前言

光伏即光生伏特，是通過半導(dǎo)體材料實現(xiàn)的光電轉(zhuǎn)化。以太陽能電池板為核心的光伏設(shè)施將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能，釋放光能這一清潔能源的應(yīng)用價值。在“雙碳”戰(zhàn)略提出后，光伏行業(yè)因其突出的低碳環(huán)保屬性迎來了發(fā)展的黃金時期。

建設(shè)背景

市場背景

在全球光伏產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展背景下，我國光伏制造以及光伏發(fā)電規(guī)模均位于世界首位。據(jù)統(tǒng)計，2022年我國太陽能光伏發(fā)電量達到了96.6 GW，占全球總量(231 GW)的42%，光伏發(fā)電裝機容量累計達到462 GW，占全球總量(1233 GW)的37.5%。

由于集中式光伏電站投資大、建設(shè)周期長、占地面積大。出于土地成本考慮，電站通常地處偏遠(yuǎn)地區(qū)，給運維管理帶來了諸多不便。但隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)與光伏產(chǎn)業(yè)的深度融合，光伏電站將朝著數(shù)字化、智能化、信息化的方向高速發(fā)展，智慧光伏電站將成為主流。

政策背景

2021.05.《關(guān)于推動城鄉(xiāng)建設(shè)綠色發(fā)展的意見》，意見指出“加快提升光伏產(chǎn)業(yè)智能制造水平，推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等與光伏產(chǎn)業(yè)深度融合，鼓勵特色行業(yè)智能光伏應(yīng)用，促進我國光伏產(chǎn)業(yè)邁向全球價值鏈中高端。”

2021.12.《“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》，規(guī)劃指出“推動智能光伏創(chuàng)新升級和行業(yè)特色應(yīng)用。開展智能光伏等新型污染物治理技術(shù)裝備基礎(chǔ)研究。”

2021.12.《智能光伏產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃(2021-2025年)》，計劃指出“到2025年，光伏行業(yè)智能化水平顯著提升，產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新取得突破。智能光伏產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系建設(shè)基本完成，與新一代信息技術(shù)融合水平逐步深化。”

建設(shè)目標(biāo)

本設(shè)計遵循結(jié)構(gòu)化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、集成化，達到光伏電站運維平臺各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享、互通互動。建成一套統(tǒng)一管理、分級控制的智慧光伏電站綜合管理平臺，形成功能完善、反應(yīng)快速的數(shù)字化運維體系, 實現(xiàn)光伏電站安全及管理工作的現(xiàn)代化、智能化。

系統(tǒng)概述

“智慧光伏”采用典型的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三部分構(gòu)成，基于智能通訊技術(shù)，依托云計算、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生等技術(shù)，提供實時的信息監(jiān)控、診斷分析和故障報警功能、運維管理、區(qū)域調(diào)度中心，實現(xiàn)安全、低碳、高效的智慧光伏管理。

需求分析

三維模型場景

針對光伏電站所覆蓋范圍，對期進行三維模型建設(shè)，還原電站三維空間環(huán)境。三維建模一般通過人工建模方式實現(xiàn)，人工建模以CAD圖紙、現(xiàn)場測量、現(xiàn)狀照片為基礎(chǔ)，建立數(shù)字表面模型，通過實際照片映射描述真實紋理信息，實現(xiàn)電站的三維模型建設(shè)。

全局信息概覽

展示運維中心及光伏場站總體生產(chǎn)經(jīng)營信息，包括環(huán)境參數(shù)、發(fā)電量統(tǒng)計及計劃、今日報警/未讀報警、接入逆變器數(shù)量/逆變器總?cè)萘康刃畔⑦M行監(jiān)控展示。

智能設(shè)備管理

通過圖形化組態(tài)的方式，實現(xiàn)電站的圖形化管理，方便用戶通過電氣組態(tài)圖、設(shè)備組態(tài)圖實時監(jiān)測光伏組件、逆變器和其他關(guān)鍵設(shè)備的運行狀態(tài)，包括電壓、電流、溫度等參數(shù)。通過監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài)，系統(tǒng)可以及時發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備故障，確保光伏電站的正常運行。

