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安科瑞 马香霞

摘要： 随着对可再生能源的需求不断增长，分布式光伏发电得到了广泛的应用。然而，分布式光伏系统的高效运维是确保其长期稳定运行和实现经济效益的关键。本文详细探讨了分布式光伏运维系统的重要性、关键技术、面临的挑战以及未来发展趋势，旨在为提高分布式光伏系统的运维水平提供参考。

一、引言

在能源危机和环境问题日益严峻的背景下，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，其利用价值日益凸显。分布式光伏发电因其具有灵活性高、安装便捷、就近消纳等优点，成为了太阳能利用的重要形式。然而，分布式光伏系统分布广泛、数量众多且运行环境复杂，如何实现高效的运维管理成为了行业关注的焦点。一个完善的分布式光伏运维系统对于提高系统的发电效率、降低运维成本、延长设备寿命具有重要意义。

二、分布式光伏运维系统的重要性

（一）提高发电效率

通过对光伏组件的实时监测和数据分析，可以及时发现并解决组件故障、阴影遮挡、灰尘积累等问题，从而保证光伏系统始终处于优质工作状态，提高发电效率。例如，定期的清洁维护可以有效减少灰尘对光伏组件的影响，据统计，灰尘覆盖可使光伏组件的发电效率降低 5% - 30%，及时清洁后发电效率可恢复到正常水平。

（二）降低运维成本

运维系统可以实现远程监控和故障诊断，减少人工巡检的工作量和成本。同时，通过对设备运行数据的分析，可以预测设备的故障风险，提前进行维护和更换，避免因设备故障导致的高额维修费用。例如，采用智能运维系统后，某分布式光伏电站的运维成本降低了 30% 左右。

（三）延长设备寿命

通过对设备运行状态的监测和分析，可以及时发现设备的异常运行情况，采取相应的措施进行调整和维护，延长设备的使用寿命。例如，合理的逆变器运行参数设置和散热管理，可以有效延长逆变器的使用寿命。

三、分布式光伏运维系统的关键技术

（一）数据采集与监测技术

数据采集是运维系统的基础，需要采集光伏组件的电压、电流、功率等电气参数，以及环境温度、光照强度等环境参数。监测技术则包括对设备运行状态的实时监测和对数据的分析处理，以便及时发现异常情况。目前，常用的监测技术包括传感器监测、视频监测等。

（二）故障诊断与预测技术

故障诊断技术是通过对采集到的数据进行分析，判断设备是否存在故障以及故障的类型和位置。预测技术则是利用历史数据和机器学习算法，对设备的故障风险进行预测，提前采取措施进行预防。例如，基于人工智能的故障诊断系统可以快速准确地识别光伏组件的故障类型，如开路、短路、老化等。

（三）远程通信技术

远程通信技术是实现运维系统远程监控和管理的关键。需要将采集到的数据传输到监控中心，并接收监控中心的指令。目前，常用的远程通信技术包括有线通信（如以太网、RS485 等）和无线通信（如 GPRS、WiFi、LoRa 等）。

（四）智能控制技术

智能控制技术可以根据设备的运行状态和环境条件，自动调整设备的运行参数，实现优化运行。例如，根据光照强度和温度的变化，自动调整光伏组件的倾角和逆变器的输出功率，以提高发电效率。

四、分布式光伏运维系统面临的挑战

（一）数据质量问题

由于分布式光伏系统分布广泛，数据采集设备的质量和稳定性参差不齐，导致采集到的数据存在误差和缺失。此外，数据传输过程中也可能受到干扰，影响数据的准确性和完整性。因此，需要加强数据采集设备的质量控制和数据传输的稳定性保障。

（二）技术标准不统一

目前，分布式光伏运维系统的技术标准尚未统一，不同厂家的设备和系统之间兼容性较差，给系统的集成和管理带来了困难。因此，需要制定统一的技术标准和规范，促进运维系统的健康发展。

（三）专业人才缺乏

分布式光伏运维系统涉及到电气、通信、计算机等多个领域的知识，需要具备专业技能的人才进行管理和维护。然而，目前行业内专业人才相对缺乏，制约了运维系统的发展。因此，需要加强人才培养和引进，提高运维人员的专业素质。

五、分布式光伏运维系统的未来发展趋势

（一）智能化

随着人工智能、大数据、物联网等技术的不断发展，分布式光伏运维系统将越来越智能化。智能运维系统将能够实现自动故障诊断、预测性维护、优化运行等功能，提高运维效率和质量。

（二）集成化

未来的分布式光伏运维系统将更加集成化，将数据采集、监测、分析、控制等功能集成到一个平台上，实现一站式管理。同时，系统将与其他能源管理系统进行集成，实现多能源的协同管理。

