张继冬
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要： 随着全球对可再生能源的需求不断增长，光伏发电作为一种清洁、可持续的能源形式得到了广泛应用。为了确保光伏电站的高效、稳定运行，光伏电站监控系统成为了组成部分。本文深入探讨了光伏电站监控系统的解决方案，包括系统架构、功能模块、关键技术以及应用前景等方面，旨在为光伏电站的智能化管理提供有益的参考。
一、引言
在全球能源危机和环境问题日益严峻的背景下，太阳能光伏发电凭借其无污染、可再生、分布广泛等优势，成为了世界各国重点发展的新能源领域之一。随着光伏电站规模的不断扩大和技术的不断进步，对光伏电站的运行管理提出了更高的要求。光伏电站监控系统作为实现光伏电站智能化管理的重要手段，能够实时监测光伏电站的运行状态，提高发电效率，降低运维成本，保障电站的安全稳定运行。
二、光伏电站监控系统架构
（一）总体架构
光伏电站监控系统通常由现场设备层、网络通信层和监控管理层组成。现场设备层包括光伏组件、逆变器、汇流箱等设备，负责采集光伏电站的运行数据。网络通信层采用有线或无线通信方式，将现场设备层采集的数据传输到监控管理层。监控管理层由监控服务器、数据库服务器、操作员工作站等组成，负责对光伏电站的运行数据进行处理、分析和展示。
（二）硬件组成
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数据采集终端：安装在光伏电站的现场设备上，负责采集光伏组件的电压、电流、温度等参数，以及逆变器的输出功率、效率等数据。
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通信设备：包括以太网交换机、无线通信模块等，负责将现场设备层采集的数据传输到监控管理层。
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监控服务器：安装有监控软件，负责对光伏电站的运行数据进行处理、分析和展示。
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数据库服务器：存储光伏电站的运行数据，为监控系统提供数据支持。
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操作员工作站：供运维人员进行监控和操作，实现对光伏电站的远程管理。
（三）软件组成
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数据采集软件：负责采集现场设备层的数据，并将数据传输到监控服务器。
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监控软件：对光伏电站的运行数据进行处理、分析和展示，提供实时监控、报警管理、报表生成等功能。
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数据库管理软件：管理光伏电站的运行数据，提供数据存储、查询、备份等功能。
三、光伏电站监控系统功能模块
（一）数据采集与监测
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实时采集光伏电站的运行数据，包括光伏组件的电压、电流、温度，逆变器的输出功率、效率，汇流箱的电流等参数。
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对采集到的数据进行实时监测，显示光伏电站的运行状态，如发电功率、日发电量、累计发电量等。
（二）报警管理
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设置报警阈值，当光伏电站的运行数据超过报警阈值时，系统自动发出报警信息。
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报警信息包括报警类型、报警时间、报警位置等，方便运维人员及时处理故障。
（三）报表生成与分析
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生成各种报表，如日报表、月报表、年报表等，反映光伏电站的运行情况。
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对光伏电站的运行数据进行分析，如发电效率分析、故障统计分析等，为电站的优化运行提供依据。
（四）远程控制
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实现对光伏电站的远程控制，如逆变器的启停、汇流箱的开关等。
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远程控制功能可以提高运维效率，减少现场操作的风险。
（五）用户管理
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对监控系统的用户进行管理，设置用户权限，确保系统的安全运行。
