一、引言：光伏电站运维的挑战与机遇

“十四五” 期间，随着 “双碳” 目标的提出及逐步落实，本就呈现出良好发展势头的分布式光伏行业迎来了前所未有的发展契机，发展速度有望大幅提升。谈及 “十四五” 光伏发展规划，国家发改委能源研究所可再生能源发展中心副主任陶冶明确表示：“‘双碳’目标不仅是环境层面的要求，更意味着国家产业结构的深度调整。在未来 10 年，新能源装机容量将保持在 110GW 以上的年增速，这一庞大的增量中，既包含了集中式光伏电站，也涵盖了分布式光伏电站。”

与集中式电站相比，分布式光伏电站具有显著的优势 —— 对土地等自然资源几乎没有依赖。无论是城市中林立的工商业厂房屋顶，还是广大农村地区农户的住宅屋顶，都能成为分布式光伏电站的建设基础。正因如此，在实现碳中和目标的众多方案中，分布式光伏凭借其灵活适配不同场景的特点，必然会得到大力发展。截至目前，河北、甘肃、安徽、浙江、陕西等 9 个省份已率先发布关于分布式光伏整县推进工作的通知，为分布式光伏的规模化发展奠定了政策基础。

从应用场景来看，目前我国分布式光伏主要分为两大类：一类是面向广大农村屋顶的户用光伏，另一类是依托工商业企业屋顶建设的工商业光伏。在政策推动和市场需求的双重驱动下，这两类分布式光伏电站在今年都展现出了迅猛的发展态势，装机容量持续攀升，成为我国新能源领域的重要增长极。然而，随着分布式光伏电站数量的不断增加和规模的持续扩大，传统的运维模式面临着越来越多的挑战，如何提升运维效率、保障电站安全稳定运行，成为行业亟待解决的关键问题。

二、人工巡检的局限性

在深入介绍智能运维系统之前，我们有必要先全面剖析传统人工巡检模式存在的诸多问题，这些问题已逐渐成为制约光伏电站高效运维的瓶颈。

（一）效率低下

人工巡检模式最显著的问题便是效率低下。光伏电站，尤其是分布式光伏电站，往往分布范围较广，站点分散，有些户用光伏甚至零散分布在各个村落。巡检人员需要逐个站点、逐块光伏板进行检查，这无疑需要投入大量的人力和时间。在大型工商业分布式光伏电站中，屋顶光伏板铺设面积大、数量多，巡检人员完成一次全面检查往往需要数天甚至数周的时间。一旦遇到恶劣天气，如暴雨、高温、暴雪等，巡检工作还会被迫中断，进一步延长巡检周期，难以满足电站及时发现问题、快速处理故障的需求。

（二）准确性有限

由于人的视觉和判断能力存在天然局限，人工巡检在缺陷和故障识别方面的准确性大打折扣。光伏板表面的微小裂纹、隐裂、热斑等早期故障，仅凭巡检人员的肉眼难以察觉。这些微小的问题若不能及时发现，随着时间的推移，可能会不断扩大，不仅会导致光伏板发电效率大幅下降，还可能引发更严重的故障，如组件烧毁，进而增加后期的维修成本。此外，不同巡检人员的经验和专业水平存在差异，对同一问题的判断可能会出现偏差，进一步降低了巡检结果的准确性。

（三）安全风险高

光伏电站运行过程中，处于高电压环境，巡检人员在进行现场巡检时，面临着诸多安全风险。在屋顶巡检工商业光伏电站时，若屋顶防护措施不到位或巡检人员操作不当，容易发生坠落事故；在检查光伏逆变器、接线盒等电气设备时，可能会因设备漏电而面临触电风险。尤其是在夏季高温天气，巡检人员在屋顶长时间作业，还可能出现中暑等健康问题，安全隐患不容忽视。