（三）标准化

随着行业的发展，分布式光伏运维系统的技术标准将逐渐完善，不同厂家的设备和系统之间的兼容性将得到提高，促进运维系统的规模化应用。

（四）服务化

运维系统将不仅仅是一个技术平台，还将提供更多的增值服务，如数据分析、能效评估、金融服务等。通过提供实际的服务，满足用户的多样化需求。

光伏发电

综合看板

●显示所有光伏电站的数量，装机容量，实时发电功率。

●累计日、月、年发电量及发电收益。

●累计社会效益。

●柱状图展示月发电量

电站状态

●电站状态展示当前光伏电站发电功率，补贴电价，峰值功率等基本参数。

●统计当前光伏电站的日、月、年发电量及发电收益。

●摄像头实时监测现场环境，并且接入辐照度、温湿度、风速等环境参数。

●显示当前光伏电站逆变器接入数量及基本参数。

逆变器状态

●逆变器基本参数显示。

●日、月、年发电量及发电收益显示。

●通过曲线图显示逆变器功率、环境辐照度曲线。

●直流侧电压电流查询。

●交流电压、电流、有功功率、频率、功率因数查询。

4.4.1.4电站发电统计

●展示所选电站的时、日、月、年发电量统计报表。

逆变器发电统计

●展示所选逆变器的时、日、月、年发电量统计报表

配电图

●实时展示逆变器交、直流侧的数据。

●展示当前逆变器接入组件数量。

●展示当前辐照度、温湿度、风速等环境参数。

●展示逆变器型号及厂商。

逆变器曲线分析

●展示交、直流侧电压、功率、辐照度、温度曲线。

事件记录

●操作日志：用户登录情况查询。

●短信日志：查询短信推送时间、内容、发送结果、回复等。

●平台运行日志：查看仪表、网关离线状况。

●报警信息：将报警分进行分级处理，记录报警内容，发生时间以及确认状态。

运行环境

●视频监控：通过安装在现场的视频摄像头，可以实时监视光伏站运行情况。对于有硬件条件的摄像头，还支持录像回放以及云台控制功能。

系统硬件配置

交流220V并网

交流220V并网的光伏发电系统多用于居民屋顶光伏发电，装机功率在8kW左右。

部分小型光伏电站为自发自用，余电不上网模式，这种类型的光伏电站需要安装防逆流保护装置，避免往电网输送电能。光伏电站规模较小，而且比较分散，对于光伏电站的管理者来说，通过云平台来管理此类光伏电站非常有必要，安科瑞在这类光伏电站提供的解决方案包括以下方面：

交流380V并网

根据电网Q/GDW1480-2015《分布式电源接入电网技术规定》，8kW~400kW可380V并网，超出400kW的光伏电站视情况也可以采用多点380V并网，以当地电力部门的审批意见为准。这类分布式光伏多为工商业企业屋顶光伏，自发自用，余电上网。分布式光伏接入配电网前，应明确计量点，计量点设置除应考虑产权分界点外，还应考虑分布式电源出口与用户自用电线路处。每个计量点均应装设双向电能计量装置，其设备配置和技术要求符合DL/T448的相关规定，以及相关标准、规程要求。电能表采用智能电能表，技术性能应满足公司关于智能电能表的相关标准。用于结算和考核的分布式电源计量装置，应安装采集设备，接入用电信息采集系统，实现用电信息的远程自动采集。

光伏阵列接入组串式光伏逆变器，或者通过汇流箱接入逆变器，然后接入企业380V电网，实现自发自用，余电上网。在380V并网点前需要安装计量电表用于计量光伏发电量，同时在企业电网和公共电网连接处也需要安装双向计量电表，用于计量企业上网电量，数据均应上传供电部门用电信息采集系统，用于光伏发电补贴和上网电量结算。

部分光伏电站并网点需要监测并网点电能质量，包括电源频率、电源电压的大小、电压不平衡、电压骤升/骤降/中断、快速电压变化、谐波/间谐波THD、闪变等，需要安装单独的电能质量监测装置。部分光伏电站为自发自用，余电不上网模式，这种类型的光伏电站需要安装防逆流保护装置，避免往电网输送电能，系统图如下。

这种并网模式单体光伏电站规模适中，可通过云平台采用光伏发电数据和储能系统运行数据，安科瑞在这类光伏电站提供的解决方案包括以下方面：

10kV或35kV并网

根据《国家关于2019年风电、光伏发电项目建设有关事项通知》（国发新能〔2019〕49号），对于需要国家补贴的新建工商业分布式光伏发电项目，需要满足单点并网装机容量小于6兆瓦且为非户用的要求，支持在符合电网运行安全技术要求的前提下，通过内部多点接入配电系统。

此类分布式光伏装机容量一般比较大，需要通过升压变压器升压后接入电网。由于装机容量较大，可能对公共电网造成比较大的干扰，因此供电部门对于此规模的分布式光伏电站稳控系统、电能质量以及和调度的通信要求都比较高。

光伏电站并网点需要监测并网点电能质量，包括电源频率、电源电压的大小、电压不平衡、电压骤升/骤降/中断、快速电压变化、谐波/间谐波THD、闪变等，需要安装单独的电能质量监测装置。

上图为一个1MW分布式光伏电站的示意图，光伏阵列接入光伏汇流箱，经过直流柜汇流后接入集中式逆变器(直流柜根据情况可不设置)，最后经过升压变压器升压至10kV或35kV后并入中压电网。由于光伏电站装机容量比较大，涉及到的保护和测控设备比较多，主要如下表：

六、结论

分布式光伏运维系统是保障分布式光伏系统稳定运行和实现经济效益的关键。通过采用的技术和管理手段，可以提高系统的发电效率、降低运维成本、延长设备寿命。然而，目前分布式光伏运维系统仍面临着数据质量、技术标准、专业人才等方面的挑战。未来，随着技术的不断进步和行业的发展，分布式光伏运维系统将朝着智能化、集成化、标准化、服务化的方向发展。我们需要不断加强技术创新和人才培养，推动分布式光伏运维系统的健康发展，为实现可再生能源的大规模应用做出贡献。