无人值守光伏电站技术创新与实践应用

一、引言

无人值守技术在光伏电站中的应用，是光伏产业发展到一定阶段的必然产物。传统的光伏电站运维模式依赖大量人力，不仅人力成本高昂，而且受人为因素影响较大。此外，许多光伏电站地处偏远地区，自然环境恶劣，给运维工作带来诸多困难。

无人值守技术的出现为解决这些问题提供了有效途径。通过引入先进的自动化、智能化设备与系统，如智能巡检机器人、远程集中监控系统、故障诊断预警技术等，极大减少了对人工的依赖，提高了运维效率与管理水平。

二、无人值守光伏电站的关键技术支撑

2.1 班果光伏电站简介

国家电投是全球最大的光伏发电、新能源发电、清洁能源发电企业，在风电、光伏等领域拥有雄厚的技术实力与丰富的项目经验，业务遍及全国各地。其所属的班果光伏电站位于云南省楚雄州元谋县黄瓜园镇，该地区日照充足，太阳能资源丰富，具备极佳的光伏电站建设条件。

电站总装机容量 50 兆瓦，建设 110kV 升压站 1 座，海拔高程 1100m～1340m ，占地总面积 1453.8 亩，地形较复杂，是典型的山地光伏电站。为确保电站的高效运维，电站配备了一支专业的运维团队，熟练掌握各类光伏设备的运维技术，为电站的稳定运行提供了坚实的人力保障。在技术创新与管理模式探索方面，云南国际积极引入前沿技术，致力于打造智能化、无人值守的光伏电站标杆，推动新能源产业的高质量发展。

2.2 智能巡检技术

2.2.1 无人机巡检

无人机巡检作为无人值守光伏电站智能巡检的核心技术之一，近年来取得了长足的发展与广泛应用，在无人机平台的选择与配置上，搭载了高清相机、红外热成像仪等先进的传感设备，能够从高空全方位捕捉光伏板的清晰图像以及温度分布信息。高清相机可精准拍摄光伏组件的表面状况，如是否存在灰尘遮挡、组件破损等问题；红外热成像仪则能敏锐探测组件的温度异常，及时发现热斑故障。

航线规划与自主飞行是该无人机巡检系统的一大显著亮点。系统基于精准的光伏电站数字模型，运用先进的算法生成最优化的飞行航线，确保巡检能够全面覆盖所有关键区域，并通过高速数据传输链路将这些宝贵数据实时传输至无人机云平台。

图像处理与分析作为系统的核心功能。通过运用前沿的图像处理算法，系统对采集到的海量图像进行快速预处理，有效提升图像质量，突出关键特征。随后，借助深度学习、机器学习等人工智能前沿算法，对处理后的图像进行深度智能分析，如隐裂、蜗牛纹、边框破损等。

2.2.2 轨道机器人巡检

机器人巡检设备在无人值守光伏电站运维中发挥着不可或缺的作用，以云南班果电站采用的巡检机器人为例，展现出了卓越的性能与优势。国家电投云南班果光伏电站配置了轨道巡检机器人，机器人专注于继电保护室等室内关键区域的巡检工作。它们沿着预设的轨道平稳运行，凭借自身携带的可见光、红外等多种先进传感器，对室内的各类仪器仪表以及设备的运行状况进行 24 小时不间断的全过程巡视。通过 AI 智能识别技术的深度运用，机器人可以快速实现准确的数据识别，当发现设备温度异常升高、局部放电等危险状态时，迅速发出警报，及时提醒运维人员采取措施，有效避免故障的进一步扩大。

2.2.3 其他巡检

除无人机巡检及 轨道机器人巡检外，班果光伏电站还配置了各类可见光云台、卡片机、红外摄像头巡检设备，配备了高精度的传感器，能够精确读取、记录场站内设备的仪表数据，如变压器的油温、油位，断路器的分合状态等，实时判断设备运行是否正常。同时，还能采集与设备运行紧密相关的环境信息，包括温度、湿度、风速、火情等，一旦察觉异常，立即精准上报，为运维人员提供第一手资料。

