随着我国新能源的快速发展，光伏电站建设规模正逐步扩大。当前，百兆瓦级光伏电站在西北地区建成，吉瓦级光伏产业园区的建立也并不遥远。然而，在光伏电站自身块头不断壮大的同时，诸如安全生产运行如何保障、故障排查如何精准等问题却日益凸显。

面对种种难题，由水电水利规划设计总院（简称“水规总院”）联合中国电力投资集团黄河上游水电开发有限责任公司、北京木联能软件技术有限公司，历时一年半联合攻关研发的光伏电站智能化信息管理系统，将诸多困扰逐一化解。经过在包括世界规模最大的光伏电站——格尔木光伏电站等多个大型光伏电站的反复实践，该系统由于在线实时分析和评价等方面无可替代的表现，被誉为我国第一个实现光伏电站数字化和智能化统一管理的科技平台。

实时监测智能定位

众所周知，大型并网光伏电站设备数量众多，信息采集异常艰巨。以格尔木光伏电站一期工程为例，根据黄河上游水电开发有限责任公司统计的数据，该工程占地面积8.04平方千米，共有子阵192个，电池组件816612块，汇流箱3072台，逆变器384台，箱式升压变192台，直流汇流支路约5万条。“如此多的设备、数据采集量给电站的运行管理带来一定的困难。虽然汇流箱、逆变器、监控系统等设备也具备数据采集、故障报警的功能，但对单个电池组件、直流回路接地等故障无法进行判别。”黄河上游水电开发有限责任公司总经理谢小平说，对于设备数量众多的大型光伏系统来说，如果不能够实现高度智能化和信息化，将难以实现生产管理和企业管理的准确和高效。

其实，因系统庞大带来的管理难题普遍存在于大型光伏电站中，阻碍着行业发展。一直以来为我国可再生能源事业发挥了重要作用的水规总院再一次走在了科技的前沿，由水规总院牵头，联合光伏电站和软件企业共同将光伏电站智能化信息管理系统从理论变成了现实。

“该系统可预先对电池组串、汇流箱的支路开路、组串回路反接、直流回路接地等可能发生的故障进行预警，并可通过对系统采集的数据进行实时对比分析，进而查找故障源头。”水规总院副总工程师易跃春在接受中国电力报记者采访时说，该系统可替代需要大量投入的设备状态监测系统，并融合先进科学的光伏电站运行管理模式，实现了光伏电站智能化、数字化、标准化、科学化管理。

国家风电信息管理中心副主任郭雁珩告诉记者，目前，光伏设备制造企业整体水平良莠不齐，无法实现综合分析判别功能。如果由监控系统来实现此功能，海量数据的采集分析将影响到监控系统的安全稳定运行。经过格尔木光伏电站的实践证明，该系统提高了光伏发电单元的故障分析能力，可及时发现设备缺陷。通过该系统的实时监测分析，可以快速定位发电效率低的发电单元，进而查找出组串的接线错误、插接头虚接、部分组串未接入及汇流箱熔断器熔断等问题。

优化系统效率升级

除了实时监测各类数据之外，光伏电站智能化信息管理系统还可对比分析电池组件、逆变器、光伏发电单元的效率，并根据当日辐照量计算出的理论发电量与实际发电量之间的对比，分析影响发电量的各种因素，进而提高整个电站的综合效率。

北京木联能软件技术有限公司总经理李伟宏在接受中国电力报记者采访时介绍，光伏电站逆变器投入运行时，部分器件实时功率偏差较大，该系统可以通过对逆变器输入功率、输出功率的前后分析，判断出效率偏低的真正原因。在此基础上，再进行针对性改造，效率就能大幅提高。

光伏电池组件品质是光伏电站发电能力的根本保证。如何能通过实践检验对各光伏电池组件的发电效率进行准确评估，逐步形成光伏组件优胜劣汰良性竞争机制，是光伏产业管理和政策引导需要关注的关键问题。格尔木光伏电站中的实际应用显示，该系统可以实现对不同厂商制造的９种多晶硅电池组件进行准确分析，进而判断其品质的优劣，为后续选择提供重要参考。

另外，光伏电站智能化信息管理系统还可以对电池组件清洁前后的数据进行分析，据此制定合理的电池组件表面清洁周期。“通过上述对比分析后采取的有效措施，提高了设备的可靠性，增加了发电量。”谢小平说，以格尔木电站为例，该电站2012年8月份发电量为2823万千瓦时，安装该系统后，9月份发电量就达到了3367万千瓦时。

除此，该系统成功投运后，积累了大量电站及设备运行经济技术指标、实际辐照度与发电量关系、理论发电量与实际发电量的对比的关系曲线、气象数据等经验型数据。“这些数据将有助于今后电站设备选型，有利于各区域光资源理论发电量与实际发电量之间的对比分析，分析影响电站整体效率和发电量的各种因素，为电站进一步设计优化提供依据。”国家风电信息管理中心副主任工程师杨立说，这对光伏发电行业发展规划来说，是宝贵的参考性数据。

降本增效规范标准

“本着以软件功能替代硬件设备的理念，在不增加硬件监测设备的前提下，可以依靠软件系统先进的数据分析模型对光伏电站设备进行实时数字化监测。”杨立说，大型光伏电站设备较多，若增加相关的硬件设备来进行设备运行状态的综合分析，则投资成本巨大。

据介绍，市场上已开发出的电池组件在线状态检测装置，每套的成本约200~300元。以格尔木电站为例，仅实现电池组件状态检测就需要增加成本1.63亿~2.45亿元，还需增加配套的电缆、数据采集装置等设备。实际上，据业内人士介绍，目前市场上还未研发出能完全在线采集逆变器运行状态、分析逆变器经济技术指标、测量光伏阵列效率等相关数据的检测设备，因此需增加大量辅助检测设备配合使用才能实现上述功能，这同样需要大量的资金成本。

但光伏电站智能化信息管理系统的出现就能将上述巨额成本大幅压缩。谢小平说：“从格尔木光伏电站实际运行前后数据的对比情况来看，相比在线状态检测装置的费用，该系统的费用是非常低廉的，它为企业节省了大量的投资成本，且实际检测效果更好。”

值得一提的是，当前国家和行业层面尚未制定颁布电池组件、汇流箱、直流配电柜、逆变器的运行、维护技术等标准，这给光伏电站生产管理带来一定困难。“光伏电站智能化信息管理系统以采集分析的数据为依据，指导光伏电站运行、维护工作，并在此基础上补充完善相关运行、维护技术标准，将相关标准录入该系统，扩充了信息化管理系统的功能。”易跃春说，这不仅规范了光伏电站的技术标准化管理，同时也大大提高了对此类技术标准的推广及应用，从电站层面填补了标准的欠缺。同时，通过电站运行信息的收集、整理，对指导不同地区光伏发电资源评估、站址选择和光伏发电发展规划具有积极的推动作用。

对于快速发展的光伏行业来说，实现速度和质量的双重保障才是理想选择，而凝聚了科研人员心血的光伏电站智能化信息管理系统，则可以将二者协调统一。这正如水规总院常务副院长王民浩所说：“水规总院在光伏电站智能化信息管理系统上的大量努力，是国家关于‘推进信息网络技术广泛应用’的具体实践，符合党的十八大报告提出的‘着力构建以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系’的创新驱动发展战略，为迎接第三次工业革命到来打下坚实基础。”　　

　　　《中国电力报》 （２０１３０４０３№０７）