光伏電站運行與維護的第三只眼：大數(shù)據(jù)分析
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來源：
大話光伏
發(fā)布日期： 2021.02.05
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光伏電站運行與維護的第三只眼：大數(shù)據(jù)分析。為什么要做大數(shù)據(jù)分析？
和所有的產品一樣，在使用多年以后，總會出現(xiàn)這樣或那樣的問題。光伏電站在長達25年以上的壽命周期中，光伏組件的發(fā)電效率、匯流箱、電纜、逆變器等電器元件的可靠性會逐步降低，特別是惡劣的西部環(huán)境，光伏電站的發(fā)電量也隨之逐年遞減。
除去自然老化的因素之外，還有光伏組件、匯流箱、逆變器、變壓器的質量問題、施工建設的安裝問題，組件表面的灰塵、組串的串并聯(lián)損失、光伏直流及交流線纜的損失等多種因素，同時光伏電站在運行中還存在各種缺陷、故障。
光伏電站的容量一般較大，光組件數(shù)量在幾萬到幾十萬之多，如果光伏電站的某個支路發(fā)生了故障，靠傳統(tǒng)的人為方法在線下一個個的支路去排查、去診斷是不太現(xiàn)實的，非常耗費時間和精力。
因此，光伏電站必須要有科學合理可行的運維管理方法和手段，才能快速的找到問題，并且及時進行處理，保證電站在正常衰減外的平穩(wěn)運行。
解決上述問題，需要做到有的放矢地進行運維工作，提高運維效率，就需要通過相應手段快速準確地發(fā)現(xiàn)異常、定位異常。
這個手段就是大數(shù)據(jù)分析，將大數(shù)據(jù)分析應用到運維是所有運維工作中一個重要的組成部分，通過對光伏設備的運行狀態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，并且判斷問題所在位置，結合現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)問題原因，進而找到處理辦法。
光伏電站一般就地安裝一套監(jiān)控系統(tǒng)，用來監(jiān)控站內箱變、逆變器、匯流箱、各個支路的運行情況。對于運維企業(yè)，為了管理分布在全國各地的光伏電站，一般需要安裝遠程管理平臺，集監(jiān)控系統(tǒng)和生產運行分析系統(tǒng)為一體。
總部人員不需要親自到電站，就可以遠程對電站實時的發(fā)電數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，并可以通過各個電站的生產運行指標的分析比較來初步判斷電站的運行管理情況。
由于光伏電站積累的原始數(shù)據(jù)冗余繁多，且單純的原始數(shù)據(jù)沒有分析的意義。因此，原始數(shù)據(jù)收集以后需要經過篩選和處理，初步統(tǒng)計出需要的數(shù)據(jù)。
例如某中型光伏電站的逆變器記錄的原始數(shù)據(jù)有一萬多項，但最重要最具有實際意義的是功率、時間、發(fā)電量、組串電流和組串電壓等；環(huán)境監(jiān)測儀數(shù)據(jù)主要需要的是水平面輻射數(shù)據(jù)、光伏斜面輻射數(shù)據(jù)、環(huán)境溫度數(shù)據(jù)、風速風向等。
從原始數(shù)據(jù)中篩選初步統(tǒng)計出需要的數(shù)據(jù)后，下一步就是對數(shù)據(jù)進行處理和計算，成為具備可比性的數(shù)據(jù)。
如測得的水平面太陽輻照度、水平面散射輻照度、法向直接輻照度，經過處理和計算得到光伏組件陣列面實際接收的輻照度和輻射量，對于山地光伏電站，由于組件的朝向傾角不一致，就可以計算得到不同傾角或朝向的陣列的輻射水平，發(fā)電能力的比較就可以消除傾角或朝向的差異。
通過實測光伏陣列輸出功率、發(fā)電量數(shù)據(jù)，計算得到光伏方陣的實際系統(tǒng)效率、歸一化系統(tǒng)效率，將各個方陣的的發(fā)電量歸一化處理為標準等價發(fā)電時數(shù)等等。
在得到了上述的數(shù)據(jù)后，就可以用于分析電站的實際發(fā)電能力情況。
通過歸一化處理后的發(fā)電時數(shù)，可以橫向比較電站各個方陣的運行情況；通過系統(tǒng)效率可以縱向比較方陣的發(fā)電能力是否達到設計要求。
在找到發(fā)電能力落后的方陣后，就可以進一步仔細分析該方陣的原始數(shù)據(jù)，并且運維人員可以有重點的關注和檢查方陣的各個設備和環(huán)節(jié)，從而找到其發(fā)電量能力落后的原因并消除。
1）大部分光伏電站的輻射儀器是采用國產的設備，由于價格便宜，精度較差，造成輻射儀器的數(shù)據(jù)與實際偏差較大，不能用于準確的計算電站的系統(tǒng)效率。山地光伏電站由于角度和朝向比較多，輻照儀一般固定于某一個角度安裝，所采集的輻射數(shù)據(jù)用來計算系統(tǒng)效率，可能不能準確的反映電站的真實系統(tǒng)效率。
最好是通過水平面
- 傾斜面 的輻射轉換算法去計算不同角度和朝向的輻射量，計算出理論發(fā)電量，實際發(fā)電量與理論發(fā)電量之比就是真實的系統(tǒng)效率 。
2）部分集中式光伏電站由于采用了傳統(tǒng)的非智能匯流箱，因此組串的數(shù)據(jù)無法進行監(jiān)控，從后臺只能看到逆變器級的數(shù)據(jù)，因此某個支路發(fā)生了故障，后臺是很難分析出來的。因此傳統(tǒng)的匯流箱需要通過相應的技改，增加通訊模塊，這樣后臺的數(shù)據(jù)才能監(jiān)控到每一串。
3）另外部分光伏電站雖然有了智能匯流箱，但是通訊模塊一直不穩(wěn)定，或者數(shù)據(jù)采集的精度級別不夠，造成后臺顯示的電流和實際用鉗形表測試的電流差異較大。這樣也是不利于后臺通過數(shù)據(jù)分析來診斷組串的運行好壞。
由于光伏電站會產生大量的運行數(shù)據(jù)，上述數(shù)據(jù)收集、分類統(tǒng)計、處理計算和分析過程，必須要采用計算機軟件進行或輔助處理。現(xiàn)在市場有很多供應商提出了所謂的“智能光伏解決方案”，其“智能”程度主要是做到將原始數(shù)據(jù)收集存儲和簡單的分析。
少部分有一些實際應用的場景，例如清洗分析、低效診斷等，有的“智能光伏”解決方案考慮到了一些對原始數(shù)據(jù)的處理計算，但是還是比較粗獷，如某電站之前使用的某廠商的智能光伏監(jiān)控平臺，不符合電站跟蹤式光伏和聚光光伏的實際情況，所謂的“智能”數(shù)據(jù)不具備參考價值。
由于“智能光伏解決方案”供應商光伏發(fā)電知識和實際電站運營經驗的欠缺，不清楚電站用戶的真正需求，而大多數(shù)光伏電站用戶也不重視科學運營，提不出自己清晰的需要，做出來的運營平臺產品并不是很接地氣，還需要不斷摸索和完善。
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