隨著“2030年碳達峰、2060年碳中和”政策布達,加之當下電力供需求矛盾、發(fā)展與排放矛盾疊加,使得工業(yè)用電產(chǎn)生大量缺口,近日多地限電限產(chǎn)頻上熱搜。以風電、光伏、儲能等為主的新能源發(fā)電,成為諸多企業(yè)重要的“自救”發(fā)電方案,其中,光伏作為受制自然環(huán)境的程度相對較低、市場基礎相對成熟的新能源,目前已成為鄉(xiāng)村、城鎮(zhèn)、園區(qū)構建智慧能源體系的主流選擇。借由ICT、IoT、云、邊、AI等技術,推進更智能、更節(jié)能、更高效新能源建設和運維迫在眉睫。
據(jù)光伏協(xié)會預測,2021全球光伏產(chǎn)業(yè)可裝機150-170GW,其中中國約占50-60GW。但我國光伏電站整體智能化、集約化、數(shù)字化發(fā)展水平參差不齊,傳統(tǒng)電站的自動化調(diào)度、無人值守等常態(tài)應用還存在明顯差距。近期在北京地區(qū)實施的金太陽光伏項目中,這些問題也得以集中凸顯。
不同于集中式光伏電站,分布式光伏具有部署靈活、電站輕量小巧、產(chǎn)用一體等特點,同時,分布式電站即發(fā)即用的特性也決定了要保證發(fā)電階段穩(wěn)定性和效率性。然而光伏領域目前的設備管理和運維模式仍處于以人力巡檢為主、設備處于黑匣子狀態(tài)、發(fā)現(xiàn)問題被動、解決問題滯后,一旦出現(xiàn)設備故障,則直接影響到一個或多個的光伏電站的產(chǎn)能和終端用戶的用能。如何提前解決好管理與運維的模式升級,迎接光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展,是擺在光伏運營商面前一道迫切的難題。當產(chǎn)業(yè)進入躍升期,舊的模式與經(jīng)驗將不再是最優(yōu)解,如今,千行百業(yè)與物聯(lián)網(wǎng)的融合,本質(zhì)上都是借助日新月異的技術紅利,為行業(yè)傳統(tǒng)問題提供新的解決思路。德聯(lián)軟件與研華科技剖解光伏電站傳統(tǒng)管理運維的“黑匣子”,從數(shù)據(jù)采集、穩(wěn)定傳輸、問題分析到持續(xù)優(yōu)化,為金太陽項目打造了孿生于云端的數(shù)字化管理運維系統(tǒng)。
德聯(lián)軟件總工程師郭士軍認為,分布式光伏電站與集中式電站在數(shù)字化和智能化轉型升級的過程中,對物聯(lián)網(wǎng)技術需求最大的差異點在現(xiàn)場端,由于分布式電站站點設備呈高度分散性,因此對現(xiàn)場的無線通信性能提出了更高的要求。如何在戶外低信號的情況下,保證數(shù)據(jù)從采集到傳輸?shù)目煽客罚潜卷椖恐械囊坏篮诵拈T檻,也正是德聯(lián)軟件選擇與研華科技合作的原因之一。
一個小小的設備通訊問題,在研華科技看來,是集合了采集控制、信號增強、信號整流、網(wǎng)絡備份、數(shù)據(jù)備份、軟硬聯(lián)動等方式于一體的大議題。對此,研華分別在軟、硬兩個層面對此作出應對功能。
● 首先,在硬件層面,研華智能網(wǎng)關支持網(wǎng)絡冗余,在運營商覆蓋的條件允許的情況下,可支持一主一備的網(wǎng)絡支撐。其次,研華在通訊設備內(nèi)部,將設備采集、存儲、傳輸三大功能適度解耦,在弱信號或無信號的情況下,智能網(wǎng)關承擔時序存儲功能(最多可存儲7-15天設備數(shù)據(jù)),待網(wǎng)絡恢復后按時序數(shù)據(jù)進行上傳,實現(xiàn)“斷點續(xù)傳”,保障網(wǎng)絡情況不穩(wěn)定常態(tài)下的數(shù)據(jù)的“零丟失”。
● 再者,信號增強不僅要靠通信側的性能,更需要在軟件側依據(jù)行業(yè)經(jīng)驗對“殘缺數(shù)據(jù)”進行合理的邏輯優(yōu)化。在金太陽項目實施中,研華物聯(lián)網(wǎng)解決方案顧問團隊基于對工業(yè)領域項目“現(xiàn)場為王”的認知,深入實地考察,向合作伙伴提供從單品到方案再到整體解決方案聯(lián)調(diào)聯(lián)試等深度支持服務網(wǎng)絡,從軟件側優(yōu)化入手,對4G通信模塊的驅動程序做了系列優(yōu)化。從而實現(xiàn)在低信號、不穩(wěn)定的情況下,對“殘缺數(shù)據(jù)”進行“匡正去誤”的整流處理,提高系統(tǒng)平臺在接受數(shù)據(jù)時的抗干擾、容錯糾錯能力,以應對極端苛刻網(wǎng)絡條件下的穩(wěn)定通訊。郭士軍表示,經(jīng)過研華團隊優(yōu)化,金太陽光伏電站的管理系統(tǒng)至今都著穩(wěn)定運行。
