伏板块的高级应用。

我的汇报分为三部分，一是继承光伏发展概况，二是我们开发光伏相关的工作内容，三是未来研究与展望。

首先继承光伏发展概况，华能集团顺应时代潮流，紧跟光伏发展步伐，集团“十四五”规划指出到2025年新能源装机要在8千万千瓦以上，目前华能集团新能源光伏悠悠400余场站，容量超1600万千瓦。

对于华能集团来说，在光伏管理经济和发展方面也存在一些问题，管理方面目前集团缺乏统一评测标准与监管手段，在经营方面要通过大数据、人工智能技术，在提升发电量的同时降低运维成本，最后是发展方面，发展方面如何让光伏能更好地助力集团发展战略，以及双碳战略，也是一个急需要解决的问题，为此部门在场站侧和集团侧，分别开发了光伏故障监测系统。

接下来介绍一些我们的工作内容，首先光伏监控系统，光伏厂站它也存在多个系统，功能差异比较大，还存在软硬件设备架构不统一，还有数据采集、通信、编码，以及算法不统一等等一些问题，所以基于这些问题，我们也是开发了具有自主知识产权自主化、标准化等五化的光伏架构系统。

右边的图展示了监控系统的一些功能，主要是有故障报警的一些功能，除了故障报警查看，其中一些阈值也可以进行设定，还有全场工艺控制功能，包括实时监测功能，以及数据统计，包括各种报表自动生成，可以进行自定义生成，这是列举的一些功能，还可以根据这些厂站需求进行定制化开发。

然后是针对光伏电站软件问题以及服务问题，我们提供了华能解决方案，该系统也是能打破厂站间各个系统之间的壁垒，实现云、检、维、一体调度，构建了数字底座。

接下来有一个短视频大家可以看一下，就是对这个系统的简单介绍。

以上是这个驾控系统的介绍，接下来我简单介绍一下我们在集团智慧运维中心开展的一些工作，首先简单介绍一下华能集团智慧运维中心，是三家单位联合开发形成的，运维中心接入华能集团所有新能源场站，实现了新能源场站全生命周期管理，包括从机电到生产，再到运维，形成华能一体化的解决方案。截止2023年3月底，已建成新能源生产实时系统，光伏板块已接入33家区域公司，超过400个光伏场站，接入装机容量超过1600万千瓦，已接入总点数超过千万点，此外还有月报、周报自动生成等功能，以下图片是系统的电量展示。

基于运维中心海量运行实时监控数据，我们利用这个优势，开展基于数据驱动的光伏电站智慧运维管理体系研究，主要分为四个部分，第一部分是性能分析评估，主要对光伏电站运行可靠性分析，然后评价，再对它的发电性能做一个分析，还有对光伏进行故障诊断和预警，通过海量实时运行数据分析光伏电站的各个部件、各个系统出现哪些问题，三是开展预测性维护，根据光伏电站欢迎特性进行广联，实现预测性维护，以及维护策略制定；最后基于前三个内容开发了集团级光伏电站故障诊断预测运维系统。

首先性能分析评估方面，我们是通过六段五段模型完成，它对厂站整体发电情况进行整体分析，建立以电量为基础的元素，其他模型围绕光伏、电量服务，对造成的电量损失原因进行分析、统计和汇总，总的来说通过厂站辐照度，根据厂站容量，以及衰减特性，算出理论发电量，再通过各个部件发电效率，看它到底是哪一个部分出现了问题，再对这个部分进行着重分析。

我们也是在华能100来兆瓦试点场站进行了应用，之前我们这个模型主要是组串方面的一些故障，之前像专家所说的，现在每个厂站组串数量尤其组件数量很大，如果我们只针对组串报出来很多故障，现场人员难以进行消缺，也满足不了消缺问题。为此我们首先通过六段五段能效分析，将工作重点放在整场电量损失方面，在组件上主要考虑脏污情况，判断场站哪部分损失电量比较大，它应该是数量少、概率低的特点，主要包括逆变器和相连方面问题，可以让运维人员进行消缺。我们结合环境数据再通过历史动向数据分析各个系统之间，到底哪里出现了问题。

