基于远程监控的光伏电站运维模式创新与实践

一、引言

在全球能源转型的大背景下，太阳能作为一种清洁、可再生能源，受到了广泛关注。光伏电站作为太阳能利用的重要形式，其建设规模和数量不断攀升。根据彭博新能源财经（BNEF）预测，2024 年全球光伏新增装机量将达到 592GW，较 2023 年的444 吉瓦增长 33% 。全球光伏发电累计装机规模超 2TW 。然而，光伏电站的运维管理面临诸多难题，传统的运维模式依赖人工现场巡检，不仅效率低下，而且难以实时掌握电站运行状况，无法及时应对设备故障，严重影响电站的发电效率和经济效益。远程监控技术的发展为光伏电站运维模式的革新提供了契机，通过构建远程监控系统，结合大数据及人工智能算法，可实现对光伏电站设备的全方位、实时监测与智能化管理，有效提升运维水平。

二、传统光伏电站运维模式的困境

（一）巡检效率低下

光伏电站占地面积大，设备分布广泛，人工巡检需要运维人员逐个区域、逐个设备进行检查，耗费大量时间和人力。而且巡检频率有限，无法做到对设备运行状态的实时跟踪，一些潜在故障难以在早期被发现。同时，常规性的巡检工作亦容易产生单调性疲劳和心理倦怠，也会拉低工作质量。

（二）故障响应滞后

当设备出现故障时，由于人工巡检的不及时性，故障发现往往存在延迟。同时，依靠人工经验进行故障诊断，过程复杂且耗时，导致故障修复时间长，电站长时间停机，造成发电量损失。

（三）运维成本高昂

传统运维模式下，大量的人力投入、频繁的设备维护以及故障修复所需的物资成本，使得光伏电站的运维成本居高不下。此外，为确保设备稳定运行，还需储备大量零部件，进一步增加了成本负担。

三、基于远程监控的光伏电站运维模式创新

（一）远程监控系统架构

数据采集层：在光伏电站的光伏板、逆变器、汇流箱、变压器等关键设备上安装各类传感器，如温度传感器、电流传感器、电压传感器、功率传感器等，实时采集设备的运行参数。同时，部署气象传感器，收集光照强度、温度、湿度、风速等环境数据。这些传感器将采集到的数据通过有线或无线通信方式传输至数据传输层。

数据传输层：采用物联网通信技术，如 4G、5G、Wi-Fi 或光纤等，将数据采集层获取的数据稳定、快速地传输至监控中心。为确保数据传输的安全性和可靠性，通常会采用加密技术和数据备份机制。

数据处理及应用层：由服务器、监控软件和数据存储设备组成。监控软件对传输过来的数据进行实时处理、分析和可视化展示。运维人员可以通过监控中心的大屏幕或终端设备，直观地查看光伏电站各设备的运行状态、发电数据以及气象信息等，实现对电站的远程集中监控。

（二）实时监测与预警功能

实时运行状态监测：远程监控系统能够实时展示光伏电站设备的运行参数，如光伏板的工作电压、电流、功率，逆变器的输入输出电压、电流、频率、效率，以及设备的温度等。通过对这些参数的实时监测，运维人员可以随时了解设备的运行状况，判断设备是否正常工作。

故障预警机制：基于大数据分析和机器学习算法，远程监控系统可以对设备运行数据进行实时分析，建立设备运行模型。当设备运行参数偏离正常范围或出现异常趋势时，系统自动触发预警信息，通过短信、邮件或 APP 内消息等方式及时通知运维人员。预警信息包括故障类型、故障位置、可能的原因及处理建议，为运维人员提前采取措施提供依据，有效避免故障的发生或扩大。

（三）远程诊断与智能派单与决策支持

当设备出现故障时，在运维人员未抵达现场的情况下，可通过远程监控系统对设备进行诊断。进行智能派单，远程监控系统可根据设备报警及故障类型，结合人员排班情况，自动生成工单并通过 APP 内消息或短信等方式分派给对应人员。远程监控系统整合光伏电站的运行数据、气象数据、设备维修历史及维护记录等多源信息，利用大数据分析和人工智能技术，为运维决策提供支持。