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用户可以根据自己的权限进行监控和操作，实现对光伏电站的个性化管理。
四、光伏电站监控系统关键技术
（一）数据采集技术
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传感器技术：采用高精度的传感器，准确采集光伏电站的运行数据。
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通信技术：选择合适的通信方式，确保数据采集的实时性和可靠性。
（二）数据分析技术
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数据挖掘技术：对光伏电站的运行数据进行挖掘，发现潜在的问题和规律。
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机器学习技术：利用机器学习算法，对光伏电站的运行数据进行分析和预测，提高发电效率。
（三）远程通信技术
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有线通信技术：如以太网、RS485 等，适用于近距离的数据传输。
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无线通信技术：如 GPRS、4G、5G 等，适用于远距离的数据传输。
（四）安全防护技术
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数据加密技术：对光伏电站的运行数据进行加密，确保数据的安全性。
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防火墙技术：防止外部网络的攻击，保障监控系统的安全运行。
五、光伏电站监控系统应用前景
（一）提高发电效率
通过对光伏电站的运行数据进行实时监测和分析，及时发现问题并采取措施，提高光伏电站的发电效率。
（二）降低运维成本
实现对光伏电站的远程监控和管理，减少现场运维人员的工作量，降低运维成本。
（三）保障电站安全
通过报警管理和远程控制功能，及时处理故障，保障光伏电站的安全稳定运行。
（四）促进智能电网发展
光伏电站监控系统可以与智能电网进行通信，实现光伏电站的智能化接入和调度，促进智能电网的发展。
六、安科瑞分布式光伏发电系统解决方案
根据国家电网Q/GDW1480-2015 《分布式电源接入电网技术规定》：分布式电源并网电压等级可根据各并网点装机容量进行初步选择，推荐如下：8kW 及以下可接入220V；8kW~400kW可接入380V；400kW~6000kW可接入10kV；5000kW~30000kW以上可接入35kV。并网电压等级应根据电网条件，通过技术经济比选论证确定。若高低两级电压均具备接入条件，优先采用低电压等级接入。
AcrelCloud-1200分布式光伏运维云平台软件可以帮助用户监视分布在区域内各分布式光伏电站的运行状态（如电站地理分布、电站信息、逆变器状态、发电功率曲线、是否并网、当前发电量、总发电量等信息）。显示接入的电站位置、数量、装机容量、发电量信息、减少碳排放以及年发电量排名
系统功能
1、综合看板
光伏电站位置显示,光伏电站数量，峰值发电功率，实时发电功率显示,统计所有光伏电站日、月、年发电量
计算标准煤节约量以及二氧化碳减排量柱状图展示每月发电量
2、电站状态
展示光伏电站发电功率，峰值功率等基本参数,统计当前光伏电站日、月、年发电量,摄像头实时监测
接入辐照度、环境温湿度、风速等环境参数显示当前光伏电站逆变器接入数量及其基本参数。
3、逆变器状态
逆变器基本参数显示,日、月、年发电量显示,通过曲线图显示逆变器功率、环境辐照度曲线
直流侧电压电流查询,交流电压、电流、有功功率、频率、功率因数查询
4、电站发电统计
统计列表中所有光伏电站日、月、年发电量，支持柱状图和曲线图切换展示以及报表导出功能。
5、逆变器发电统计
统计当前光伏电站中所有逆变器的日、月、年发电量，支持柱状图和曲线图切换展示以及报表导出功能。
6、逆变器曲线分析
展示逆变器直流侧电压、电流曲线，交流侧功率曲线以及环境辐照度曲线、温度曲线。便于用户进行整体分析。
配置方案
在碳中和方案的可选项中，新能源的使用可能是较多的选择。风电和集中式光伏电站受地理和自然条件限制，不可能适用于所有地方，所以分布式光伏必将被大力发展。安科瑞在分布式光伏系统中可以提供汇流箱、直流汇流采集装置、防逆流检测装置、电能质量监测、直流计量、智能网关、分布式光伏运维云平台等解决方案。
七、结论
光伏电站监控系统作为实现光伏电站智能化管理的重要手段，具有重要的应用价值。通过合理的系统架构设计、功能模块开发和关键技术应用，可以实现对光伏电站的实时监测、报警管理、报表生成、远程控制等功能，提高光伏电站的发电效率，降低运维成本，保障电站的安全稳定运行。随着技术的不断进步和应用的不断推广，光伏电站监控系统将在未来的光伏发电领域发挥更加重要的作用。
作者简介
张继冬，男，现任职于安科瑞电气股份有限公司
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