在故障诊断方面我主要介绍两个模型，一个是组串低效模型，一个是逆变器异常模型。组串低效，主要通过常见的大数据分析、人工智能、神经网络来分析，这当然是一部分，还有我们通过分析结构，厂站运维人员进行现场核实工作，对预警进行反馈，告诉我们预警是否正确，现场出现了什么问题，我们根据现场反馈不断优化组串低效模型；还有逆变器故障模型，这个也是通过多数据手段，对逆变器的一些特点，包括温度、运行状态、功率的这些数据，结合逆变器工作原理判断它是否出现效率异常等。

三是预测性维护策略，基于现场运营数据，对光伏电站发电过程进行仿真分析，针对出现的不同诱因进行运维指导，这个是在故障诊断系统中，向场站推送的过程中我们会加入下拉选项，包括出现各种问题，遮挡什么的，让现场进行确认核实，方便现场进行反馈，便于我们进行统计。

除此之外项目组到集团各个区域公司进行现场实地调查，包括甘肃、山东、辽宁等地，去过的厂站包括山地、戈壁、水面、光伏等，发现各类运维问题，我们对这些问题做到及时调整以及优化。

底下几个是我们开发这个系统的界面图，目前该系统已经接入了场站184个，这个和之前我们运维中心接入场站数量有些差别，接入到集团运维中心的场站接入我们系统必须再进行数据标准化过程，这个过程是比较麻烦的一个过程，我们也是慢慢在接入厂站数量，上线部署及测试模型15个以上，目前系统已经稳定运行了2年，不断对全集团光伏厂站进行预警推送，完成了系统迭代以及场站适配工作。左上面图是运维中心光伏板块主界面图，右边的图是我们开发的光伏系统诊断界面图。左边下面这个图是组串低效模型详情页界面，右下角那个图是我们故障统计界面。

第三部分我简单介绍一下，我们未来的研究以及一些展望。

未来我们也是申请到了集团光伏场站双光检测以及无人机管控平台的项目，未来我们会结合这个项目开展图像+寿命光伏诊断、光伏运维，双光是可见光和红外，再结合我们现场的数据进行一个融合，对发现问题进行一个确认以及核实。

除此之外光伏场站还遇到一些问题，就是智慧系统的管理，我们要根据场站实际情况管理现场要求，不能给场站增加工作，让现场在力所能及范围内进行故障消除，为此我们提升了现场的管理水平。还有场站定制化故障模型开发，因为区域公司场站特点不一样，像西北的一些厂站就是大规模戈壁的厂站，像云南、山西山地光伏，它的特点又和大规模的平原的，不是戈壁的场站不一样，我们要针对场站实际情况进行适配，有些场站会出现循环遮挡，比如白天不出现遮挡，下午会出现山体遮挡，这些都是我们需要考虑的。对此我们制定了特征库、历史库来记录场站遮挡信息，相当于这样提高现场运维效率。

还有厂站信息化建设，因为光伏场站设备众多，占地面积也大，现场人员比较少，有以下几个特点，对设备监盘重视程度不够，存在组件级故障定位难的问题，未来我们对场站的图纸、基站信息，通过数字化的方式，或者在场站建设之后通过无人机将整个场站信息进行电子化过程，生成场站电子地图，结合5G或者北斗定位技术，对故障点定位，实现导航等一些功能，方便现场人员去现场消缺。

最后是一些展望，未来光伏场站应该是数字化、智能化和便捷化的，通过数字化将场站基础信息进行提取，智能化就是多源数据融合对光伏厂站故障进行预警与诊断；最后是消缺工作便捷化，通过引入一些智能化的设备，包括无人机、机器人等，减少现场人员消缺的一些工作量。

以上就是我的一个汇报内容，不足之处希望大家批评指导，谢谢！