人员智能调配策略（1）多维度工单分配机制

远程监控系统通过构建人员技能矩阵（包含设备类型、故障类型、应急响应能力等标签），结合实时工单优先级（如发电损失量、设备重要性）和人员当前任务负载，实现动态派单。例如：

技能匹配：逆变器故障优先分配给持有电气工程师认证的运维人员；

地理位置优化：优先调度距离故障点最近的运维团队；

负载均衡：通过算法避免同一人员短时间内承接过多任务。

（2）智能排班系统

系统基于历史故障数据和气象预测模型，提前预判设备故障高发时段，动态调整人员排班计划。例如：在雨季来临前，增加汇流箱维护人员的排班密度；在光照充足时段，重点监控逆变器运行状态。

（3）人员协作与培训机制

建立远程协作平台，支持多专家在线会诊复杂故障；同时，通过分析历史工单数据，为运维人员推送个性化培训课程（如 AI 诊断工具使用、新型组件维护技巧），提升团队整体技能水平。

四、基于远程监控的运维模式效益分析

（一）经济效益

发电收入增加：通过提高发电效率和减少设备故障停机时间，光伏电站的发电损失显著降低，从而增加了发电收入。以 约 300MW 分布式光伏电站为例，采用远程监控运维模式后，年发电量损失减少 100 万度，按照上网电价 0.5 元 / 度计算，每年可减少损失 50 万元。运维成本降低：减少了人工巡检、设备维修以及零部件储备等方面的费用支出。通过人员智能调配，平均故障响应时间从 4 小时缩短至 1.5 小时

（二）社会效益

保障能源供应安全：实时监测和快速故障响应能力，确保了光伏电站的可靠运行，为地区能源供应提供了稳定保障，降低了因能源供应中断带来的风险。

推动可持续发展：基于远程监控的运维模式提高了光伏电站的运行稳定性和发电效率，有助于增加清洁能源的供应，减少对传统化石能源的依赖，对推动能源结构调整和实现碳减排目标具有积极意义。

五、基于远程监控的运维模式面临的挑战

（一）技术可靠性问题

远程监控系统依赖于通信技术和电子设备，通信中断、设备故障等技术问题可能导致数据传输不畅或监测中断，影响运维工作的正常开展。需要建立完善的技术保障体系，加强设备维护和备用通信方案的建设。

（二）数据安全风险

光伏电站运行数据包含设备信息、发电数据等重要信息，在数据采集、传输和存储过程中，面临数据泄露、篡改等安全风险。需要采取严格的数据加密、访问控制和数据备份等安全措施，保障数据安全。

（三）专业人才短缺

基于远程监控的运维模式需要既懂光伏技术又懂信息技术的复合型专业人才。目前，这类专业人才相对匮乏，运维人员对远程监控系统的操作和数据分析能力有限，制约了运维模式的推广和应用效果。需加强人才培养和引进。

结论

基于远程监控的光伏电站运维模式创新是应对传统运维困境、提升光伏电站运维水平的有效途径。通过构建远程监控系统，实现实时监测、预警、远程诊断和智能决策支持等功能，显著提高了运维效率、降低了运维成本、提升了发电效益，具有良好的经济效益和社会效益。尽管目前面临技术可靠性、数据安全和人才短缺等挑战，但随着技术的进步、标准的完善和人才的培养，基于远程监控的运维模式将在光伏电站运维中得到更广泛的应用，为光伏产业的可持续发展注入强大动力。

参考文献：

[1]肖健伦.基于云平台的分布式光伏电站远程监控系统研究与设计[D].广西大学,2022.DOI:10.27034/d.cnki.ggxiu.2022.001130.

[2]张磊,何正东,叶海瑞,等.远程监控在新能源风光一体系统的应用[J].集成电路应 用,2020,37(12):37-39.DOI:10.19339/j.issn.1674-2583.2020.12.015.