（四）数据记录和分析困难

人工巡检的数据记录和分析工作同样面临巨大挑战。目前，大多数电站的人工巡检数据记录仍依赖于纸质记录或简单的电子表格。纸质记录容易出现损坏、丢失的情况，且后期查询和统计极为不便；简单的电子表格虽然在存储和查询上略有优势，但数据格式不统一、信息不完整的问题较为突出，难以实现数据的规范化管理。更重要的是，人工记录的数据缺乏有效的分析工具和方法，无法对电站的运行状态进行深入分析，难以从历史数据中挖掘潜在的故障隐患，也无法为电站的优化运行提供科学的数据支撑，导致运维工作始终处于被动应对的状态。

三、智能运维系统：破解光伏电站运维难题的关键

面对人工巡检模式的诸多局限性，智能运维系统应运而生。它依托物联网、大数据、人工智能、无人机巡检等先进技术，为光伏电站运维提供了全新的解决方案，有效破解了传统运维模式的痛点。

（一）智能运维系统的核心功能

1. 实时监测

智能运维系统通过在光伏组件、逆变器、汇流箱等设备上安装各类传感器，能够实时采集电站的运行数据，包括光伏板的发电量、温度、电压、电流，逆变器的运行状态、输出功率，以及环境数据如光照强度、风速、温度等。这些数据会通过物联网实时传输到云端管理平台，运维人员可以通过电脑、手机等终端随时查看电站的运行状态，实现对电站的远程实时监控，无需再进行大量的现场巡检。

1. 智能诊断与预警

系统利用大数据和人工智能算法，对采集到的实时数据和历史数据进行深度分析。通过建立光伏电站正常运行的数学模型，当系统检测到某项数据偏离正常范围时，能够快速识别出潜在的故障，如光伏板隐裂、逆变器故障、线路漏电等，并及时发出预警信息。预警信息会以短信、APP 推送等方式通知运维人员，运维人员可以根据预警信息精准定位故障位置，提前做好维修准备，将故障消灭在萌芽状态，避免故障扩大化。

1. 无人机巡检辅助

对于分布范围广、地形复杂或屋顶面积大的分布式光伏电站，智能运维系统还可结合无人机巡检技术。无人机搭载高清摄像头、红外热像仪等设备，能够快速对光伏板进行全方位拍摄和扫描。高清摄像头可以清晰捕捉光伏板表面的污渍、裂纹等外观缺陷，红外热像仪则能检测出光伏板的热斑问题。无人机巡检不仅大大提高了巡检效率，一天可完成数十万平方米光伏板的巡检工作，还能避免巡检人员面临的高空坠落、触电等安全风险，同时也能覆盖人工巡检难以到达的区域。

1. 数据管理与分析应用

智能运维系统的云端管理平台具备强大的数据管理功能，能够对电站的运行数据进行规范化存储、分类和查询。同时，系统还能对数据进行多维度分析，如发电量分析、设备运行效率分析、故障统计分析等。通过这些分析，运维人员可以全面了解电站的运行情况，找出影响电站发电效率的因素，如光伏板积尘、设备老化等，并制定针对性的优化措施，提升电站的整体发电效益。此外，这些数据还可为电站的后期维护计划制定、设备更新换代提供科学依据，助力电站实现精细化管理。

（二）智能运维系统的优势

1. 提升运维效率

相比人工巡检，智能运维系统通过实时远程监控和无人机巡检辅助，大幅减少了现场巡检的工作量和时间成本。运维人员无需再逐个站点、逐块光伏板进行检查，通过终端即可掌握电站整体运行情况，发现问题后能够精准定位，快速安排维修，运维效率提升数倍甚至数十倍。

1. 提高故障识别准确性

借助人工智能算法和专业的检测设备，智能运维系统能够识别出人工巡检难以发现的微小缺陷和早期故障，故障识别准确率可达 90% 以上。同时，系统避免了人工巡检因经验差异导致的判断偏差，确保了故障诊断的准确性和可靠性。

1. 降低安全风险

智能运维系统实现了远程监控和无人机巡检，减少了运维人员现场作业的次数，尤其是在高电压、高空等危险环境下的作业量，从根本上降低了巡检人员面临的触电、坠落等安全风险，保障了运维人员的人身安全。