物聯(lián)網(wǎng)解決方案的起始點是互聯(lián)互通,而落腳點則是對實際業(yè)務問題的破解。在金太陽光伏電站項目中,研華除了解決電站通訊問題,還與德聯(lián)軟件聯(lián)合打造了SPMS光伏電站集控運維云平臺 。郭士軍介紹,經(jīng)過物聯(lián)網(wǎng)技術將設備進行孿生和互聯(lián),形成平臺化運維,從問題發(fā)現(xiàn)、問題分析、問題解決到問題歸檔,幫助金太陽光伏電站運營者實現(xiàn)精細化、全閉環(huán)、持續(xù)迭代的運維新模式。
設備運維始于“問題”的出現(xiàn),包括日常巡檢和故障發(fā)現(xiàn),即設備在線、智能診斷、以及基于異常數(shù)據(jù)的預測性維護;運維的重點在于分析問題,該平臺可提供多種故障分析手段,迅速判斷故障類型,定位問題源頭;運維的關鍵在于解決問題,該平臺根據(jù)問題分析的結果,形成故障診斷報告,匹配解決方案,并快速推送至運維人員,更快更準確解決問題;運維的收尾是歸檔,通過一次次的問題分析與解決,該平臺將持續(xù)沉淀設備故障與解決方案的經(jīng)驗積累,幫助客戶構建數(shù)字化的設備運維“知識圖譜”,完善光伏電站管理運維數(shù)據(jù)庫。
這些閉環(huán)運維能力的實現(xiàn),離不開研華工業(yè)云WISE-PaaS底層能力與德聯(lián)軟件深耕于光伏行業(yè)Know-how的聯(lián)合打造。如,在運維分析環(huán)節(jié),客戶需要對光伏電站設備的發(fā)電效率和設備健康狀況進行全面評估,因此平臺提供了對發(fā)電離散率、設備組串離散率的分析,理論與實際發(fā)電量的對比分析、結合用戶行為的復合分析,光伏電站效率(pr)分析等工具,可詳細地分析同一設備不同時段、不同設備橫向對比、屏蔽外界光照條件的設備情況,多維度分析電站低效的內(nèi)部問題,從數(shù)據(jù)根源形成科學決策依據(jù),不斷提高光伏電站的發(fā)電效能。
經(jīng)過SPMS光伏電站集控運維云平臺的部署,實現(xiàn)了設備數(shù)據(jù)的全面實時獲取,設備運行情況、發(fā)電情況的遠程監(jiān)測,故障的線上排查、方案的智能化制定,與傳統(tǒng)運維模式相比,效益提升顯著。之前排查和解決設備故障,需要4-5個人,且以天為單位;而現(xiàn)在解決問題是以小時為單位,只需1人。設備運維能力的提升,直接帶來了發(fā)電效率的提升,該平臺投入實施后,光伏電站利用率和發(fā)電效率提升約10%-20%。整體經(jīng)濟效益提升約為20%-30%。該項目通過研華科技和德聯(lián)軟件的聯(lián)手共創(chuàng),成功實踐了物聯(lián)網(wǎng)技術在光伏行業(yè)中發(fā)揮降本增效的潛力,而光伏市場正經(jīng)歷著前所未有的增長機遇,金太陽在這一擴張趨勢中亦有標桿作用和啟迪意義
“從全球能源趨勢來看,光伏處于快速發(fā)展階段,從補充能源到替代能源,這一位置轉變來之不易。” 郭士軍感慨道,物聯(lián)網(wǎng)有望解決光伏電站的問題重建設、輕運維的問題,集約化程度的提高才能打造低投入、低價格的核心優(yōu)勢。
習主席提出的碳達峰、碳中和目標,正在一個個城市、園區(qū)、建筑中快速落地開展,綜合能源平臺已成為城市和園區(qū)實現(xiàn)碳排放指標的標配能力,研華科技、德聯(lián)軟件將不斷構建能源行業(yè)的數(shù)智化生態(tài)創(chuàng)新,為綠色低碳的“智能地球”共同愿景貢獻力量。
6月20日,國家能源局綜合司正式下發(fā)《關于報送整縣(市、區(qū))屋頂分布式光伏開發(fā)試點方案的通知》,目前已有山東、陜西、福建、廣東、江西、甘肅、安徽、浙江、河北等23省發(fā)布分布式光伏整縣推進方案。