2.3 集中监控与数据采集技术

2.3.1 数据采集布局

在无人值守光伏电站中，及时、准确的数据传输与高效的数据处理分析至关重要。在数据采集方面除了采集常规组串、逆变器、箱变、输电、变电设备外，还在光伏方阵区部署红外探火预警雷达、白光巡检云台，对光伏区火情监测，实现全时段覆盖。升压站部署了测温光纤、读表卡片机、双目热成像测温云台、AR 全景摄像机、室内高清半球摄像机、巡检球形摄像机、轨道机器人、入侵探测器、动环监测系统等智能装备，对电流、电压、温度、油位、流量、声纹、位置、水位等信息进行采集，保障升压站一二次设备运行正常。

2.3.2 数据传输与处理

在数据传输过程中，传感器采集的数据首先通过各自的通信模块进行初步封装与整理，确保数据的完整性与准确性。随后，这些数据借助光纤环网，以超低延迟、高带宽的方式快速上传至边缘服务器。数据会经过预处理环节，运用数据清洗算法去除噪声干扰、填补缺失值，确保数据质量可靠。

光伏电站至区域集控中心构建了高速、稳定的数据传输通道，各光伏电站分别租用公网专线通道 1 条、电网专线通道 1 条、10M 公网通道（视频信号）1 条接入集控中心，将分布于各个区域光伏电站的海量生产设备数据实时传输至监控中心。任一通道故障，确保指令及监视等业务不中断。

2.3.4 远程集中调控与操作

远程操作与调控技术是实现无人值守光伏电站高效运行的关键手段之一，它打破了时空限制，在无人值守光伏电站中，运维人员可通过远程监控中心的操作界面，轻松实现逆变器的启停、参数调整等关键操作。对于主变挡位、母线电压等输变电设备运行方式调整，远程调控同样发挥着重要作用。远程监控中心可根据运行方式调整要求，实现主变挡位遥调、动态无功补偿 SVG 运行模式切换，运行人员可根据实际需要进行手动干预，确保设备始终处于最优工作状态。

此外，为防止误操作，远程监控系统还配备了严格的身份认证与权限管理功能。运维人员需凭借唯一的用户名、密码以及动态验证码登录系统，确保无人值守光伏电站的远程操作万无一失。

2.4 大数据运维技术

在无人值守光伏电站的运维体系中，故障诊断与预警系统起着至关重要的作用，能够提前察觉设备的“隐患”，及时发出预警，为故障处理争取宝贵时间。云南国际大数据预警系统构建了一套高度智能化的故障诊断机制。区域集控平台汇聚了来自各个边缘节点的信息，利用深度学习模型对数据进行深度挖掘与分析。该深度学习模型经过海量历史数据的训练，能够精准识别各种复杂的故障模式。它不仅可以判断出设备是否存在故障，还能准确诊断出故障的类型、严重程度以及可能的发生位置。

以光伏组件组串低性能预警为例，系统通过对组件电流电压特性以及历史运行数据的综合分析，能够精确判断组件发电效率的影响程度，向运维人员发送详细的预警信息，包括故障设备名称、位置、故障类型以及紧急处理建议，确保运维人员能够迅速做出响应，及时采取有效的修复措施，避免故障进一步恶化，保障电站的稳定运行。

三、结论

本研究对无人值守光伏电站进行了深入探究，涵盖关键技术、实践案例等多个关键领域，通过智能巡检、大数据预警、集中集控、区域维检等关键技术及管理模式创新，在应用上取得良好成效。展望未来，无人值守光伏电站技术发展前景广阔。人工智能与大数据深度融合，将不断提升电站智能化水平。

参考文献

[1]华为.光伏智能运维系统技术报告[R].2023.

[2]国家电投集团电投数科.智慧能源管理系统研究与应用[J].电力科技前沿，2023(03):23-30.