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隨著全球光伏電站的數(shù)量急劇增多，為了提高發(fā)電率，光伏電站已由大規(guī)模發(fā)展向大規(guī)模運(yùn)營(yíng)轉(zhuǎn)變。光伏電站建成并網(wǎng)后，發(fā)電量便成為衡量其價(jià)值的重要標(biāo)準(zhǔn)。如果電站沒有專業(yè)化運(yùn)維，其發(fā)電能力或?qū)⑹芟蓿M(jìn)而減少收益。因此，光伏電站的運(yùn)維對(duì)場(chǎng)站企業(yè)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，并且是實(shí)現(xiàn)降本增效的關(guān)鍵，對(duì)于大型光伏電站更是如此。

阿布扎比Sweihan光伏獨(dú)立發(fā)電項(xiàng)目位于阿聯(lián)酋阿布扎比酋長(zhǎng)國(guó)東部城鎮(zhèn)Sweihan，占地面積約7.8平方公里，項(xiàng)目總規(guī)模1177MW。目前這一全球單體裝機(jī)容量最大的光伏地面電站已成功實(shí)現(xiàn)全面并網(wǎng)，并正式投入商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。在此項(xiàng)目中，研華的智能光伏運(yùn)維系統(tǒng)成功為其提供技術(shù)支持。

服務(wù)“戈壁荒漠”中的 “綠色電站”

阿布扎比Sweihan電站以“2.42美分一度電”創(chuàng)下當(dāng)時(shí)全球最低電站投標(biāo)價(jià)格，打破世界紀(jì)錄，成為光伏行業(yè)史上里程碑項(xiàng)目。

作為全球單體裝機(jī)容量最大的光伏地面電站，阿布扎比Sweihan電站與普通規(guī)模的光伏地面電站有本質(zhì)的不同。阿布扎比地勢(shì)平坦，有廣袤可利用的荒漠化土地可以利用。因此，與許多內(nèi)陸光伏電站不同，Sweihan電站不需要將光伏面板拆分成不同部分，而是可以建設(shè)連續(xù)的、大面積的單體光伏電站。

Sweihan電站應(yīng)用了超過320萬(wàn)塊光伏面板，為這樣的超級(jí)工程提供技術(shù)支持，研華累計(jì)提供了超過210臺(tái)EKI-7000系列網(wǎng)管型交換機(jī)，206臺(tái)ECU-1152工業(yè)協(xié)議網(wǎng)關(guān)及10臺(tái)工控機(jī)。

此項(xiàng)目中研華相關(guān)產(chǎn)品的運(yùn)作架構(gòu)，主要分為兩個(gè)部分：首先，ECU-1152工業(yè)協(xié)議網(wǎng)關(guān)通過串口負(fù)責(zé)匯整各子系統(tǒng)所搜集到的信息，將逆變器、電表、氣象站等設(shè)備采集到的光伏組件電流、電壓、輻照度等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)诫娏?shù)據(jù)服務(wù)器。其后，由研華WISE-PaaS/EdgeLink軟件負(fù)責(zé)協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)匯聚，通過云端軟件實(shí)時(shí)展示電站運(yùn)行狀態(tài)。

如此一來(lái)，電站業(yè)主無(wú)需去到現(xiàn)場(chǎng)，就可以即時(shí)監(jiān)控和控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，如：遠(yuǎn)程監(jiān)看資產(chǎn)、追蹤設(shè)備性能、接收警報(bào)通知、使用移動(dòng)裝置執(zhí)行系統(tǒng)管理和配置等。避免了頻繁的現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)服務(wù)，節(jié)省了大量的時(shí)間與人工成本。

緊貼業(yè)主需求 打造可靠數(shù)據(jù)架構(gòu)

在這樣的超級(jí)工程中，厘清需求是十分重要的。尤其是由于電站地處環(huán)境惡劣、占地面積較大，僅憑人力清潔、排查故障，耗時(shí)長(zhǎng)，難免不及時(shí)。在此情況下，為降低人力運(yùn)維成本，智能化運(yùn)維成為業(yè)主選擇的新方向。

作為清潔能源項(xiàng)目，Sweihan電站更關(guān)注項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)的環(huán)保效益，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化可持續(xù)運(yùn)營(yíng)，以確保發(fā)電量的準(zhǔn)確性和資料的連續(xù)性。

ECU-1152收集了超過800個(gè)參數(shù)，必須在秒級(jí)內(nèi)完成收集信息及轉(zhuǎn)發(fā)的動(dòng)作，才能保證這個(gè)數(shù)據(jù)能夠在統(tǒng)一的監(jiān)控界面中及時(shí)的顯示出來(lái)。ECU-1152網(wǎng)關(guān)支持3G/4G /GPRS/WIFI不同的無(wú)線通訊模式，并具有“斷點(diǎn)續(xù)傳”的功能。ECU-1152設(shè)置了數(shù)據(jù)緩存區(qū)，可應(yīng)用SD卡不斷記錄采集到的數(shù)據(jù)。這樣當(dāng)網(wǎng)關(guān)與上方設(shè)備通訊有異常時(shí)，不會(huì)造成關(guān)鍵數(shù)據(jù)的丟失。一旦通訊恢復(fù)正常時(shí)即可將這段緩存的數(shù)據(jù)補(bǔ)傳到上方設(shè)備，有效保存了數(shù)據(jù)的完整性。此外，由于地處沙漠氣候，該項(xiàng)目日常需面臨高達(dá)70度的晝夜溫差，如此大的溫差對(duì)產(chǎn)業(yè)的寬溫、穩(wěn)定性也是一大挑戰(zhàn)。研華本身的產(chǎn)品設(shè)計(jì)對(duì)此已經(jīng)有所考量， ECU-1152智能網(wǎng)關(guān)工作溫度范圍可達(dá)-40℃～+70℃，可適應(yīng)惡劣的環(huán)境，保證穩(wěn)定工作不間斷。

