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多地限电丨看12亿KW光伏电站如何以数智运维 助力双碳行动

返回列表 来源: 发布日期: 2021.10.11

随着“2030年碳达峰、2060年碳中和”政策布达,加之当下电力供需求矛盾、发展与排放矛盾叠加,使得工业用电产生大量缺口,近日多地限电限产频上热搜。以风电、光伏、储能等为主的新能源发电,成为诸多企业重要的“自救”发电方案,其中,光伏作为受制自然环境的程度相对较低、市场基础相对成熟的新能源,目前已成为乡村、城镇、园区构建智慧能源体系的主流选择。借由ICT、IoT、云、边、AI等技术,推进更智能、更节能、更高效新能源建设和运维迫在眉睫。

光伏势起,规模化增长与数智化水平的差距如何补齐

据光伏协会预测,2021全球光伏产业可装机150-170GW,其中中国约占50-60GW。但我国光伏电站整体智能化、集约化、数字化发展水平参差不齐,传统电站的自动化调度、无人值守等常态应用还存在明显差距。近期在北京地区实施的金太阳光伏项目中,这些问题也得以集中凸显。

不同于集中式光伏电站,分布式光伏具有部署灵活、电站轻量小巧、产用一体等特点,同时,分布式电站即发即用的特性也决定了要保证发电阶段稳定性和效率性。然而光伏领域目前的设备管理和运维模式仍处于以人力巡检为主、设备处于黑匣子状态、发现问题被动、解决问题滞后,一旦出现设备故障,则直接影响到一个或多个的光伏电站的产能和终端用户的用能。如何提前解决好管理与运维的模式升级,迎接光伏产业规模化发展,是摆在光伏运营商面前一道迫切的难题。
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在金太阳项目中,所有光伏电站分布于12个厂区,最远至通州、延庆等地,物理上的距离为传统的运维模式带来很大的困难,巡检难、发现问题慢、处理问题不及时成为必然结果,不仅直接影响着故障期的发电量和整体效率,还耗时耗力增加了运维成本。因此,德联软件积极转身,联手研华科技,以自动化、智能化、数字化为手段,破解大规模、分散式的运维难题,为金太阳项目打造了一套直击行业痛点、适应未来规模化趋势的光伏电站运维管理系统。

物联网时代解法:从黑匣子到可视化

当产业进入跃升期,旧的模式与经验将不再是最优解,如今,千行百业与物联网的融合,本质上都是借助日新月异的技术红利,为行业传统问题提供新的解决思路。德联软件与研华科技剖解光伏电站传统管理运维的“黑匣子”,从数据采集、稳定传输、问题分析到持续优化,为金太阳项目打造了孪生于云端的数字化管理运维系统。

德联软件总工程师郭士军认为,分布式光伏电站与集中式电站在数字化和智能化转型升级的过程中,对物联网技术需求最大的差异点在现场端,由于分布式电站站点设备呈高度分散性,因此对现场的无线通信性能提出了更高的要求。如何在户外低信号的情况下,保证数据从采集到传输的可靠通路,是本项目中的一道核心门槛,也正是德联软件选择与研华科技合作的原因之一。

一个小小的设备通讯问题,在研华科技看来,是集合了采集控制、信号增强、信号整流、网络备份、数据备份、软硬联动等方式于一体的大议题。对此,研华分别在软、硬两个层面对此作出应对功能。

● 首先,在硬件层面,研华智能网关支持网络冗余,在运营商覆盖的条件允许的情况下,可支持一主一备的网络支撑。其次,研华在通讯设备内部,将设备采集、存储、传输三大功能适度解耦,在弱信号或无信号的情况下,智能网关承担时序存储功能(最多可存储7-15天设备数据),待网络恢复后按时序数据进行上传,实现“断点续传”,保障网络情况不稳定常态下的数据的“零丢失”。

