无线通讯技术在光伏电站应用中的探讨

引言

在新能源产业快速发展背景下，光伏电站已成为能源结构转型的重要组成部分。光伏电站多分布于野外、屋顶等区域，具有覆盖范围广、设备分散、环境复杂等特点，其稳定运行依赖组件、逆变器、汇流箱等设备的实时数据采集，以及对光照、温度、风速等环境参数的动态监测。传统有线通讯需铺设大量线缆，不仅在野外复杂地形中施工难度大、成本高，且后期线缆老化、故障排查困难，易影响数据传输稳定性。

一、无线通讯技术与光伏电站的适配性及基础支撑

1.1 主流无线通讯技术的特性与适配场景

LoRa 技术具有低功耗、远距离、广覆盖特性，传输距离可达数公里，且单基站可连接海量设备，适合大规模地面光伏电站的设备数据采集，如汇流箱、逆变器的运行参数传输，无需频繁更换设备电池，降低运维成本；5G 技术具备高速率、低延迟、大连接优势，传输速率可达千兆级，延迟控制在毫秒级，适用于需实时交互的场景，如光伏电站的远程控制、高清视频监控，保障管控指令快速响应；WiFi 技术传输速率高、部署成本低，适合近距离、小范围数据传输，如屋顶分布式光伏电站的组件数据本地汇聚，或电站控制室内部设备的通讯连接，满足局部区域高频数据交互需求。

1.2 无线通讯技术的核心支撑作用

数据传输支撑，构建设备 - 网关 - 平台的无线数据链路，实时采集光伏组件、逆变器、储能设备的运行数据，以及光照、温度、风沙等环境数据，传输至电站监控平台，为运行状态分析与故障诊断提供数据基础；设备互联支撑，打破设备间的物理连接限制，实现分散设备的全域互联，如野外光伏电站中，分布在不同区域的逆变器通过无线网关互联，形成统一数据网络，避免因有线链路中断导致的设备离线；远程管控支撑，通过无线通讯实现电站监控平台与现场设备的双向交互，运维人员可远程查看设备运行状态、调整运行参数，甚至在故障发生时远程启动应急措施，减少现场巡检频次，降低运维成本。

1.3 技术选型的关键考量因素

电站规模与布局，大规模地面电站优先选择 LoRa、5G 等广覆盖技术，实现全域数据采集；分布式电站因设备分散且距离近，可采用 WiFi 结合 5G 的混合模式，平衡成本与效率；环境条件，高温、高湿、多风沙的野外电站，需选择抗恶劣环境的工业级无线设备，确保设备稳定运行；屋顶电站需考虑建筑遮挡对信号的影响，优先选择穿透性强的技术；数据需求，仅需传输少量运行参数的场景，可选用低速率、低功耗的 LoRa 技术；需传输高清视频、高频控制指令的场景，需选择 5G 等高速率、低延迟技术，保障数据传输质量。

二、无线通讯技术在光伏电站中的核心应用场景

2.1 光伏设备运行监控

无线通讯技术是设备运行监控的核心载体，实现全链条数据实时采集与状态预警，组件级监控，在光伏组件上部署微型无线传感器，采集组件输出电压、电流、温度等参数，通过 LoRa 技术传输至汇流箱旁的无线网关，若组件出现遮挡、老化导致参数异常，网关可实时将预警信息上传至监控平台，运维人员及时定位故障组件；逆变器监控，逆变器通过无线模块将运行数据传输至电站平台，平台实时分析数据，若逆变器出现过载、短路等故障，可通过 5G 技术远程发送停机指令，避免设备损坏；储能系统协同，平台通过无线指令控制储能设备充电；当出力不足时，控制储能放电，保障电力输出稳定。

2.2 电站环境与安全监测

环境参数监测，在电站内布设无线环境传感器，采集光照强度、环境温度、风速、降水量等数据，通过无线链路传输至平台，平台结合数据优化光伏组件倾角、逆变器运行策略，如高温天气时，调整逆变器冷却系统运行模式，避免因过热影响效率；安全隐患监测，在电站周界部署无线红外对射传感器、振动传感器，若出现人员非法闯入、设备异常振动，传感器立即发送报警信号至监控平台与运维人员终端。

2.3 电站运维管理优化

巡检路径优化，运维人员携带无线终端，通过电站内网获取实时设备状态数据与故障点位信息，终端自动规划最优巡检路径，避免重复巡检；运维人员可在现场通过终端上传故障处理结果，更新平台数据；资产生命周期管理，无线通讯技术记录设备从安装、运行到维护的全生命周期数据，平台通过数据分析预测设备寿命，如根据组件温度变化趋势，预测组件衰减速度，提前制定更换计划，保障电站长期稳定出力。

三、无线通讯技术在光伏电站应用中的挑战与优化路径

3.1 面临的核心挑战

信号覆盖不均，野外光伏电站常位于地形复杂区域，部分区域因遮挡导致无线信号弱或中断，出现数据传输盲区；屋顶分布式电站中，建筑墙体遮挡也会影响信号穿透，导致部分屋顶组件数据传输不稳定；抗干扰能力不足，光伏电站周边可能存在高压线路、无线基站等干扰源，影响无线信号传输质量，如高压线路产生的电磁辐射，可能导致 LoRa 数据传输误码率升高；电站内部设备运行时产生的电磁干扰，也会干扰无线通讯稳定性；设备能耗与维护问题，部分无线传感器依赖电池供电，在偏远区域更换电池难度大、成本高。

3.2 技术升级优化路径

增强信号覆盖能力，采用基站 + 中继组网模式，在信号盲区部署无线中继器，延伸信号覆盖范围；选择信号穿透性强的设备，如采用高频段与低频段混合组网，低频段穿透性强，用于复杂地形覆盖，高频段用于高速率传输，平衡覆盖与效率；提升抗干扰性能，采用抗干扰技术，如跳频通信、扩频通信，避免干扰源对固定频率的影响；对电站内部干扰源进行电磁屏蔽处理，减少对无线设备的干扰；降低能耗与维护成本，采用低功耗无线技术与设备，如选择休眠唤醒模式的传感器，仅在采集数据时唤醒，延长电池寿命。

3.3 机制完善保障措施

制定行业标准，由行业协会牵头，制定光伏电站无线通讯技术应用标准，明确设备选型、组网方式、数据传输协议等规范，避免不同厂商设备不兼容导致的通讯问题；加强运维协同，建立平台 - 运维人员 - 设备厂商协同机制，平台实时监测无线设备状态，若出现故障，自动推送维修需求至运维人员与厂商，缩短故障处理时间；推动技术融合，将无线通讯技术与人工智能、边缘计算融合，边缘计算节点可在电站本地对数据进行预处理，筛选关键数据传输至平台，减少数据传输量；人工智能模型可分析无线信号质量数据，预测信号故障风险，提前优化组网方案。

结语

无线通讯技术凭借灵活部署、高效传输、低成本运维的优势，已成为光伏电站突破传统通讯瓶颈、实现智能化运营的关键支撑。通过适配不同技术类型、覆盖核心应用场景，无线通讯技术有效提升了光伏电站数据交互效率与管控能力，降低了运维成本。尽管当前面临信号覆盖、抗干扰等挑战，但通过技术升级与机制完善，可逐步化解这些问题。

参考文献

[1] 中国光伏行业协会。光伏电站智能化运营技术指南 [Z]. 2024.

[2] 工业和信息化部。无线通讯技术在新能源领域应用白皮书 [R]. 2024.