實(shí)時(shí)軟件畫面

在Sweihan項(xiàng)目中，研華EKI-7000與 EKI-9000兩種不同類型的網(wǎng)管型交換機(jī)相連接，構(gòu)成了4個(gè)子環(huán)網(wǎng)。當(dāng)環(huán)網(wǎng)中的任一光纖出現(xiàn)中斷時(shí)，對(duì)于主站接收數(shù)據(jù)沒有影響，不會(huì)出現(xiàn)通訊斷鏈、數(shù)據(jù)丟失的情況，極大地提高了整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。

光伏智能化運(yùn)維時(shí)代已來(lái)

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，研華智能光伏運(yùn)維系統(tǒng)已累計(jì)服務(wù)國(guó)電投、金太陽(yáng)、晶科等集成商在全國(guó)各地及海外多個(gè)大型光伏電站項(xiàng)目。不僅大大減少了運(yùn)維工作量，更以第一時(shí)間的響應(yīng)以及深度的數(shù)據(jù)挖掘和分析，為電站運(yùn)行提供了精細(xì)化的管理，為提升發(fā)電量提供了充足的數(shù)據(jù)支撐。

隨著光伏電站智能化程度的逐步提升，光伏電站對(duì)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)功能的需求越來(lái)越高，目前市場(chǎng)上的采集網(wǎng)關(guān)功能比較單一，要么軟件協(xié)議不完善，只支持單品牌設(shè)備協(xié)議，使得用戶新需求的軟件協(xié)議無(wú)法添加；要么受通訊網(wǎng)絡(luò)影響采集的數(shù)據(jù)無(wú)法完整與集控中心交互，要么分布在各地?cái)?shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)無(wú)法統(tǒng)一部署管理數(shù)據(jù)等諸多問題，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及后期維護(hù)帶來(lái)極大的不便。

作為新能源行業(yè)信息化方案的專業(yè)廠商，研華科技的ECU-1152智能無(wú)線網(wǎng)關(guān)，基于穩(wěn)固的硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)，加之研華創(chuàng)新研發(fā)的WISE-PaaS/Edgelink軟件，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)支持多種通訊協(xié)議、不用復(fù)雜的編程即可與云端互聯(lián)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷以及支持通訊斷點(diǎn)續(xù)傳保證重要數(shù)據(jù)不丟失，并且可以根據(jù)用戶的需求做產(chǎn)品的客制化服務(wù)。

智能運(yùn)維中心架構(gòu)圖

為了滿足業(yè)主的不同需求，研華推出了智能光伏運(yùn)維系統(tǒng)，作為智能光伏運(yùn)維的核心軟件研華SPMS采用B/S架構(gòu)，所有的監(jiān)控內(nèi)容均可在軟件平臺(tái)中查看，具有統(tǒng)一的監(jiān)控界面，并能在監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)所有光伏電站的遠(yuǎn)程集中管理、維護(hù)及升級(jí)。分布式的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)微型電站接入提供了方便。可以實(shí)現(xiàn)光伏電站的統(tǒng)一運(yùn)行監(jiān)控、遠(yuǎn)程集中管理與維護(hù)，給運(yùn)行人員、檢修人員、管理人員等提供全面、便捷、差異化的數(shù)據(jù)和服務(wù)。此外，還建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，為監(jiān)控平臺(tái)和其他各種專業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

研華光伏電站集控系統(tǒng)解決方案可實(shí)現(xiàn)大型光伏電站海量數(shù)據(jù)的集中匯總以及電站的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控運(yùn)維，智能運(yùn)維系統(tǒng)的及時(shí)、高效、智能等特點(diǎn)，為電站實(shí)現(xiàn)降本增效的目的提供有力的幫助。業(yè)主還可以制定專屬于自己的光伏資產(chǎn)管理平臺(tái)，真正實(shí)現(xiàn)個(gè)性化管理。

傳感技術(shù)、AI、物聯(lián)網(wǎng)、5G等將傳統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備融入到一個(gè)“社交”的環(huán)境，進(jìn)入機(jī)器社交（M2M，Machine to Machine）網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，可感知光伏設(shè)備及與云端數(shù)據(jù)的聯(lián)系與變化，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行智能化處理，使得光伏電站管理模式越來(lái)越高效。未來(lái)，在智能物聯(lián)網(wǎng)等的支持下，機(jī)器社交的能力和紅利將進(jìn)一步被釋放。

 摘自《自動(dòng)化博覽》2020年3月刊