安全巡檢管理

支持第三人稱視角巡檢，全方位無死角查看三維場景，對場景內(nèi)巡檢線路上的監(jiān)控設(shè)備進行輪詢查看。同時可以實時查看設(shè)備運行狀態(tài)以及實時數(shù)據(jù)，工器具檢查、梳理巡視設(shè)備缺陷記錄和安全隱患記錄等，通過交互事件，彈出相應(yīng)信息方便運維人員進行巡查。

電子圍欄管理

針對光伏電站圍欄區(qū)域，一旦有非法入侵時，智能跟蹤球機立即自動跟蹤現(xiàn)場目標(biāo)，并在現(xiàn)場和監(jiān)控中心發(fā)出聲光報警，以及采用視頻拼接技術(shù)實現(xiàn)周圍圍墻區(qū)域的大范圍監(jiān)控，避免查看多個畫面而導(dǎo)致遺漏現(xiàn)象的發(fā)生。

視頻監(jiān)控管理

在三維場景中設(shè)置視頻監(jiān)控點位，以攝像頭圖標(biāo)展示其位置。出現(xiàn)報警信息的監(jiān)控點位會有聲光報警效果，支持管理者及時點擊查看實時監(jiān)控影像以及抓拍記錄。

智慧運維管理

依托物聯(lián)網(wǎng)傳感器，實時監(jiān)控光伏廠區(qū)組件、箱逆變、線路、升壓站等設(shè)備的運行情況，為運營中心人員、現(xiàn)場維檢人員提供精準(zhǔn)的預(yù)警、告警信息。檢修人員通過智能穿戴設(shè)備與監(jiān)督人員進行實時交互，對W/H點進行確認(rèn)。實現(xiàn)光伏廠區(qū)智慧維檢、安全管控，提高運維智能化水平。

智能預(yù)警管理

建立預(yù)警觸發(fā)機制，對光伏電站設(shè)備、環(huán)境進行實時監(jiān)控，在識別到后臺狀態(tài)數(shù)據(jù)時，將狀態(tài)以差異化的形式呈現(xiàn)在設(shè)備模型上，如：設(shè)備狀態(tài)為異常時，系統(tǒng)將持續(xù)發(fā)出聲光報警，并彈出異常警報。并聯(lián)動視頻監(jiān)控將鏡頭聚焦，展示報警設(shè)備詳情及位置，方便運維人員即時做出決策處理。

開發(fā)平臺

數(shù)維圖(SovitJs)應(yīng)用自主研發(fā)的 Sovit2D、Sovit3D 產(chǎn)品，無縫融合 2D、3D 技術(shù)，搭建了一套3D 可視化智慧光伏電站運維系統(tǒng)。通過數(shù)維圖可視化開發(fā)平臺實現(xiàn)可交互式的 Web 二三維場景，基于多維感知、場景物聯(lián)、物信融合的技術(shù)理念，不斷豐富與完善光伏電站全面感知，實現(xiàn)設(shè)備設(shè)施智能巡檢、環(huán)境風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警，助力集控中心生產(chǎn)調(diào)度，輔助決策和全局掌控。

建設(shè)價值

在新一代數(shù)字技術(shù)的支撐和引領(lǐng)下，智慧光伏電站運用最新的5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、數(shù)字孿生等技術(shù)，與數(shù)字平臺深度融合，對光伏發(fā)電各要素進行智慧升級、改造和重構(gòu)。以數(shù)據(jù)為關(guān)鍵要素，以價值釋放為核心，以數(shù)據(jù)賦能為主線，打造全新的智慧光伏生產(chǎn)管理體系。

系統(tǒng)交付

數(shù)字孿生智慧光伏電站三維可視化運維管理系統(tǒng)基于B/S架構(gòu)的Sovit3D三維可視化平臺開發(fā)設(shè)計，采用HTML5+JavaScript技術(shù)作為前端基礎(chǔ)，產(chǎn)品開發(fā)的二次代碼及項目源文件全部提供客戶，按需要可部署在云端，也可本地化部署。

審核編輯 黃宇