1. 优化电站效益

通过智能诊断与预警，系统能够及时发现并处理故障，减少电站因故障停机的时间，提高电站的发电时长；通过数据管理与分析，系统能够帮助运维人员找出影响发电效率的因素，制定优化措施，提升光伏板的发电效率。这些都直接推动了电站发电量的增加，进而提升了电站的经济效益。

四、智能运维系统的应用案例

目前，智能运维系统已在我国多个分布式光伏电站项目中得到应用，并取得了显著成效。以某省的分布式光伏整县推进项目为例，该项目涵盖了数千户农村户用光伏和数十个工商业企业屋顶光伏。在引入智能运维系统之前，该项目采用人工巡检模式，需要投入大量巡检人员，运维成本高，且多次出现因故障未及时发现导致发电量损失的情况。

引入智能运维系统后，项目实现了对所有光伏电站的远程实时监控。系统通过传感器实时采集各电站的运行数据，利用 AI 算法进行智能分析。一次，系统检测到某村一户用光伏的发电量突然大幅下降，立即发出预警信息。运维人员根据预警信息，通过系统定位到具体的光伏板，发现该光伏板因被树枝遮挡导致发电效率降低。运维人员及时前往现场清理树枝，仅用 1 小时便恢复了光伏板的正常运行，避免了更大的发电量损失。

此外，在工商业光伏电站的运维中，无人机巡检发挥了重要作用。某大型工业园区的工商业光伏电站，屋顶光伏板面积达数万平方米，人工巡检一次需要 3 天时间。采用无人机巡检后，仅用 2 小时便完成了全面巡检，并通过红外热像仪发现了 3 块存在热斑问题的光伏板。运维人员及时更换了故障光伏板，保障了电站的正常运行，同时也节省了大量的巡检时间和