● 再者,信号增强不仅要靠通信侧的性能,更需要在软件侧依据行业经验对“残缺数据”进行合理的逻辑优化。在金太阳项目实施中,研华物联网解决方案顾问团队基于对工业领域项目“现场为王”的认知,深入实地考察,向合作伙伴提供从单品到方案再到整体解决方案联调联试等深度支持服务网络,从软件侧优化入手,对4G通信模块的驱动程序做了系列优化。从而实现在低信号、不稳定的情况下,对“残缺数据”进行“匡正去误”的整流处理,提高系统平台在接受数据时的抗干扰、容错纠错能力,以应对极端苛刻网络条件下的稳定通讯。郭士军表示,经过研华团队优化,金太阳光伏电站的管理系统至今都着稳定运行。

IT与OT融合  助攻平台精细化运维

物联网解决方案的起始点是互联互通,而落脚点则是对实际业务问题的破解。在金太阳光伏电站项目中,研华除了解决电站通讯问题,还与德联软件联合打造了SPMS光伏电站集控运维云平台 。郭士军介绍,经过物联网技术将设备进行孪生和互联,形成平台化运维,从问题发现、问题分析、问题解决到问题归档,帮助金太阳光伏电站运营者实现精细化、全闭环、持续迭代的运维新模式。

设备运维始于“问题”的出现,包括日常巡检和故障发现,即设备在线、智能诊断、以及基于异常数据的预测性维护;运维的重点在于分析问题,该平台可提供多种故障分析手段,迅速判断故障类型,定位问题源头;运维的关键在于解决问题,该平台根据问题分析的结果,形成故障诊断报告,匹配解决方案,并快速推送至运维人员,更快更准确解决问题;运维的收尾是归档,通过一次次的问题分析与解决,该平台将持续沉淀设备故障与解决方案的经验积累,帮助客户构建数字化的设备运维“知识图谱”,完善光伏电站管理运维数据库。

这些闭环运维能力的实现,离不开研华工业云WISE-PaaS底层能力与德联软件深耕于光伏行业Know-how的联合打造。如,在运维分析环节,客户需要对光伏电站设备的发电效率和设备健康状况进行全面评估,因此平台提供了对发电离散率、设备组串离散率的分析,理论与实际发电量的对比分析、结合用户行为的复合分析,光伏电站效率(pr)分析等工具,可详细地分析同一设备不同时段、不同设备横向对比、屏蔽外界光照条件的设备情况,多维度分析电站低效的内部问题,从数据根源形成科学决策依据,不断提高光伏电站的发电效能。

经过SPMS光伏电站集控运维云平台的部署,实现了设备数据的全面实时获取,设备运行情况、发电情况的远程监测,故障的线上排查、方案的智能化制定,与传统运维模式相比,效益提升显著。之前排查和解决设备故障,需要4-5个人,且以天为单位;而现在解决问题是以小时为单位,只需1人。设备运维能力的提升,直接带来了发电效率的提升,该平台投入实施后,光伏电站利用率和发电效率提升约10%-20%。整体经济效益提升约为20%-30%。
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共创光伏数智生态  共赴碳中和十年契约

该项目通过研华科技和德联软件的联手共创,成功实践了物联网技术在光伏行业中发挥降本增效的潜力,而光伏市场正经历着前所未有的增长机遇,金太阳在这一扩张趋势中亦有标杆作用和启迪意义

“从全球能源趋势来看,光伏处于快速发展阶段,从补充能源到替代能源,这一位置转变来之不易。” 郭士军感慨道,物联网有望解决光伏电站的问题重建设、轻运维的问题,集约化程度的提高才能打造低投入、低价格的核心优势。

习主席提出的碳达峰、碳中和目标,正在一个个城市、园区、建筑中快速落地开展,综合能源平台已成为城市和园区实现碳排放指标的标配能力,研华科技、德联软件将不断构建能源行业的数智化生态创新,为绿色低碳的“智能地球”共同愿景贡献力量。

6月20日,国家能源局综合司正式下发《关于报送整县(市、区)屋顶分布式光伏开发试点方案的通知》,目前已有山东、陕西、福建、广东、江西、甘肃、安徽、浙江、河北等23省发布分布式光伏整县推进方案。
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