3. 安科瑞光伏智能运维系统的组成

平台架构

4. 安科瑞光伏智能运维系统的优势

智能运维系统相较于传统的人工巡检，具有以下优势：

1．访问方式

n 系统能通过浏览器访问，且不需要在浏览器中安装插件；

n 系统支持多客户端访问，多客户并发访问能力>=50；

2．系统部署

n 系统支持跨平台部署，能同时支持Windows及Linux操作系统；

n 系统使用的第三方数据库应是开源免费版本；

3．页面显示

n 页面显示支持中英文切换；

n 基于HTML5方式实现组态显示和界面呈现；

n 平台需提供工具便于系统维护人员绘图、建模、建库等系统维护工作，电力主接线图可根据用户要求定制；

n 系统提供光伏配电图应为矢量图，放大缩小主接线图后图像不失真，与显示器分辨率无关；

n 系统登录页支持配置，用户可根据项目要求自己配置Logo、项目名称、项目图片等；

4．实时监测及曲线分析

n 实时监测光伏站发电情况，提供日、月、年收益统计。提供年利用小时数计算功能。

n 实时监测逆变器发电情况，提供日、月、年收益统计。提供年利用小时数计算功能，展示逆变器交直流侧实时数据以及历史曲线。

n 通过光伏配电图实时展示数据以及配电结构，数据实时性能够达到秒级刷新。

5．报表统计

n 系统应提供集抄报表，对逆变器或者光伏电站进行日、月、年发电量进行展示。

n 系统应支持设置虚拟配电回路，可将多个电表的计量电量进行合并统计；

n 统计报表数据应支持导出至EXCEL中；

6．告警管理

n 系统应支持灵活设置遥测告警限值，并且可设置限值的下限、下下限、上限、上上限，实现分段告警，可设置越限持续时间，避免短时告警误动；

n 系统应支持告警确认功能，只有经过确认的告警才从告警列表中消失；

n 系统应支持短信、手机APP、邮件、网页声光等多种告警提醒方式；

n 系统应支持网页端语音告警，单次或轮播可选择；

n 系统应支持告警分级，根据重要程度将告警分为故障、紧急、一般，并且可配置，避免遗漏重要报警；

n 手机APP支持告警订阅功能，支持订阅重点关注的告警，屏蔽非重要告警；

n 系统应支持告警统计及图表分析功能，按照已处理、未处理、告警分类、告警级别进行统计；

n 系统应具备采集器失电告警功能，当现场停电，采集器失电后能继续运行一段时间并向平台发送失电告警信息；

n 支持逆变器、现场设备离线告警及通讯状态显示；

7．数据处理

n 遥测、遥信数据可设置定时上传；

n 遥测越限、遥信变位告警实时上传；

n 网关上传数据需经加密和压缩；

n 能在上传周期内具备存储10万个数据点位的能力；

n 系统应具备断点续传功能，当采集器与服务器网络中断，或者服务器维护时，采集器应将此段时间内采集的数据存在采集器的电子硬盘上，待网络恢复后将数据补传到服务器上；

8．视频监控

n 系统应支持视频监视的功能，并具备移动侦测功能，当监视画面有变化时才存储视频数据，减少视频存储容量；

n 系统应提供手机、WEB使用视频监视功能，网页端可实现视频回放；

9．环境监测

n 系统可提供光伏站环境监测功能，实现环境温湿度、辐照度、风速等环境量的实时监测和告警；

10．数据交互

n 数据采集器应具备多路数据转发功能，可将采集的数据通过Modbus-TCP、104、SNMP、住建部能耗规约、MQTT等方式转发给第三方系统或平台；

n 数据采集器支持通过Modbus-TCP、Modbus-RTU、645、103、CJT188、BACnet-IP、OPC UA等方式采集现场设备或系统中的数据；

n 历史数据存储周期不得大于5分钟，时间应可根据需求调整，最小间隔不小于1分钟；

n 告警数据实时存储；

11．权限管理

n 系统具有角色管理功能，可根据角色分配菜单访问权限、基础资料编辑权限；

n 系统要具有以角色为单位进行批量授权，提高管理效率；

n 用户名和密码唯一确定，保证操作的安全可靠性；

n 系统应具备用户密码复杂度限定功能，可设定复杂度要求，并可人为设定密码有效期，连续多次输错密码后应锁定该用户一定时间的访问权限；

n 每个用户可以设定不同的主页，每次登录系统时先显示主页；

n 系统菜单可根据项目要求重新调整名称、顺序；

n 可根据每个用户单独设置系统标题栏的名称；

12．系统维护

n 系统日志功能，所有操作，包括系统用户登录退出，对系统的软件、调试、配置，对设备的操作、遥控等，须形成操作日志；

n 系统应提供基础资料配置界面，可根据项目情况灵活配置系统名称、仪表名称、变压器容量等信息，并在后续维护时可根据情况修改；

13．技术参数

n 系统可用率>99.99%

n 系统时钟误差<±5毫秒

n 监控网络负荷率：

正常情况下：<20%；

电力系统故障情况下：<30%

n 监控主站CPU负载率：

正常情况下：<15%；

电力系统故障情况下：<30%；

n 并发访问>=50；

n 平均无故障时间（MTBF）>40000小时；系统总体大于30000小时

n 系统CPU负荷率：

正常情况下应<30%；

事故情况下任意10S内应<50%；

n 监控系统的最小存储容量应满足两年的运行要求,且不大于总容量的60%；

n 准确率:遥信变位响应率100%,遥控正确率100%；

n 模拟量测量误差:

电流电压有功无功<±0.5%

频率<±0.02Hz；

n 事件正常记录率:100%；

n 页面数据刷新: 最快1S；人力成本。

五、结语

随着 “双碳” 目标的不断推进和分布式光伏电站的快速发展，传统的人工巡检模式已难以满足电站高效、安全、经济运维的需求。智能运维系统凭借其实时监测、智能诊断、高效巡检、数据驱动等优势，成为破解光伏电站运维难题的关键，推动光伏电站运维从传统人工模式向智能化、精细化模式转型。

未来，随着技术的不断创新和升级，智能运维系统将在光伏电站运维领域发挥更加重要的作用。它不仅能进一步提升运维效率和故障识别准确性，还将与储能技术、微电网技术等深度融合，为光伏电站的安全稳定运行和高效益运营提供更全面的保障，助力我国分布式光伏产业持续健康发展，为实现 “双碳” 目标贡献更大的力量。